Способ скважинного радиопросвечивания горных пород Советский патент 1984 года по МПК G01V3/30 

Изобретение относится к геофизическому исслелованию горных пород в необсаженнык скважинах и может быть использовано для разведки рудных те и изучения их свойств и параметров в межскважинном и околоскважинном пространстве, измерения параметров горных пород, окружак щи2 скважины. Известен способ разведки рудных месторождений, основанный на просве чивании толщины пород между двумя скважинами электромагнитнь ш волнами, излучаемыми радиоп едатчиком опускаемым в одну с кважину, и принимаемюш приемником, опускаемым в другую скважину. При этом регист- рируется интенсивность прошедших то щу пород волн, по величине которой рассчитывают проводимость среды и судят о геологическом строении иссл дуемого участка. Способ позволяет рассчитать вели чину электропроводности горных пород в межскважинном пространстве, ьбна:р жить и приблизительно определить ; размеры крупных рудных тел в мёжскважиниом пространстве ClJ. Однако он не позволяет обнаружит и измерить параметры и размеры рудных; тел, лежащих за пределами межскважинного пространства, измерить диэлектрическую ароницаемость масси ва горных пород в межскважинном пространстве. Известен способ радиопросвечивания массива горных пород, основанный ия излучении и приеме электромагнитных волн с изменяющейся частотой и регистрации частоты, при которой достигает определенного значения отношение меридиально составляющей электромагнитного поля к радиальной, и по результатам измерений опре делении проводимости массива горных пород 2 J. QОднако этот способ не позволяет определить диэлектрическую проницаемость среды и обнаружить рудные тепа, пежающяе вне пространства измерения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности способ скважинного радиопросвечивания горных пород заключающийся в тсна, что зондируют горные породы посредством периодических электромагнитных импульсов, излучаемых у устья первой скважины или во второй скважине, и регистрируют прямые и отраженные от горных пород электромагнитные сигналы в процессе движения приемника в первой скважине путем измерения амплитуд, фаз и группового времени запаздывания, по которым судят о геологическом строении горньк пород СЗЗ. Недостатки известного способа заш1ючаются в низкой точности измерения дальности до объекта поиска, связанной с погрещностью установки скорости распространения электромагнитных волн в среде, невозможностью определения проводимости и диэлектрической проницаемости среды и объекта поиска. Целью изобретения является повышение точности дальности помехозащищенности информативности измерений. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу скважинного радиопросвечивания горных пород, заключающемуся в том, что зондируют горные породы посредством периодических электромагнитных импульсов, излучаемых у устья перовой скважины или во второй скважине, и регистрируют прямые и отраженные от горных пород электромагнитные сигналы в процессе движения приемника в первой скважине путем измерения амплитуд, фаз и группового времени запаздывания, по которым Ьудят о геологическом строении горных пород, излучаемьй электромагнитный импульс устанавливают в виде осдалллирующей периодической функ1ЩИ вида ..SCt-SiOz E(t)Sl(t) езср sin wt. o(t) ЛО o lo, -весовая функ1щя| -круговая частота осцилляции;. -период повторения; -длительность импульса; t - текущее время, а длительность импульса f и частоту осцилляции W устанавливают из условия,Г / (8-12) где Д h - требуемая разрешающая способность по дальности; V - средняя ожидаемая скорость распространения электромагнитного импульса в горных 31 породах,полосу пропускания приемника устанавливают из условия энергетического согласования спектром излу чаемого импульса, 0,63 где Af - эффективная полоса пропускания приемника, подстраивают перед началом измерений приемник по максимуму энергетического отношения сиг-, нал/помеха. В процессе измерений приемник помещают в одну скважину, излучатель, в другую, соседнюю скважину или ра :полагают на поверхности земли у устья первой скважины и в процессе непрерывного погружения приемника регистрируют интенсивности, времена группового запаздывания и фазы прямого и отраженных от объектов поиска сигналов. По полученным результатам рассчитывают константы пород и пространственное расположение объектов поиска и судят о геологическом строений исследуемого участка. На чертеже приведена структурйая схема устройства для реализации пред лагаемого способа. Устройство состоит из погружаемых скважинных снарядов и назеиной части (пунктир). Приемный погружаемый снаряд состоит из антенны 1, соединенной с предварительным усилителем 2. Предварительный усИлител:ь 2 соединен с логарифмическим усилителем 3 наземной части посредством каротажного кабеля А. Логарифмический усилитель 3 соединен с регистратором .5 амплитуд и времен запазды- ванйя сигналов и с усилителем-ограни чителем &. Фазовый детектор 7 срединеи с регистратором 8 фазы сигйалов, задающим генератором 9 и с усилителем-ограничителем 6. Импульсный модулятор 10 соединен с задающим генератором 9 и посредством картажного кабеля 11 соединенс выходным усилителем 12, который соединен с излучаю щей антенной 13. Скваженные снаряды погружены в первую 14 и вторую 15 скважины, между которыми находится объект 16 поиска. : Задающий генератор 9 вырабатьшает синусоидальное напряжение с частотой W, которое в модуляторе 10 преобразуется в периодические радиоимпуль 2 сы с колоколообразной сгибающей, которые далее через усилитель 12 поступают на вход антенны 13 и излучаются в массив пород. Прямой и отраженный от объекта 16 поиска сигналы, показанные прямой и ломанной стрелками, приходят к приемной антенне 1 со сдви1:ом времен группового запаздывания, пропорциональный разнице в длинах лучей. Предварительно усиленные в усилителе 2 сигналы подаются на основной усилитель 3, имеюв ий логарифмическую характеристику, и с него на регистратор 5 времен группового запаздывания и амплитуды сигналов и через .усилитель-ограничитель 6 на один вход фазового детектора. На другой вход фазового детектора подается опорное, напряжение от задаю- . щего генератора 9. Сигналы с выхода фазового детектора 7 подаются на регистратор 8 фазы В качестве примера последовательности рассчета константных пород по результатам измерений можно привести следующий рассчет. По годографам времен группового . запаздывания прямого сигнала и известным расстояниям между приемником и излучателем для случая радиопрозрачной среды, т.е. при tgcf- « 1, где угол диэлектрических потерь среды, рассчитьшают показатель преломления среды по формуле где с - скорость распространения электромагнитных волн в вакууме;время группового запаздывания прямого сигнала; расстояние между приемником и излучателем. По годографам времен rp oinoBoro зйпаздьшания отраженных сигналов и известному показателю преломления среды рассчитьшают пространственное положе шеОбъектов поиска. .По формуле .РиСиЛ 2 ,114o|lg 3-,, и где Рц - мощность излучаемых электромагнитных волн; Л - длина волны в среде;

СПОСОБ СКВАЖИННОГО РАДИОПРОСВЕЧИВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, заключающийся в том, что зондируют горные породы посредством периодических электромагнитных импульсов, излучаемых у устья первой скважины Или во второй скважине, и регистрируют прямые и отраженные от горных пород .электромагнитные сигналы в процессе движения приемника в первой скважине путем измерения амплитуд, фаз и груп.пового времени запаздывания, по которым судят о геологическом строении горных пород, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности, дальности, помехозащищенности и информативности измерений, излучаемый электромагнитный импульс устанавливают в виде осциллирующей периодической функции вида E(t)S2(t),8(t-3 ) sinwt 0(t) 1.0 - 0, T, где SJ(t) - весовая функция; w - круговая частота осцилляции; Т - период повторения;. (х - длительность импульса; t - текущее время, а длительность импульса Т и частоту осцилляции W устанавливают из условия 4h Т7,