Устройство для каротажа магнитной восприимчивости Советский патент 1985 года по МПК G01V3/18 

Изобретение относится к геофизике и предназначено для измерений магнитной восприимчивости пород и руд в естественном залегании, в частности для каротажа магнитной восприимчивости.

Известно устройство для непрерывных измерений магнитной восприимчивости, содержащее генераторную, измерительную и фокусирующую катушки с заданным числом витков фокусирующей катушки и заданным расстоянием между катушками 1.

Недостатком устройства является низкая разрешающая способность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для каротажа магнитной восприимчивости, содержащее генераторную катушку, подключенную к генератору синусоидального напряжения, фокусирующую и измерительную катушки, включенные последовательновстречно и связанные с входом схемы преобразования сигнала, выход которой соединен с регистратором, при этом катущки расположены соосно на заданном расстоянии одна от другой 2.

Недостатком известного устройства является низкая точность при каротаже скважин с переменным диаметром.

Цель изобретения - повышение точности при каротаже скважин с переменным диаметром.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для каротажа магнитной восприимчивости, содержащем генераторную катушку, подключенную к генератору синусоидального напряжения, фокусирующую и измерительную катущки, включенные последовательно-встречно и связанные с входом схемы преобразования сигнала, выход которой соединен с регистратором, при этом катушки расположены соосно на заданном расстоянии одна от другой, расстояние между центрами генераторной и измерительной катушек LK и между центрами генераторной и фокусирующей катушек Ьфсвязаны соотношением

п r,.j. 1г,-1ф г,г .Ф- Си и,2 LH

где и -длина измерительной катушки; (р -длина фокусирующей катушки, а число витков фокусирующей катущки Wcip и число витков измерительной катущки WH связаны соотношением

0,2 0,5.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства для каротажа магнитной восприимчивости; на фиг. 2 - теоретические кривые зависимости приращений выходного сигнала от диаметра скважины.

Устройство содержит генераторную катущку 1 (фиг. 1), подключенную к генератору 2 синусоидального напряжения.

фокусирующую 3 и измерительную 4 катущки, включенные последовательно-встречно и подключенные к входу схемы 5 преобразования сигнала. Выход схе.мы 5 5 преобразования сигнала соединен с регистратором 6. Блок 7 питания соединен с блоком 5 преобразования сигнала и генератором 2 синусоидального напряжения. Графики 8-17 (фиг. 2) получены расчетным путем для приращения выходного сигнала диаметра скважины dcKB, где д -приращение ЭДС измерительной

цепи; о - начальная ЭДС измерительной

катушки;

5Ж -магнитная восприимчивость среды.

График 18, представленный точками, получен экспериментально.

Работа устройства заключается в сле0 дующем.

Генераторная катушка 1, питаемая генератором 2 синусоидального напряжения, создает в окружающем пространстве переменное магнитное поле. В условиях немагнитной и непроводящей среды в фокусирующей 3 и измерительной 4 катушках под действием поля генераторной катущки 1 индуцируются различные по величине и направлению ЭДС , При помещении устройства в скважину, пересекаемую магнитные породы, поле генераторной катушки 1 взаимодействует с исследуе.мой магнитной средой. В результате этого взаимодействия ЭДС на фокусирующей 3 и измерительной 4 катушках вследствие различного их удаления от генераторной ка тушки изменяется по различным законам. Получаемое приращение разностного сигнала, зависящее от магнитной восприимчивости среды, поступает на вход схемы 5 преобразования сигнала и далее на регистратор 6. Измеряемый сигнал, кроме измеряемого параметра $, , зависит также от условий измерений, в частности от изменяющегося диаметра скважины и конструктивных особенностей индукционного преобразователя.

Когда фокусирующая 3 и измерительная 4 катушки находятся на расстоянии 1ф/Ь)0,7, имеет . место следующая зависимость между приращением разностей 0 ЭДС и конструктивными параметрами

G«-i4S-- fG.;

Л - приращение разностей ЭДС под воздействием среды с магнитной восприимчивостью зе; ЭДС первичного поля измерительной катушки;

GK геометрический фактор зонда, состоящего из генераторной и измерительной катушек;

Оф -геометрический фактор зонда, состоящего из возбуждающей и фокусирующей катушек.

Формула использована при построении графиков зависимости приращения измеряемого сигнала 4 / oH-3t от переменного диаметра скважины (фиг. 2) для различных отношений W$/WM, откуда видно, что чем положе максимум кривой, тем в меньшей Кривая Отноше- ние числа витков на катушках V4b /lA/KL 0,130,18 0,24 0,31 0,36

степени измеряемый сигнал зависит от отношения dcKB/L. Кривизна графиков оценивается путем следующего построения. Для каждой кривой определяется область, в которой величина измеряемого сигнала изменяется не более, чем на 5°/о от максимального значения. Этот интервал Аёскь показан на кривых пунктирной линией. Величина интервала Дёскь (выраженная в единицах Ьи) для различных отношений числа витков на фокусирующей 3 и измерительной 4 катушках приведена в таблице.

10 EnillllCniLlZIZCIT 0,43 0,48 0,55

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАРОТАЖА МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ, содержащее генераторную катушку, подключенную к генератору синусоидального напряжения, фокусирующую и измерительную катущки, включенные последовательновстречно и связанные с входом схемы преобразования сигнала, выход которой соединен с регистратором, при этом катущки расположены соосно на заданном расстоянии одна от другой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при каротаже скважин с переменным диаметром, расстояния между центрами генераторной и измерительной катущек Ьки между центрами генераторной и фокусирующей катушек Ьф связаны соотношением П 9 -jJ-linl; - 0 U, LK Ьй где -длина измерительной катушки; Ф -длина фокусирующей катушки, а число витков фокусирующей катушки i Wф и число витков измерительной катущки WH связаны соотношением (Л 0,2 Wф/Wи 0,5 00 оо СП

Величина интервала0,282 0,312 0,350 0,354 .J 1. 0,266 А«.,д //„

Чем больше интервал /idoKs, шире область исключения влияния на измерения переменного диаметра скважины и меньше погрешность измерений в скважинах с переменным диаметром.

Если использована скомпенсированная схема измерений, то число витков на измерительной и фокусирующей катушках подбирается таким образом, чтобы ЭДС в воздухе равнялась нулю. На фиг. 2 кривой чувствительности такого скомпенсированного зонда является, кривая 9, причем величина интервала Лёскв/Ьи у такого зонда равна 0,280 (см. таблицу). Устройства, характеризующиеся большим интервалом AdcKB/LH отличаются меньшей зависимостью выходного сигнала от переменного диаметра скважины. Одновременно, с отношением область исключения влияния на измерения переменного диаметра скважины зависит также от отношения Lf/L. Интервал Д. dcna. в котором показания прибора изменяются не более чем на 5°/о от максимального значения, увеличивается с ростом отнощения.

Минимальное расстояние между катушками ограничено длиной ЕФ фокусирующей 3 и ЕЙ измерительной 4 катушек и определяется выражением 0,5(ф+1и). Из расчетов следует, что область значений W J/WMN при которых устройства отличаются большим интервалом AdcKB, определяется выражениями

U/LH 0,85 (см. фиг. 2); 0,18 W$/WH 0,6;

L$/LH 0,8; 0,2 /WH 0,5;

Ьф/Ьц 0,7; 0,22 0,31. Устройства с параметром LflL меньше 0,7 характеризуются меньшим интервалом AdcKB, в котором величина измеряемого сиг5 нала изменяется не более чем на 5% от максимального значения.

Положительный эффект наблюдается в устройствах, где выполняется соотношение

0, W},,5; и ,8. С учетом 0ф и РИ, получается соотношение определяющее расстояние между центрами катушек

o.,.,

В соответствии с полученными соотношениями изготовлено и испытано устройство, где количество витков на фокусирующей 0, 0,329 0,,0