Устройство для магнитного каротажа Советский патент 1984 года по МПК G01V3/18 

вход управления соединен с, вь ходом смесителя через низкочас1130819тотный фильтр и частотный детектор.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОГО КАРОТАЖА, содержащее скважинный снаряд, состоящий из индуктивного датчика и прижимного электромагнита и подключенный через каротажный кабель к наземному блоку преобразовгшия и регистрации сигнала, содержащему схему . управления прижимным электромагнитом, соединенную через каротажный кабель с прижимным электромагнитом, изме- . рительный низкочастотный автогенератор, вь4ход которого соединен с первым входом индикатора и с первым входом смесителя, опорный автогенератор, выход которого соединен с вторыми входами индикатора и смесителя, третий вход последнего соединен с выходом отметчика метража, а выход через двухполюсный, переключатель - с входом магнитного запоминающего устройства, соединенного также по входу через другой полюс двухполюсного переключателя с выходом кодера, а по выходу - с входом магнитного воспроизводящего устройства, входящего в состав блока обработки сигнала, содержащего также первый низкочастотный фильтр, модулятор и второй низкочастотный фильтр, включенные последовательно межцу вы;1одом магнитного воспроизводящего устройства и входом записи преобразователя частота - код, а также узкополос- ный фильтр и первый ам шигудный детектор, включенные последовательно между выходом магнитного воспронэво1дящего устройства и входом отметчика преобразователя частота - код, выход которого соединен с входом вычислительного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения его чувствительности, блок преобразо-) вания и регистрации сигнала содержит второй амплитудный детектор, третий низкочастотный фильтр, частотный детектор и умножитель добротности, содержащий отрицательную, индуктивность с входом управления, и конденсатор, резистор обратной связи с вхо О дом управления,-аттенюатор, нелинейный элемент и цепь автосмещения, при 90 этом отрицательная индуктивность и конденсатор соединены между собой и через каротажный кабель с индуктивньр41 А датчиком, образуя колебательный контур измерительного автогенератора выход которого соединен- с входом управления отрицательной индуктивности через второй амплитудны) детектор, а нелинейный элемент соединен через цепь автосмещения с корпусом и соединен последовательно с резистором обратной сЕязи, образуя цепь, соединенную с, ко ебательным контуром,, при этом резистор обратной связи шунтирован аттенюатором, а его

Изобретение относится к геофизике, а именно к магнитным измерениям в скважинах, и предназначено цля каротажг месторождений руд черных металлов и других полезных ископаемых

Известно устройство для каротажа, содержащее наземную часть и скважинный снаряд соединенные каротажным кабелем« Наземная часть содержит автогенератор с колебательным контуром, катушка индуктивности которого включена в цепь обратной связи автогенератора Параметрический индуктивный датчик скважинного снаряда включен в колебательньш контур автогенератора наземной части О .

Недостатком данного устройства является низкая чувствительность и трудности обработки сигнала из-за использования стрелочного индикатора.

. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является, устройство для нагнитного каротажа, содержащее скважинный снаряд, состоящий из индуктивного датчика и прижимного электромагнита и подключенный через каротажный кабель к наземному блоку преобразования и регистрации сигнала, содержащему схему управльния прижимным электромагнитом, соединенную через каротажный кабель с .прижимным электромагнитом, измерительный низкочастотный автогенератор, выход которого соединен с первым входом индикатора и с первым входом смесителя, опорный автогенератор, выход которого соединен с вторыми входами индикатора и смесителя, третий вход которого соединен с выходом отметчика метража, а выход через двухполюсный переключатель соединен с входом магнитного запоминающего устройства, соединенным также по входу через другой полюс двухполюсного переключателя с выходом кодера, а по выходу - с входом магнитного воспроизводящего устройства, входящего в состав блока обработки сигнала, содержащего также

первый низкочастотный фильтр, модулятор и второй низкочастотный фильтр, включенные последовательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства и входом записи преобразо.вателя частота - код, а также узкоJ oлocный фильтр и первый амплитудIный детектор, включенные последовательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства и входом отметчика преобразователя частота - код, выход которого соединен с входом вычислительного блока 23.

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность изза малого перекрытия по частоте низкочастотного колебательного контура.

Цель изобретения - повьипение чувствительности .

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для магнитного каротажа, содержащем скважинный снаряд, состоящий из индуктивного датчика и прижимного электромагнита и подключенный через каротажный кабель к наземному блоку преобразования и регистрации сигнала, содержащему схему управления прижимным электромагнитом со.единенную через каротажный каб:ель с прижимным электромагнитом, измерительный низкочастотный автогенератор, выход которого соединен с первым входом индикатора и с первым входом смесителя, опорный автогенератор выход которого соединен с вторыми входами индикатора и смесителя, третий вход последнего соединен с выходом отметчика метража, а выход через двухполюсный переключатель - с входом магнитного запоминающего устройства, соединенного также по входу через другой полюс двухполюсного переключателя с выходом кодера, а по выходу - с входом магнитного воспроизводящего устройства, входящего в состав блока обработки сигнала, содержащего также первый низкочастотный фильтр, модулятор и второй низкочастотный фильтр, включенные последовательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства и входом записи преобразователя частота - код, а также узкополосный фильтр и первый амплитудный детектор, включенные последовательно мелду выходом магнитного воспроизводящего устройства и входом отметчика преобразователя частота - код, выход которого соединен с входом вычислительного блока, блок преобразования и регист рации сигнала содержит второй ампли- тудньй детектор, третий низкочастотный фильтр, частотный детектор и умно житель добротности, содержа1ций отрицательную индуктивность с входом управления.и конденсатор, резистор обратной связи с входом управления, аттенюатор, нелинейный элемент и цепь автосмещения, при этом отрицательная индуктивность и конденсатор соединены между собой и через каротажный кабель с индуктивным датчиком, образуя колебательный контур измерительного автогенератора, выход которого соединен с входом управления отрицательной индуктивности через второй амплитудный детектор, а нелннейный элемент соединен через цепь автосмещения с корпусом и соединен последовательно с резистором обратной связи, образуя цепь, соединенную с колебательным контуром, при этом резистор обратной связи шунтирован аттенюатором, а его вход управления соединен с выходом смесителя через третий низкочастотный фильтр и частотный детектор .

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит скважинный снаряд I, наземный блок 2 преобразования и регистрации сигнала и блок 3 обработки сигнала. Скважинный снаряд 1 состоит из индуктивного датчика 4 и прижимного электромагнита 5, додключенных к выходу скважинного сна- ряда и через каротажный кабель 6 к наземному блоку 2 преобразования и регистрации си1нала, который содержит схему 7 управления электромагнитом, , опорный автогенератор 8 с частотой б) измерительньш автогенератор 9 с частотой tJ индикатор 10, смеситель И, отметчик 12 метража, двухполюсный

переключатель 13 кодер 14, второй амплитудный детектор 15, третий низкочастотный фильтр 16., частотный детектор 17, умножитель 18 добротности который .содержит копебательный контур 19, образованный из управляемой отрицательной индуктивности 20, конденсатора 21 и индуктивного датчика 4, управляемый резистор 22 обратной связи, зашунтированный аттенюатором 23, нелинейный элемент 24,цепь 25 автосмещения, магнитное запоминающее устройство 26. Блок обработки сигнал 3 содержит устройство 27 воспроизведения магнитной записи, первый низкочастотный фильтр 28, модулятор 29, второй низкочастотный фильтр 30, узкополосный фильтр 31, второй амплитуный детекюр 32, преобразователь частота - код 33 и вычислительный блок 34.

Устройство для магнитного каротажа работает следующим образом.

Перед началом.измерений индуктивный датчик 4 находится вне скважины. С помощью индикатора 10 устанавливают нуль прибора подстройкой частоты из измерительного автогенератора 9 на частоту опорного автогенератора 8, частота которого стабилизирована. С помощью аттенюатора 23 устанавливают требуемую величину добротности измерительного автогенератора 9, включают на несколько секунд магннтное запоминающее устройство 26, фиксируют нулевые показания прибора. Устанавливают двухполюсный переключатель 13 в положение, при котором вход магнитного запоминающего устройства 26 соединен с кодером 14, который фиксирует код каротируемой скважины. Затем, двухполюсный переключатель 13 возвращают в исходное положение. Для производства каротажа скважинный снаряд 1 опускают на каротажном кабеле 6 на дно скважины, включают прижимной электромагнит 5 с помощью схемы 7 управления электромагнитом, включают устройство намотки кабеля и магнитное запоминающее устройство 26 и записывают . сигналы опорного и измерительного автогенераторов 8 и 9. Одновременно з исьшают сигналы отметчика 12 метража представляющего собой генератор, ;;иторый кратковременно (до 100 мс включают через каждый метр глубины скважины с помощью блок-контакта устройства намотки кабеля. Частота колебаний отметчика 12 метража выбирается более высокой, чем частота опорного автогенератора 8. Сигналы от опорного и измерительного автогенераторов 8 н 9 и отметчика 12 метража подают на вход магнитного за помннакяцего устройства 26 через смеситель 11. Лрн движении вдоль оси скважины после индуктивного датчика взаимодействует с рудными пластами, пересекаемыми скважиной, и величина его индуктивности зависит от магнитных и электрических свойств горных пород. Управляемая отрицательная индукти ность 20, включенная последовательно с индуктивным датчиком 4 увеличивает коэффициент перекрытия по частоте измерительного автогенератора 9, пор шая чувствительность устройства. Умножитель 18 добротности с управляемым резистором 22 обратной связи увеличивает добротность колебательно системы измерительного автогенератора 9, что способствует увеличению чувствительности устройства при значительной величине электропроводност пород. Перекрестные обратные связи с выхода измерительного автогенератора 9 через второй амплитуднь1Й детектор 15 на вход управления управляемой отрицательной индуктивности 20 и с выхода третьего низкочастотного (ашьтра 16 через частотный детектор I7 на вход управления управляемого резистора 22 обратной связи умножителя 18 добротности повышает чувствительность устройства, снижая по грешность от взаимовлияния магнитных и электропроводных свойств горных пород. Частота колебаний измерительного автогенератора 9 изменяется под воздействием изменений индуктивности и индуктивного датчика,- Частота кол банки опорного автогенератора 8 оста ется неизменной. После выхода скважинного снаряда 1 из устья скважины устройство включают, накопив таким образом записи результатов каротажа ряда скважин (например, на одной ка сете могут быть записаны результаты каротажа 40 скважин, приступают в лабораторных условиях к обработке сигналов. Блок 3 обработки сигнала имеет два канала: канал записи полезного сигнала и канал отметчика событий. Сигнал отметчика 12 метража от устройства 27 воспроизведения магнитной записи поступает на узкополоеный фильтр 31, настроенный на частоту «)о(г отметчика 12 метража. Одновременно записанные от измерительного и опорного автогенераторов 9 и 8 сигналы поступают на модулятор 29 через первый низкочастотный фильтр 28. Поскольку частота cJoi выбрана вьше частоты . . onopHOio автогенератора 8, то сигнал с частотой «JOM первым низкочастотным фильтром 28 к входу модулятора 29 не пропускается. В модуляторе 29 ток содержит постоянную составляклцую. составляющие СА) и 0)2 , их вторые гармоники 2 cj, 1 2 о) и две боковые частоты: нижнюю () и верхнюю (cjj, -f+ j}i) . При равенстве частот измерительного и опорного автогенераторов 9 и 8 в спектре колебаний боковые составляющие отсутствуют, и на выходе второго низкочастотного фильтра 30 напряжение равно нулю. В процессе измерений под действием положительных приращений индуктивности индуктивного датчика 4 частота колебаний cj нзмерительного автогенератора 9 уменьшается, отклоняясь от частоты (х) опорного генератора 8. Приращение частоты обусловливает появление в спектре модулированного колебания боковых составляющих, из которых используется нижняя, содержащая разность (x)j -cJ), При записн напряжений частот tj и cJj процессе измерений неравномерность скорости движения магнитной ленты в запоминакщем устройстве (явление детонации) в одинаковой мере воздействует на оба колебания. При этом разность частот ( остается неизменной при колебаниях скорости магнитной ленты. Коэффициент перекрытия по частоте резонанса в LC-контурах выражается формулой 1 гдес о,Ос - резонансная частота при Цп( д1); 3 коэффициент перекрытия по частоте; начальное значение индуктивности;измененне индуктивности под воздействием среды.

При последовательном включении и контур отрицательной индуко вности L коэф4«циент перекрытия по частоте определяется формулой

177

ТГаГ iH

toCLHiuL)}- (2)

где 6L - резонансная частота контура с отрицательной индуктивностью.

Из (2) следует, что при L - L д1, ,т,е. очевидно, чтоу, -уд и,следовательно, , При наличии в контуре отрицательной индуктивности при равных воздействиях магнитной среды изменение резонансной частоты увеличивается. Увеличение козффициента.перекрытия по частоте объясняется уменьшением начального значения индуктивности контура при. включении в контур отрицательной индуктивности. Умножитель 18 добротности, компенсирующий влияние злектропроводности .контролируемой среды, работает в стабильном режиме, так как требования к избирательности .ограничиваются величиной эффективной добротности порядка ) 50- 00 у что позволяет с помощью амплитудного детектора измери/ь величину электропроводности

среды н осуществить снижение, корреляционных связей меязду реактивной и активной частями внесенного в контур сопротнвления, выделяя сигнал, про.порциоиальный магнитньо4 свойствам

среды.

Изобретение повышает -чувствительность магнитного каротажа.благодаря . увеличению диапазона перекрытня по частоте резонанса колебательного контура, позволяющему увеличить изненеHFfe резонансной частоты при равных воздействиях магнитной среды.