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海洋可控源电磁勘探系统中方位/CTD记录仪的研制

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海洋可控源电磁勘探系统中方位/CTD记录仪的研制

作者：辛凯中国海洋大学

学位级别：硕士

随着陆地上石油、天然气资源日渐枯竭，海洋资源因其巨大的存储量和潜在的经济价值正在越来越被各个国家所重视。近年来，海洋可控源电磁法(CSEM)在海底油气勘探中的应用成为研究的热点。此课题来源于国家高技术研究发展计划（863计划... 详细信息

随着陆地上石油、天然气资源日渐枯竭，海洋资源因其巨大的存储量和潜在的经济价值正在越来越被各个国家所重视。近年来，海洋可控源电磁法(CSEM)在海底油气勘探中的应用成为研究的热点。此课题来源于国家高技术研究发展计划（863计划）“海洋可控源水下系统装备研制和理论研究”（批准号：2012AA09A201），其目标是探索和研究海洋可控源电磁勘探的前沿技术，研制出一套能够完成海底石油勘探的仪器设备，打破国外对中国海洋资源勘探的技术垄断和封锁，力争在海洋资源勘探等关键技术上取得重要突破。方位/CTD记录仪作为海洋可控源电磁勘探系统的一个子系统，要对海底采集站姿态以及所处的海洋环境数据进行采集和存储。在海洋可控源电磁勘探系统回收后，通过解析方位/CTD记录仪的数据以及电磁数据记录仪的数据来识别海底油气储层。由于海底采集站在海底的方位和姿态的不确定性，以及海水的电阻率、海水深度、海水温度等因素会影响到海洋可控源电磁法识别高阻油气藏的结果，因此该记录仪的地位和作用非常重要。方位/CTD记录仪采用超低功耗芯片STM32L151RBT6作为主控制器，利用标准的CF闪存卡存储数据，DS3231时钟芯片为系统提供准确的时钟信息，GPS校时模块设计实现多台仪器准确校时，对功耗大的模块设计了电源管理模块，减少外围器件的使用，降低系统的功耗。在软件上，采用IAP升级技术，实现了在不开壳的情况下对系统的软件更新升级;经过精细的软件管理，实现了低功耗设计，满足系统长时间工作的需求;对采集的数据进行管理，使其规范有效的存储在CF卡中，并可通过上位机读取。最后论文对本系统所实现的功能进行了全面的测试，验证了本系统的有效性和稳定性，并对研究工作进行了总结，指出了该系统目前仍存在的问题，提出了进一步完善的建议和改进方案。

关键词：海洋可控源记录仪方位/CTD 低功耗 IAP升级

基于海洋可控源电磁法（CSEM）信号发射方法的研究

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基于海洋可控源电磁法（CSEM）信号发射方法的研究

作者：汪天寿中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

海洋可控源电磁法作为一种重要的地球物理探测手段,被广泛应用于海洋油气勘探之中。在对海底油气资源进行勘测时,由于环境的限制和出于减小功耗的考虑,电磁发射系统往往采用多匝小线圈作为负载。而发射系统以方波形式发射电磁信号时,多... 详细信息

海洋可控源电磁法作为一种重要的地球物理探测手段,被广泛应用于海洋油气勘探之中。在对海底油气资源进行勘测时,由于环境的限制和出于减小功耗的考虑,电磁发射系统往往采用多匝小线圈作为负载。而发射系统以方波形式发射电磁信号时,多匝小线圈的感性会导致负载线圈中电流波形产生畸变,这直接影响了电磁发射信号的质量,也造成了探测结果的不准确。因此,从提高发射信号质量的角度出发,通过硬件设计的方式,对发射电流的波形进行改善很有必要。为了提高发射信号的质量,本文在海洋可控源电磁法的基础上,对信号发射方法进行了深入的研究。首先,针对发射电流上升沿及下降沿时间过长的问题,提出了高低电压变换控制电路,通过分段控制的思想,采取不同的控制策略分别控制发射电流的各个阶段,有效缩短了发射电流上升沿及下降沿时间,解决了传统电磁发射系统中发射电流边沿时间与幅值之间的矛盾;然后,设计了反冲电流抑制电路和加速电阻精准接入电路,采用增大振荡回路阻尼的方法,对发射电流关断尾部反向过冲振荡现象进行了抑制;最后,为了确保本课题所设计发射系统的完整性,在完成驱动单元以及主控单元硬件设计的同时,对发射系统软件程序进行了编写。其中上位机软件部分不仅能对发射电流波形进行监控保存,还能通过串口中断的方式对下位机进行远程控制。为验证本课题所设计发射系统的可靠性及有效性,分别对改进前后发射系统负载线圈中电流各阶段的波形进行了对比实验。实验结果表明,本课题所设计的发射系统合理可靠,有效地缩短了电流上升沿、下降沿时间,对于电流关断尾部的反冲振荡现象也能起到明显的抑制作用,发射电流波形质量大幅提高。

关键词：海洋可控源电流波形改善分段控制增大阻尼上位机

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海洋可控源电磁勘探技术

海洋可控源电磁勘探技术

大功率浅海拖曳式海洋可控源可调恒压双钳位发射技术

中国地球物理学会第二十七届年会

作者：赵伟丁继才中海油研究总院技术研发中心地球物理重点实验室

＜正＞海洋可控源电磁勘探技术（The Marine Controlled Source Electromagnetic exploration techniques,MCSEM）经过十年的商业运用,目前已经被西方海洋油气勘探界纳入常规的勘探流程,即在深海目标钻探前开展海洋可控源电磁勘探,进行... 详细信息

＜正＞海洋可控源电磁勘探技术（The Marine Controlled Source Electromagnetic exploration techniques,MCSEM）经过十年的商业运用,目前已经被西方海洋油气勘探界纳入常规的勘探流程,即在深海目标钻探前开展海洋可控源电磁勘探,进行含油气的识别,从而提高海上钻探成功率、降低深海油气探测的风险。事实上,近几年海洋可控源电磁勘探技术不论是设备装备还是处理解释技术方面,得到了突飞猛进的发展,其应用的范围逐步由油气勘探阶段向油气开发阶段扩展。相对地震勘探来说,海洋CSEM在深水区适应性更强,具有连续测量方便,探测范围大的特点;其成本低、效率高、耗时短、受自然条件的影响较小、抗干扰能力强;最为重要的是可控源电磁探测技术可以提高油气检测的可靠性,大致确定含油气区异常的相

关键词：海洋可控源电磁勘探技术海洋油气勘探数据处理

来源： cnki会议评论

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中南大学学报（自然科学版） 2021年第11期52卷 3907-3917页

作者：张文进刘丽华余刚刘小军方广有中国科学院空天信息创新研究院北京100000 中国科学院大学北京100000 山东蓝海可燃冰勘探开发研究院有限公司山东威海264200

针对传统海洋可控源发射电流脉冲边沿提升和关断速度慢,关断时间不可调以及电流关断存在过冲等问题,提出一种关断时间可调的恒压双钳位发射技术,采用恒压双钳位方法同时作用于电流脉冲上升沿和下降沿,使电流脉冲边沿快速线性变化,并且... 详细信息

针对传统海洋可控源发射电流脉冲边沿提升和关断速度慢,关断时间不可调以及电流关断存在过冲等问题,提出一种关断时间可调的恒压双钳位发射技术,采用恒压双钳位方法同时作用于电流脉冲上升沿和下降沿,使电流脉冲边沿快速线性变化,并且关断时间灵活可调,以满足实际应用中对不同关断时间的需求;同时提出一种介入时间可调的阻尼吸收技术,不仅可以抑制电流关断尾部过冲,而且可以减少发射系统热损耗。研究结果表明:通过可调恒压双钳位技术,研制的海洋可控源发射系统能够满足大电流、短时延、高重频、低损耗等要求,获得高质量的发射电流波形;发射系统双极性电流脉冲峰值设计为2000 A,目前实验测试峰值发射电流已达到1120 A,关断时间为1.20 ms,实测结果与电路仿真结果高度一致,电流脉冲边沿线性度高、变化速度快,且稳定性好,有望应用于可控源海洋电磁探测领域。

关键词：海洋可控源关断时间可调恒压双钳位可调阻尼介入

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基于Qt的海洋可控源数据处理软件开发

基于Qt的海洋可控源数据处理软件开发

作者：李亚彬吉林大学

学位级别：硕士

海洋电磁法是用来测量海底地层电阻率信息的一种有效勘探手段。目前常用于常规海洋地震勘探之后,钻井勘探之前,用来判断储层内流体性质,能有效地提高钻探成功率,降低勘探的成本。国内相关海洋可控源电磁法勘探处理技术还处于起步阶段,... 详细信息

海洋电磁法是用来测量海底地层电阻率信息的一种有效勘探手段。目前常用于常规海洋地震勘探之后,钻井勘探之前,用来判断储层内流体性质,能有效地提高钻探成功率,降低勘探的成本。国内相关海洋可控源电磁法勘探处理技术还处于起步阶段,尚没有比较完善的处理以及解释的技术。因此设计开发用于实测海洋电磁数据预处理及反演的软件必要而又迫切。一般海洋电磁法的预处理过程包括：时频变换、归一化处理、方位校正、椭圆极化及主轴旋转、合并航道信息、计算MVO、PVO曲线等。在海洋电磁数据采集过程中,发射源受到洋流等干扰,通常导致发射源处于非水平状态。接收器在下沉过程中可能受到洋流等干扰的影响,导致接收器姿态并非按照预想方位,因此需要采用极化椭圆分析以及旋转电性主轴的方式对数据进行校正。本文考虑发射源姿态信息采取矢量分解的方式将任意姿态的发射源分解至三个正交坐标轴分量源,分别计算电磁场相应并进行叠加获取总场相应,并通过欧拉旋转获取接收器任意姿态的响应。因此不需要再预处理过程中进行椭圆极化以及主轴旋转,简化了海洋电磁的预处理过程。反演过程中采用一维Occam反演,调用Fortran算法程序生成的DLL动态连接库文件,充分利用Fortran程序计算速度快的特点。采用Qt编写程序实现的海洋可控源电磁数据处理软件应用于海洋电磁数据预处理及一维反演。软件开发采用软件工程的软件基于采用结构化分析的方法进行需求分析,结构化设计方法实现程序的详细设计。本软件使用Qt4.8.4以及QtCreator进行开发,Qt具有良好的可移植性,极大地方便了海洋可控源电磁处理软件的跨平台应用。

关键词：海洋可控源数据预处理一维反演 MVO曲线 Qt

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中心回线关断时间对海洋电磁响应影响研究

电波科学学报 2012年第1期27卷 203-207页

作者：周逢道林君刘长胜孙彩堂吉林大学地球信息探测仪器教育部重点实验室吉林长春130026

海洋可控源电磁探测利用海水中电场或磁场与海底电导率之间的关系来获取海底介质信息,研究海底内部组成和构造;给出了由频率域电磁响应计算时间域电磁响应的方法,仿真分析关断时间对海洋可控源中心回线装置时间域电磁探测响应的影响,结... 详细信息

海洋可控源电磁探测利用海水中电场或磁场与海底电导率之间的关系来获取海底介质信息,研究海底内部组成和构造;给出了由频率域电磁响应计算时间域电磁响应的方法,仿真分析关断时间对海洋可控源中心回线装置时间域电磁探测响应的影响,结果表明,时间域可控源电磁探测发射电流的关断时间不仅影响接收到的早期信号的幅值,而且影响对海底浅部介质的分辨能力。

关键词：海洋可控源关断时间仿真电磁响应

基于正交频分复用的海洋电磁数据传输算法的研究

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基于正交频分复用的海洋电磁数据传输算法的研究

作者：刘颂阳吉林大学

学位级别：硕士

正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波调制技术。OFDM技术以其频谱利用率高，抗多径衰落能力强等优点，得到了人们的广泛关注。但由于OFDM系统的结构非常复杂，20世纪初期实现OFDM是很困难的，因此OFDM系统的发展受到了很大的限制。进... 详细信息

正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波调制技术。OFDM技术以其频谱利用率高，抗多径衰落能力强等优点，得到了人们的广泛关注。但由于OFDM系统的结构非常复杂，20世纪初期实现OFDM是很困难的，因此OFDM系统的发展受到了很大的限制。进入20世纪后，各种通信技术得到了迅猛发展，为人们的生活带来了较大的便利，与此同时人们对通信技术的需求也越来越严格，通信设备也从低速率向高速率不断发展。随着DSP芯片技术的发展，工业生产中开始使用大规模集成电路，这给FFT/IFFT的发展提供了可能，OFDM技术也得以实现，进入了一个新的历史时期。OFDM技术不仅被应用到了无线通信，还被应用到了无线局域网。近年来，MIMO技术与OFDM技术的结合逐渐成为人们研究的热点，但无论OFDM系统还是MIMO-OFDM系统都对同步误差非常敏感，使系统存在较大的同步误差，引起系统中符号间的干扰，甚至引起子载波间干扰，破坏OFDM系统子载波间的正交性。本文重点阐述OFDM系统的同步技术，进而提出了一种新的利用互补码的训练符号来实现符号同步和频率补偿的时频同步算法。该算法采用了延迟相关算法的基本理论，通过对互补码的各种性质的研究，并且分析了利用训练符号实现同步的这类方法所具有的性能界限，设计了新的训练符号的结构，充分利用互补码优良的自相关特性，实现了在延迟相关算法中提高符号定时和频率补偿精度的目的。本文做了大量的仿真，通过与各种经典算法的性能进行比较分析，证明本文提出的同步算法能够有效地提高OFDM系统定时的性能。

关键词： OFDM 同步互补码海洋可控源算法