Устройство для измерения магнитной восприимчивости и электропроводности горных пород в скважинах Российский патент 2021 года по МПК G01V3/28 G01V3/18 G01V3/26 

Предлагаемое изобретение относится к скважинной геофизике и предназначено в частности для выделения участков горных пород, не обладающих магнитной восприимчивостью и электропроводностью на действующих горных предприятиях, занимающихся добычей минералов обладающих такими свойствами. Может использоваться при поиске бериллов и изумрудов и др.

Известное устройство для измерения магнитной восприимчивости и электрической проводимостью [1]. Данное устройство обладает низкой чувствительностью и предназначено для использования на железорудных месторождениях.

Известно устройство для измерения электропроводности горных пород [2]. Данное устройство не позволяет с достаточной чувствительностью измерять магнитную восприимчивость горных пород.

Наиболее близким техническим решением к данному предлагаемому изобретению является устройство [3]. Устройство содержит намагничивающую и компенсирующую катушки, феррозонд, измерительную схему магнитометра, два аналоговых запоминающих устройства, суммирующий и вычитающий усилители.

Устройство не предназначено для измерения электропроводности горных пород.

Устройство для измерения магнитной восприимчивости и электропроводности горных пород в скважине, содержащее в скважинном приборе первый формирователь разнополярного тока, первую намагничивающую катушку, намотанную на ферритовом сердечнике, первую компенсирующую катушку, феррозонд, два аналоговых запоминающих устройств, суммирующий и вычитающий усилители, синхронный детектор в него дополнительно введены вторая намагничивающая и вторая компенсирующая катушки, намотаны соответственно поверх первых наматывающей и компенсирующей катушек, второй формирователь разнополярного тока, два аналоговых ключа, делитель частоты, блок управления, а также полосовой усилитель, фазовращатель, подключенные к выходу измерительной схемы, при этом вторые намагничивающая и компенсирующая катушки соединены последовательно и подключены к выходу второго формирователя разнополярного тока, вход которого в свою очередь через один из аналоговых ключей подключен к выходу делителя частоты, а вход первого формирователя разнополярного тока через другой аналоговый ключ подключен к другому выходу делителя частоты, причем блок управления управляет работой аналоговых ключей, а также своевременным включением аналоговых запоминающих устройств, установленных на выходе измерительной схемы магнитометра.

На фиг. 1 изображена конструкция датчика магнитной восприимчивости и электропроводности горных пород.

На фиг. 2 изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит:

1, 2 - первая и вторая намагничивающие катушки

3, 4 - первая и вторая компенсирующие катушки

5 - феррозонд

6, 7 - первый и второй формирователь разнополярного тока

8 - измерительная схема магнитометра

9 - полосовой усилитель

10 - фазовращатель

11 - синхронный детектор

12, 13 - первый и второй аналоговые запоминающие устройства

14 - вычитающий усилитель

15 - суммирующий усилитель

16 - два ключа

17 - делитель частоты

18 - кварцевый генератор

19 - блок управления,

20 - ферритовый сердечник

Устройство работает следующим образом. Первая намагничивающая катушка 1 и соединенная с ней последовательно первая компенсирующая катушка 3 подключены к выходу первого формирователя разнополярного тока. Вторая намагничивающая катушка 2 и соединенная последовательно с ней вторая компенсирующая катушка 4 подключены к выходу второго формирователя разнополярного тока 7, входы формирователей тока через ключи 16 подсоединены к выходам делителя частоты 17, ключи 16 поочередно подключают соответствующие выходы усилителя частоты 17 к входам соответствующих формирователей тока. Для измерения магнитной восприимчивости используется частота около 20 Гц. Для измерения электропроводности - 25-30 кГц, феррозондовый магнитометр 8 при частоте возбуждения феррозонд 250-300 кГц способен измерить оба этих сигнала. На рис. 1 изображена конструкция датчика устройства. Учитывая очень сильное расхождение частот для измерения восприимчивости и электропроводности использование одной намагничивающей катушки затруднительно. С другой стороны измерение обоих этих параметров необходимо производить в одной и той же точке. Применение двух намагничивающих катушек намотанных одна поверх другой позволяет решить эти задачи. Ток в обе катушки подается поочередно через заданный интервал времени, при этом влияние их друг на друга незначительно.

Количество витков в обеих измерительных катушках очень сильно отличается.

Компенсирующие катушки компенсируют первичное поле в объеме феррозонда. Измерение магнитной восприимчивости устройством производится аналогично [3].

Во время работы формирователя тока 7 выходной сигнал магнитометра частотой 25-30 кГц через фазовращатель 9 поступает на вход полосового фильтра и далее на сигнальный вход синхронного детектора 11. Этот сигнал пропорционален электропроводности среды. При отсутствии магнитных и электропроводящих объектов напряжения на выходах 21, 22 будут равны нулю. При внесении датчика устройства в магнитную среду будет появляться напряжение на выходе 22, которое зависит от магнитной восприимчивости среды, а если среда электропроводная напряжение будет появляться на выходе 21. Выходные сигналы блоков 11 и 14 подаются на входы аналого-цифрового преобразователя, поочередно оцифровываются и передаются на поверхность известными методами.

Источники информации

1. Пономарев В.Н., Нехорошков В.Л., Астраханцев Ю.Г. и др. Устройство для измерения магнитной восприимчивости и электрической проводимости. а.с. №40194410.03 1973.

2. Мейер В. А. Геофизические исследования скважин. Издательство Ленинградского университета. Стр. 106. 198/с.

3. Астраханцев Ю.Г., Пономарев В.Н. Устройство для измерения магнитной восприимчивости горных пород, а.с. №2933151994.

Область применения: изобретение используется в геофизике и предназначено для измерения магнитной восприимчивости и электропроводности горных пород при геофизических исследованиях в скважинах. Устройство содержит феррозонд, измерительную схему магнитометра, намагничивающую и компенсирующую катушки и другие блоки. Отличается тем, что в него дополнительно введены вторая намагничивающаяся катушка и вторая компенсирующая, намотанные, соответственно, поверх первых намагничивающейся и компенсирующей катушек, второй формирователь разнополярного тока, два аналоговых ключа, делитель частоты, полосовой фильтр, фазовращатель подключены к выходу измерительной схемы магнитометра, при этом вторые намагничивающая и компенсирующая катушки соединены последовательно и подключены к выходу второго формирователя разнополярного тока, вход которого в свою очередь через один из налоговых ключей подключен к делителю частоты, а первый формирователь разнополярного тока через другой аналоговый ключ подключен к другому выходу делителя частоты. Техническим результатом при реализации заявленного решения выступает повышение эффективности измерения электропроводности горных пород. 2 ил.

Устройство для измерения магнитной восприимчивости и электропроводности горных пород в скважине, содержащее в скважинном приборе: первый формирователь разнополярногого тока, первую намагничивающую катушку, намотанную на ферритовом сердечнике, первую компенсирующую катушку, феррозонд, два аналоговых запоминающих устройства, суммирующий и вычитающий усилители, синхронный детектор, отличающееся тем, что в него дополнительно введены вторая намагничивающая и вторая компенсирующая катушки, намотанные соответственно поверх первых намагничивающей и компенсирующих катушек, второй формирователь разнополярного тока, два аналоговых ключа, делитель частоты, блок управления, а также полосовой усилитель, фазовращатель, подключенные к выходу измерительной схемы, при этом вторые намагничивающая и компенсирующая катушки соединены последовательно и подключены к выходу второго формирователя разнополярного тока, вход которого, в свою очередь, через один из аналоговых ключей подключен к выходу делителя частоты, а вход первого формирователя разнополярного тока через другой аналоговый ключ подключен к другому выходу делителя частоты, причем блок управления управляет работой аналоговых ключей, а также своевременным включением аналоговых запоминающих устройств, установленных на выходе измерительной схемы магнитометра.