CN109100777A - 变频式海洋高压空气枪震源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变频式海洋高压空气枪震源。其包括气枪控制器、储气室、固定杆、套筒、初始限位机构和封盖等组件，且在固定杆上设置可调节的限位块。在激发过程中，通过限位块和套筒限位端之间限位，控制储气室出气孔的长度，通过调节开口长度，即可调节出气速度，实现对激发子波频率的控制。
Description
技术领域
本发明属于海洋地震勘探领域，具体涉及一种变频式海洋高压空气枪震源。
背景技术
气枪震源是目前海洋地震勘探中应用最为广泛的一种震源。是目前海洋石油勘探、天然气水合物勘探的主要震源，在海底构造与演化、大陆架划定等方面也发挥着重要作用。气枪震源主要通过向海水中注入高压气体，从而产生瞬时脉冲，形成震源子波。这种子波的频率特性与高压气体注入水中的速度(出气孔径)具有密切的关系。图1模拟了不同出气孔径条件下的震源子波及其频谱曲线。通过对比可以看出，出气孔径越大，气体释放速率越快，从而能够产出更高的脉冲峰值(图1a)，相应的在频率域会得到更多的中高频信号，但是孔径大小对于低频影响很小，如图1b所示，在油气勘探最为关心的0-100Hz频带内，不同的出气孔径造成的差异很小。这种高频能量得到压制后的震源更加能够满足以海洋生物保护为目的的绿色震源设计理念。但另一方面，在一些海底浅层结构探测中，需要利用高频能量来提高地震资料的分辨率，比如海底硫化物矿床SMS(Seafloor Massive Sulfide)。SMS因为多发育于海底浅层，且以块状为主，因此需要较高的分辨率才能有效地识别出来。这种情况下就需要尽可能的提高高频能量来提高分辨率。
基于模拟结果，为了能够保证激发得到尽可能多的高频能量，就需要尽可能将高压气体尽快地释放到水中，这时候就需要足够大的出气孔径。高分辨率(高频能量)与海洋生物保护之间存在着矛盾的关系。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种变频式海洋高压空气枪震源。
本发明的技术方案如下：
一种变频式海洋高压空气枪震源，包括气枪控制器、储气室、固定杆、套筒、初始限位机构和封盖；
所述的固定杆固定设置在储气室内部，固定杆上设有位置可调节的限位块；套筒套设在固定杆上，可沿固定杆移动，且其初始位置由初始限位机构限定；
储气室设有出气孔，套筒的一端与封盖固定相连，另一端为与限位块配合实现开口长度限位的限位端，所述套筒完全内收至初始状态后，封盖能完全盖住所述的出气孔；
所述的气枪控制器通过信号线与限位机构相连实现控制；所述的储气室通过气体输送管道与外部的空气压缩机相连。
优选的，所述的限位块在固定杆上的位置由事先调节完成。如事先将限位块移动到合适的位置，然后锁紧限位块的位置，使其相对固定杆的无法移动。
或者，所述的限位块与一套设在固定杆内部的调节杆相连，通过调节杆的移动带动限位块相对固定杆的位置，并通过锁紧调节杆来固定限位块的位置。
或者，所述的气枪控制器通过信号线控制限位块在固定杆上的位置，例如，所述的限位块由电机驱动使其可沿固定杆上下移动，且可在固定杆锁定位置。
更加进一步的，所述的限位件与套筒限位端接触的地方或者套筒限位端与限位件接触的地方设有弹性减震材料，如橡胶材料，用于减弱冲击。
优选的，所述的初始限位机构为一设置在固定杆上可伸缩的凸块，该凸块由气枪控制器控制其伸缩。
优选的，所述的储气室呈圆筒状，所述的固定杆位于其轴心。更加进一步的，所述的出气孔位于圆筒状的一个端面，成圆形；所述的气体输送管道位于储气室另一个端面。
更加进一步的，所述的气体输送管道上设有阀门，所述的阀门的开度由气枪控制器控制。
本发明在工作时，首先初始状态时，套筒由初始限位机构限制在初始位置，封盖盖住出气孔呈密闭状态。
调节并锁定限位块在固定杆上的位置，该位置决定了最终的封盖相对于出气孔的开口长度L，而开口长度越大，则表明出气孔径越大，气体释放速率越快，从而能够产出更高的脉冲峰值，相应的在频率域会得到更多的中高频信号。
当限位块位置调整完毕后，气体通过气体输送管道进入储气室并达到所需压力。
当激发震源时，气枪控制器控制初始限位机构取消限位，此时套筒即可沿固定杆移动；在高压气体作用下，套筒相对固定杆移动，并打开出气孔；当套筒的限位端移动到限位块处时，其就无法再进行移动，由此即可根据限位块的位置控制封盖相对于出气孔的开口长度L，继而控制气体释放速率，得到相应的频率。
若需回缩套筒至初始位置，则可通过驱动限位块带动套筒回缩，到达设定位置后，再通过初始限位机构限制套筒。
为了尽可能达到平衡，本发明设计了一款变频式高压空气枪震源，这种设计的最大特点就是可以实现不同激发模式的选择，通过信号传输系统将指令传达到孔径控制系统，实现不同出气孔径的开启，从而实在出气速度的控制，减少/增加高频能量。比如，在以油气勘探为目的的采集中，设置为低出气速度，从而尽可能减少对海洋生物有危害的高频能量。在以SMS为目的的采集中，设置为高出气速度，从而保证高频能量的激发。
附图说明
图1不同出气孔径条件下的模拟震源子波(a)及其频谱曲线(b)；
图2为本发明变频式海洋高压空气枪震源待激发状态示意图；
图3为本发明变频式海洋高压空气枪震源激发状态示意图；
图4为实施例中的限位块及初始限位机构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图2和4所示，为本发明待激发状态示意图，变频式海洋高压空气枪震源，包括气枪控制器6、储气室1、固定杆2、套筒3、初始限位机构5和封盖4；所述的固定杆2固定设置在储气室1内部，固定杆2上设有位置可调节的限位块7；套筒3套设在固定杆2上，可沿固定杆移动，且其初始位置由初始限位机构5限定；储气室1设有出气孔8，套筒2的一端与封盖4固定相连，另一端为与限位块7配合实现开口长度限位的限位端，所述套筒完全内收至初始状态后，封盖4能完全盖住所述的出气孔8。
在待激发状态时，储气室处于密闭状态。
如图4所示，在本实施例中，所述的限位块7与一套设在固定杆内部的调节杆11相连，调节杆11可上下移动，并通过固定杆上的开槽12与限位块7相连，使得调节杆11可带动限位块7上下运动，通过锁固件13锁紧调节杆11来固定限位块7的位置。
在本实施例中，所述的初始限位机构5为设置在固定杆上可伸缩的凸块，该凸块由气枪控制器6控制其伸缩。套筒3的限位端10上设有用于配合凸块进行初始位置限位的凹穴。
如图3所示，激发状态时，初始限位机构5回收至固定杆内部；套筒3的封盖4在气压作用下打开，并带动套筒3沿固定杆移动，限位端10到达限位块7所在位置时停止，此时的开口长度L即为本次激发的开口长度。通过调节开口长度L，即可调节出气速度，实现对高频能量的控制。
除图4所示结构外，所述的限位块7在固定杆上的位置也可事先调节完成。如事先将限位块7移动到合适的位置，然后锁紧限位块7的位置，使其相对固定杆的无法移动。
或者，所述的气枪控制器6通过信号线控制限位块7在固定杆上的位置，例如，所述的固定杆上设有齿条，所述的限位块7上设有齿轮，由电机驱动齿轮沿齿条运动，使限位块7可沿固定杆2上下移动，且可在固定杆2锁定位置。
优选的，所述的限位件与套筒限位端接触的地方或者套筒限位端与限位件接触的地方设有弹性减震材料，如橡胶材料，用于减弱冲击。
优选的，所述的储气室呈圆筒状，所述的固定杆位于其轴心。更加进一步的，所述的出气孔8位于圆筒状的一个端面，成圆形；所述的气体输送管道位于储气室另一个端面。
更加优选的，所述的气体输送管道上设有阀门，所述的阀门的开度由气枪控制器控制。
Claims (8)
1.一种变频式海洋高压空气枪震源，其特征在于包括气枪控制器(6)、储气室(1)、固定杆(2)、套筒(3)、初始限位机构(5)和封盖(4)；
所述的固定杆(2)固定设置在储气室(1)内部，固定杆(2)上设有位置可调节的限位块(7)；套筒(3)套设在固定杆(2)上，可沿固定杆移动，且其初始位置由初始限位机构(5)限定；
储气室(1)设有出气孔(8)，套筒(2)的一端与封盖(4)固定相连，另一端为与限位块(7)配合实现开口长度调节的限位端，所述套筒完全内收至初始状态后，封盖(4)能完全盖住所述的出气孔(8)；
所述的气枪控制器(6)通过信号线与初始限位机构(5)相连实现初始限位机构(5)的控制；所述的储气室(1)通过气体输送管道(9)与外部的空气压缩机相连。
2.根据权利要求1所述的变频式海洋高压空气枪震源，其特征在于所述的限位块(7)与一套设在固定杆内部的调节杆相连，通过调节杆的移动带动限位块(7)相对固定杆的位置，并通过锁紧调节杆来固定限位块(7)的位置。
3.根据权利要求1所述的变频式海洋高压空气枪震源，其特征在于所述的气枪控制器(6)通过信号线控制限位块(7)在固定杆上的位置。
4.根据权利要求1所述的变频式海洋高压空气枪震源，其特征在于所述的限位件与套筒限位端接触的地方或者套筒限位端与限位件接触的地方设有弹性减震材料。
5.根据权利要求1所述的变频式海洋高压空气枪震源，其特征在于所述的初始限位机构(5)为设置在固定杆上可伸缩的凸块，该凸块由气枪控制器(6)控制伸缩。
6.根据权利要求1所述的变频式海洋高压空气枪震源，其特征在于所述的储气室呈圆筒状，所述的固定杆位于其轴心。
7.根据权利要求6所述的变频式海洋高压空气枪震源，其特征在于所述的出气孔(8)位于圆筒状的一个端面，呈圆形；所述的气体输送管道位于储气室另一个端面。
8.根据权利要求1所述的变频式海洋高压空气枪震源，其特征在于所述的气体输送管道上设有阀门，所述的阀门的开度由气枪控制器控制。
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