Способ радиоволнового каротажа Советский патент 1984 года по МПК G01V3/18 

Изобретение относится к геофизическим методам разведки, в частности к способам электромагнитного каротажа, и может использовано в целях повышения эффективности интерпретации результатов межскважинного радиопросвечивания (РП), проводимого на фиксированных частотах диапазона 0,156-10 МГц, а также в целях расчленения разрезов горных пород по электрическим и волновым параметрс1м. Известен способ индукционного каротажа с трехкатушечным зондом, основанный на. измерении приемной катушкой амплитуды осевой составляющей магнитного поля. Этот способ позволяет определить величину удельного электрического .сопротивления горных пород в случае, когда наведенные в них токи проводимости значительно преобладают над токами смещения, что соответствует условию много больше ш , или же величи ну диэлектрической проницаемости горных пород в случае, когда наведенные в них токи проводимости пре небрежимо малы по сравнению с тока ми смещения, т.е. когда рмного меньше.wjg: ; oi 2.Ff - круговая частота колебаний. Рабочие частоты вы бираются так, чтобы для некоторого заданного диапазона измеряемых пара Петров выполнялось требуемое соотношение между и tw Cl.Недостаток этого способа заключается в том, что при частотах указанного диапазона радиопросвечивания .он не позволяет определить совместно волновые параметры: коэффициент поглощения к и длину волны Л, если горные породы имеют сопротивление порядка сотен и тысяч Ом на метр, поскольку в указанных областях частот и сопротивлений пород токи смещения и токи проводимости соизмеримы (необходимость определения волновых параметров на фиксированных частотах радиопросвеч вания диктуется зависимостью этих параметров от частоты). Наиболее близким к предлагаемому является способ радиоволнового каротажа, включающий измерение амплитуды и разности фаз электромагнитного поля посредством трех соосных Катушев - генераторной и дву приемных : основной и опорной. Этот способ позволяет посредством измерений на фиксированной частоте, порядка 40-60 МГц, одновременно определить коэффициент поглощения и длину волны C2J. Недостатком способа является его неприменимость для работы на частотах радиопросвечивания в сла бопогл ща оЩих средах, поскольку при сопротивлениях изучаемых пород больших 100-200 Ом-м и частотах 0,15610 МГц фазовые изменения поля между точками расположения приемных катушек настолько малы, что изд1ерять их при достижимой в настоящее время точности практически невозможно. Цель изобретения - повышение точности определения волновых параметров среды в диапазоне частот 0,15610 МГц при произвольном соотношении между токами смещения и проводимости . Для достижения указанной цели согласно способу радиоволнового каротажа, заключающемуся в измерении амплитуды и разности фаз электромагнитного -поля посредством трех соосных катушек - генераторнЬй и двух приемных: основной и опорной, электромагнитное поле возбуждают противофазной системой из по меньшей мере двух генераторных катушек - основной и компенсирующей, добиваются в воздухе одновременной компенсации амплитуды и фазы электромагнитного поля в основной приемной катушке путем перемещения и последующей фиксации генераторных катушек и затем производят измерения в скважине амплитуды суммарного сигнала в .основной приемной катушке и разности фаз между сигналами от основной и компенсирующей генераторных катушек и по этим данным судятО волновых свойствахсреды. Сущность способа заключается в том, что наряду с измерением в основной приемной катушке суммарной амплитуды осевых составляющих напряженности магнитного поля, возбуждаемого противофазной системой из двух (или большего числа) генераторных катушек - основной и компенсирующих (фокусирующих) - измеряется разность между фазами суммарных полей, создаваемых в основной и опорной приемных катушках упомянутой системой генераторных катушек, причем предварительно в воздухе в основной приемной катушке достигается компенсация по амплитуде и фазе сигналов основной и компенсирующих генераторных катушек. Фазовая компенсация в приемной катушке сигналов генераторных катушек в воздухе эквивалентна введению дополнительного фазового сдвига в измерительную фазовую систему, так как разница фаз полей генераторных катушек в основной и опорной приемных катушек различна. В результате вносимого сдвига фаз оказывается практически возможным с достаточной точностью вести одновременные измерения изучаемых волновых параметров горных пород при произвольном соотношении между то ками смещения и токами проводимост Последовательность операций в предлагаемом способе заключается в следующем. На поверхности земли в воздухе с помощью системы из основной и компенсирующих (фокусирующих) гене раторных катушек (компенсирующих катушек может быть одна или нескол ко) в основной приемной катушке до стигается равенство амплитуд и сдв фаз на 180° между сигналами основной и компенсирующих катушек. Затем в скважине измеряется амплитуд суммарного сигнала в основной кату ке и разность фаз суммарных полей основной и опорной катушках. Измеренные величины с помощью следующих из теории расчетных формул и Л, ли значения К переводятся в бо р и . Для реализации предложенного сп соба разработано устройство, содер жащее сменные автономные -скважинны генераторы электромагнитных колеба ний на фиксированные частоты радио просвечивания в диапазоне 0,15610 МГц и зонд, состоящий из генераторных катушек - основной и ком сирующей (фокусирующей), основной приемной катушки для установления компенсации, и измерений амплитуды поля и опорной приемной катушки, которая вместе с основной служит для измерений разности между фазам суммарных полей системы генераторных катушек, и наземный измеритель I амплитуд и фаз электромагнитного поля. I На фиг.1 изображена принципиаль ная схема предлагаемого устройства на фиг.2 - номограмма зависимости сшплитуды суммарного поля luhl в т ке расположения основной приемной катушки,выраженной в относительных единицах - в долях квазистационарного поля., возбуждаемого в воздухе основной генераторной катушкой, и сдвига фаз ф между суммарными полями в основной и опорной приемных катушках, от модуля |К1, К - волновое число, и аргумента f волнового числа. Устройство содержит две генераторные катушки, намотанные в противофазе - основную 1 и компенсирующую (фокусирующую) 2, автономное генераторное устройство 3, две приемные катушки - основную 4 и опорную 5, соединительный трехжильный кабель б и наземный измерительный пульт 7. Катушки 4 и 5 идентичны. Общая длина зонда, представляющая расстояние между крайними катушками 1 и 5, составляет 1-1,2 м. Расстояние между приемными катушками 0,15-0,25 м.Предусмотрена возможность перемещения фиксации положения компенсирующей катушки при компенсации в воздухе амплитуды и фазы напряженности поля в основной и приемной катушке. Компенсирующая генераторная катушка 2 расположена между KaTsmiKaMH 1 и 4 на расстоянии порядка 0,20,25 м от катушки 1. Характер намотки, число витков и расстояние между катушками 1 и 2 подбираются таким образом, чтобы при расположении зонда в воздухе амплитуды их полей в основной приемной катушке 4 равнялись между.собой, а фазы были сдвинуты на 180°, что равносильно выполнению условия де т и т2 - магнитные моменты генераторных 1 и 2; . L, и расстояние между катушкой 4 и соответственно катушками 1 и 2, В однородной проводящей среде севая составляющая суммарного агнитного поля в точке располоения основной приемной катушки 4, авна величине ) (2) в точке расположения опорной примной катушки 5 - величине (;/4f-4s)-квазистационарное поле , « Я возбуждаемое в воздухе генераторной катушкой 1 в точке расположения катушки 4 ; ц и L1, -,расстояния между опорнЪй . приемной катушкой 5 и co-i ответственно катушками 1 и 2, 1i(KL) ((-,-KL) (1.ц,,4) Посредством с1 важинных измерений ределяются величина /4 Ы, вырающая в долях М/2л амплитуду осей составляющей магнитного поля в тушке 4, и фазовый сдвиг между ммарными полями, фиксируемлми освной и опорной приемными катушка, равный Ф о(г§-Н-о( Величина l4fi( является безразмерй величиной и с целью определея ее непосредственно из измерений

СПОСОБ РАДИОВОЛНОВОГО КАРОТАЖА заключающийся в измерении амплитуды и разности фаз электромагнитного поля посредством трех соосных катушек - генераторной и двух приемных: основной и опорной, отличающийся тем, что, с целью повы1иения точности определения волновых параметров среды в диапазоне частот 0,156-10 МГц при произвольном соотношении между токами смещения и проводимости, электромагнитное поле возбуждают противофазной системой из по меньшей мере двух генераторных катушек - основной и компенсирующей, добиваются в воздухе одновременной компенсации амплитуды и фазы электромагнитного поля в основной приемной катушке путем перемещения и последующей фиксации генераторных катушек и затем производят измерения в скважине амплитуды суммарного сигнала в основной приемной катушке и разности фаз между сигналами от основ(Л ной и компенсирующей генераторных катушек и по этим данным суднт о волновых свойствах среды. 4j. Lf IT Li HI