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石油仪器

· 08 · PETROLEUM INSTRUMENTS 2005 年 06 月
·经验交流·
电火花震源电传输特性分析
张云亮1 彭燕昌2 王永荣2 孙广生2 孙鹞鸿2
(1. 胜利油田测井公司山东东营) (2. 中国科学院电工研究所北京)
摘要: 文章分析了电火花震源的传输线参数( R 、L 、C 、G) 、工作参数( Us 、Ck) 对震源电传输特性参数(包括传输线能
量传输效率、负载波前最大冲击波压力以及负载峰值电流) 的影响。分析表明传输线的单位电阻 R 是影响能量传输效
率的主要因素。为了提高波前冲击波最大压力和负载上电流峰值,对传输线的要求是减小 R 、L ,增大 C ,电导 G 对传输
特性的影响可以忽略;对工作参数的要求是在储能一定的条件下,升高 Us 或者减小 Ck 。Us 一定时, Ck 的变化对传输特
性的影响较小。
关键词: 电火花震源; 均匀传输线; 传输特性
中图法分类号: TM835. 4 文献标识码: A 文章编号: 1004 9134 (2005) 03 0080 03
为ρ是水的密度是放电通道单位长度的脉
0 引言 0. 7 , 0 , Wfd
冲总能量, tm 是波前时间, tall是脉冲能量的持续时间。
电火花震源是一种基于液电效应把电能转变为脉
在电火花震源的工作电路中,震源的工作参数有
冲声能的装置[1 ] 。
储存能量 WC 、电容器充电电压 Us 和电容器的电容量
在电火花震源的实际工作中,人们关心的是传输
Ck ;传输线的参数 R 、L 、G 和 C 对震源的电传输特性
线终端作为负载的水阻上所获得的能量 W 和冲击波
xl 都有着一定的影响。
的波前最大压力 pmax以及通过负载传输电流的峰值
Imax 。这几个参数将决定着震源电路工作效率。本文 1 震源电传输特性分析
分析了电火花震源的传输线参数、工作参数等对电传
1. 1 传输线参数对震源电传输特性影响
输特性的不同影响,从而找到尽可能地提高 Wxl 、Imax
传输线参数包括电阻 R 、电感 L 、电容 C 、电导 G ,
和 p 的办法,以此来改善震源的电传输特性,使震源
max 上述各参数对震源的电传输特性参数(能量传输效率
在石油地震勘探中取得更好的应用效果。
ηxl 、负载电流峰值 Imax及冲击波的波前最大压力 pmax)
设电火花震源储能电容器中储存的总能量为
的影响如图 1 、2 、3 、4 所示。
WC ,传输线的能量传输效率为ηxl ,则有
1
W = C · U2
C 2 k s
∞
W xl = u ( l , t) i ( l , t) d t (1)
∫0
Wxl
ηxl = × 100 %
W C
津格尔曼把激波压力及其传播速度与放电能量的
关系应用到水中放电中,得出冲击波的波前压力最大图 1 R 和ηxl 、I max及 pmax关系曲线
值的表达式为[2、3 ] : 从这几幅图可以看出:
(1) R 和ηxl 、Imax及 pmax都近似成反比的关系, R
ρ0 Wfd
pmax = β(2)
tm