Модель однородной анизотропной магнитной среды Советский патент 1983 года по МПК G01V3/00 

ооооооо

оооо ооо , о о о

ооЪооо осйзГоооо

Й/г./

со о:

ел Изобретение относится к моделям геологических тел для геофизических методов разведки и может быть испол .зовано для экспериментального решения прямых и обратньох задач индукти ной электроразйедки и магнитного каротажа сважин. Известны модели однородных магни ных сред, которые состоят из порошка концентрата магнита с немагнитны наполнителем, пре варительно переме .шанньами в требуемых для получения заданного значенйчмагнитной восприюичивости пропорциях и сцементирова ны в блок требуемой фор«1ы и размеров 1. Недостатком зтих моделей является то, что они не позволяют моделировать анизотропные магнитные среды Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является модель, состоящая из параллельны чередующихся магнитных и немагнитны прослоев, причем магнитные прослои изготовлены из порошка концентрата магнетита с немагнитным наполнителем, немагнитные, например, из ви нипласта, а магнитные и немагнитные прослои сцементированы в блок требуемой формы и размеров. Подбор, значений магнитной восприимчивости модели -вдоль и поперек слоистости, в указанном случае можно производить заменой магнитных прослоев, изготовляя их заново, предварительно перемешав порошок магнетита с немагнитным наполнителем в других соотношениях 2. Недостатком эт-ой модели является во-первых, то, что при ее использовании нельзя в ОДНОЙ и той же моде-ли -менять параметры магнитной анизотропии (магнитную восприимчивость вдоль и поперек слоистости, а необходимо заново изготовлять модель с требуемь ми параметрами. Во-вторых при- моделировании задач магнитного каротажа такая модель не дает практической возможности оперативно изм . нять-угол наклона ее слоистости относительно оси скважины, так как применение сыпучих материалов для изготовления магнитных прослоев требует обязательного цементирования всей модели в Целом. | . -; . Цель изобретения - обеспечение возможнос.ти многократного использования модели путем оперативного изменения параметров магнитной анизотропии. ,.. Поставленная цель достигается тем, что магнитные прослои выполнен из кольцевъос ферритовых сердечников расположенных плоским основанием на немагнитных прослоях через равны расстояния по шестиугольной сетке. На фиг. 1 представлена схема расположения ферритовых кольцевых сердечников в магнитном прослое, где А - ферритовый кольцевой сердечник, В - немагнитный прослой, R - расстояние между соседними сердечниками; на фиг,-2 - зависимость значений магнитной восприимчивости магнитного прослояae jf)T коэффициента заполнения площади прослоя ферритовым материалом KV ; на фиг. 3 - пример использования модели анизотропного магйитного пласта большой моиности, пересеченного скважиной. Физические основы использования предложенной модели следующие. Известно, что магнитная восприимчивость анизотропных сред вдоль слои- тости at|, и поперек нее atj, а также коэффициент.анизотропии Л определяются следующим образом: ,, 1 (ЧЛ) 5 . A l seMnll-Vo). где магнитная восприимчивость магнитного прослоя (СИ ); VQ h2/( hj)- относительное объемное содержанке магнитных прослоев; hj- толщина о.тдельного магнитного Прослоя; толщина отдельного немагнитного прослоя. Из приведенных формул видно,что .. магнитные параметры анизотропных сред можно подбирать, изменяя магниТ ную восприимчивость магнитных прослоев , а также- изменяя их относительное объемное, содержание. С другой стороны, экспериментально установлено, что плоский слой феррито ых кольцевых сердечников, расположенных через равные расстояния по шестиугольной снетке (фиг.1о(| имеет значение магнитной восприимчивоет и того же порядка,, что и железис тые кварциты. Изменяя расстояния между/ отдельными ферритовыми элементами и определяя магнитную восприимчйвость элементарного магнитного прослоя, можно построить градуировочную зависимость значений магнитно восприимчивости этого магнитного Прослоя от расстояния R или от коэффициента заполнения площади прослоя К у, ферритовыми кольцевьми сердечни- , ками. На фиг. 2 приведена зависи-,мость значений коэффициента заполнения площади прослоя ферритовыми кольцевыми сердечниками Марки М2000НМ К20х13хб, где М2000 озлачает, что магнитная проницаемость вещества сердечника /и. 2000, НМ никель-марганцевый сплав, К20х13хб кольцевой сердечник с внешним диаметром 20 мм, внутренним диаметром 13 мм и толщиной 6 мм.

.При изменении К от 0,05 до 0,58 магнитная восприимчивость изменяется от 1 до 21 СИ.

Магнитную восприимчивость элемен.тарного магнитного прослоя можно определять следующим образом.

Его помещгцот в однородное магнитное поле, причем плоскость прослоя совпадает с направлениям силовых линий, производят измерения величины магнитного поля над пластиной и величины магнитного поля в этой же точке без нее и далее, зная геометрические условия измерений, по известным формулам рассчитывают величину 9e./n,f. Экспериментально уста новленоf что при размещении.ферритовых кольцевых сердечников плоским слйем через равные расстояния noi шестиугольной сетке, магнитная воеп риимчивость такого прослоя одинакова по любому направлению. Устанавливая различные значения-hjjV la и R,можно варьировать параметрами магнитной анизотропии модели.

Предлагаемая модель содержит чередукэднеся магнитные л немагнитные прослои;, собранные в блок требуемой )1 и размеров. Магнитные прослои состоят из ферритовых кольцевых сердечников, их размеры выбраны исходя из масштаба моделирования так, чтобы их толщина была того же порядка, что и мощность магнитных пропластков моделируемой геологической среды, а внешний диаметр не превосходил 25 мм. В противном случае модель становится макронеоднородной что существенно влияет.на результаты измерений при дальнейшей работе с ней. Элементмодели, состояиий из магнитного и немагнитного пррслоев, представляет собой пластину требуемой формы и размеров толщиной h из немагнитного материала, ке. которой через равные расстояния R по шестиугольной сетке размещены ферритовые кольцевые сердечники толщиной h2- Форма модели в целом и, следова тельно, каждого отдельного ее элемента зависит от типа моделируемого геологического тела, а размеры зависят от типа и геометрий дальнейших измерений на модели, масштаба моделирования и критериев подобия. Величины h,, h2 и R определяют значения магнитной ВОСПРИИМЧИВОСТИ модели вдоль и поперек слоистости,, поэтому изменяя расстояния R между ферритовыми кольцевыми

сердечниками можно в одной и уой

же модели оперативно изменять маг- ,

нитные параметры модели .в целсяч.

В процессе моделирования воздействуют на модель переменным электромагнитным полем и проводят его измерения, причем характер поля и методика его измере 1ия зависят от решаемой геофизической задачи. В качестве примера использования на фиг. 3 приведена модель анизотроп0ного магнитного пласта большой мощности пересеченного скважиной и показана блок-схема измерений. В скважине, находящейся в центре модели 1, движется зонд магнитного карота5жа 2, вход которого подключен к источнику .3 .питания а выход - К регистратору 4. При моделировании магнитного каротажа с двухкатушечным индукционным зондом длиной

0 0 см модель представляет собой ..блок размером 50x50x25 см с отверс.. тием диаметром 2,5 см Xмасштаб моделирования 1:3), имитирующим скважиэу, в центре. Модель собирает5ся, из отдельных элементов 25x50 см. При расстоянии R 7 мм между сердечниками М2000НМ К20х13хб, толвдИна магнитных прослоев б MTI и не-, магнитных 5 мм парамет и маг нитной

0 анизотропии модели следующие: Э,| - 2,1 СИ, ге-, 0,8 СИ, л 2,8. геометрические размеры модели выбраны с обеспечением необходимой глубинности исследований: более 1,2

5 длины зонда в радиальном направлении и более 3 длин зонда в направлении оси скважины. Смещение мвсех .элементов относительно друг друга. На постоя-нную величину достигается 0 изменениеугла наклона слоистости. Поочередно изменяя значения магнит- ной анизотропии, углы наклона слоистости и диаметр скважины,- получают зависимости показаний зонда магнитного каротажа от указанных парамет5ров, которые в дальнейшем используют при интерпретации геофизических данных.

; Преимущества предложенной моделипо сравнению с известной заключают0

ся, во-первых, в том, что отпадает необходимость изготовления моделей анизотропных магнитных сред из

.сыпучих мелкодисперсных материалов, во-вторых, возникает возможность

5

:многократного использования модели, оперативно изменяя в ней параметры Магнитной анизотропии.

0,2 0.3

Фиг г

-KV

0 0,6

МОДЕЛЬ ОДНОРОДНОЙ АНИЗОТРОПНОЙ МАГНИТНОЙ СРЕДЫ преимущественно для моделирования задач геофизических методов разведки, состоящая из чередующихся параллельных магнитных и немагнитных прослоев, собранных в блок, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью обеспечения возможности многократного использования модели путем оперативного изменения параметров магнитной анизотропии модели, магнитные прослои выполнены из кольцевых ферритовых сердечников, расположенных плоским основанием на немагнитных прослоях через равные расстояния по шестиугольной сетке. (Л