Скважинный магнитометр Советский патент 1985 года по МПК G01V3/18 

Изобретение относится к геофизик |а более конкретно - к устройствам для проведения магнитных измерений в скважинах при проведении развед- ки полезных ископаемых, .Известно устройство для измерени составляющих магнитного поля, содер жащее три феррозонда, ориентированных по трем взаимно-ортогональным осям iL Недостатком известного ус;гройст,ва является низкая точность, обус:ловленная технологической погреш: ностью изготовления феррозондов. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является скважинный магнитометр, содержащий скважинный снаряд с электродвигателем, соединенньвд посредством кинема тического узла с феррозондовым преобразователем, при этом скважинный снаряд соединен с наземным измерительным устройством посредством каротажного кабеля сизмерительным проводом и проводом питания, наземное измерительное устройство содержит источник питания, измерительную схему, генератор возбуждени блок обработки сигнала, умножитель частоты и фазовый детектор, при этом обмотка электродвигателя через общий провод и провод питания соеди нена с источником питания, один конец обмотки феррозондового преобраз вателя соединен с общим п роводом, а другой конец соединен с измерител ным проводом, который соединен через блок обработки сигнала с первым входом фазового детектора, а выход генератора возбуждения соединен с и мерительной жилой и через умножитель частоты - с вторым входом фазо вого детектора 2 J. Недостатком известного устройств является низкая точность, обусловле ная дрейфом нуля, вызванного падением напряжения на сопротивлении общего провода каротажного кабеля. Цель изобретения - повьшение точ ности. Указанная цель достигается тем, что в скважинном магнитометре, содержащем скважинный снаряд с электр двигателем, соединенным посредством кинематического узла с феррозондовы преобразователем, при этом скважинный снаряд соединен с наземным изме рительным устройством посредством каротажного кабеля с измерительным общим проводом и проводом питания, наземное измерительное устройство содержит источник питания, измерительную схему, генератор возбуждения., блок обработки сигнала, умножитель частоты и фазовый детектор, при этом обмотка электродвигателя через общий провод и провод питания соединена с источником питания, один конец обмотки феррозондового преобразователя соединен с общим проводом, а другой его конец соеди-; нен с измерительным проводом, которьй соединен через блок обработки сигнала с первым входом фазового детектора, выход генератора возбуждения соединен с измерительным проводом и через умножитель частоты - с вторым входом фазового детектора, наземное измерительное устройство содержит первый и второй дополнительные источники питания и операционный . усилитель с конденсатором в цепи, обратной связи, выводами питания, соединенными с разноименными полюсами первого и второго дополнительных источников питания, другие полюсы которых соединены с измерительным проводом, выход фазового детзктора соединен с инвepcньnvl входом операционного усилителя, прямой вход которого непосредственно, а выход через измерительную схему - с общим проводом каротажного кабеля. На чертеже представлена схема устройства. В скважинном приборе 1 размещены феррозондовьй преобразователь 2 и электродвигатель 3, которые подключены к наземному измерительному устройству 4 через трехжильный каротажный кабель 5 с измерительным 6, токовым 7 и общим 8 проводами. Наземное измерительное устройство 4 содержит включенный по схеме интегратора операционный усилитель 9, с дополнительными источниками 10 и 11 питания, общая точка которых подключена через измерительный провод 6 к одному из концов обмотки феррозондового преобразователя 2, инверсный вход операционного усилителя 9 подключен к выходу фазового детектора 12, а выход операционного усилителя 9 через измерительную схему 13 и его прямой вход непосредственно подключены к общему проводу 8. Входы фазового детектора 12 соединены с выходами умножителя 14 частоты и блока 15

обработки сигнала. Блок 15 обработки сигнала включает в себя схемы для фильтрации,.усиления и формирования сигнала, поступающего с обмотки феррозондового преобразователя 2. Выход генератора 16 возбуждения соединен с входом умножителя 14 частоты и через измерительный провод 6 - с одним из концов обмотки

ерроэондового преобразователя 2

Источник 17 питания соединен с элект родвигателем 3 через токовый 7 и общий 8 провода каротажного кабеля 5.

Устройство работает следующим

:образом.

Электродвигатель 3 вращает феррозондовый преобразователь 2, Ток возбуждения от генератора 16 возбуждения подается по каротажному кабелю 5 в обмотку феррозондового преобразователя 2. ЭДС четной гармоники тока возбужления, возникшая на обмотке феррозондового преобразователя 2 при наличии составляющей магнит ного поля в направлении его оси, вьщеляется и усиливается блоком 15 об работки сигнала и подается на первый вход фазового детектора 12, на второй вход которого поступает умноженное по частоте умножителем 14 частоты напряжение генератора 16 возбуждения. На выходе фазового детектора 12 появляется пульсирующий ток, величина к направление которого определяются величиной и направлением магнитного поля по оси феррозондового преобразователя 2.

Этот ток интегрируется операционным усилителем 9 и поступает в обмотку феррозокдового преобразователя 2, компенсируя измеряемое магнитное поле. Ток компенсации замыкается

jno цепи: один из источников 10 или 11

питания - операционный усилитель 9 измерительная схема 13 - общий провод 8 - обмотка феррозондового преобразователя 2 - измерительный провоп 6 - общая точка источников 10 и 11 питания. Измерительная схема 13 может быть включена не только между выходом операционного усилителя 9 и общим проводом 8, но и в разрыв любого места цепи, по которому замыкается ток компенсации.

Ток, потребляемый электродвигателем 3 от источни1 а 17 питания, создает на сопротивлении общего провода 8 картотажного кабеля 5 падение напряжения .

При этом смещение нуля уменьшено, по крайней мере, на 60 дБ, т.е. на 3 порядка, так как падение напряжения на общем проводе 8 является синфазным по отношению к входам операционного усилителя 9, который обладает большим коэффициентом подавления синфазной помехи.

Ток компенсации определяется величиной ЭДС четной гармоники на обмотке феррозондового преобразователя 2 и не зависит от падения напряжения на сопротивлении общего провода 8 зй счет протекания тока электродвигателя 3.

Изобретение позволяет повысить точность измерений благодаря использованию операционного усилителя, обладающего большим коэффициентом подавления синфазной помехи, что обеспечивает синфазность падения напряжения на общем проводе по отношению к прямому и инверсному входам операционного усилителя, уменьшая при этом дрейф нуля при измерении составлякицей вектора магнитного поля, направленной вдоль оси вращения феррозондового преобразователя.

СКВАЖИННЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий скважинньй снаряд с электродвигателем, соединенным посредством кинематического узла с феррозондовым преобразователем, при этом скважинный снаряд соединен с наземным измерительным устройством посредством каротажного кабеля с измерительным проводом и проводом питания, наземное измерительное устройство содержит источник питания, измери- . тельную схему, генератор возбуждения,.блок обработки сигнала, умножитель .частоты и фазовый детектор, при этом обмотка злектродвителя через общий провод и провод питания соединена с источником питания, один конец обмотки феррозондового преобразователя соединен с общим проводом, а другой его конец соединен с измерительным проводом, который соединен через блок обработки сигнала с первым входом фазового детектора, выход генер&тора возбуждения соединен с измерительным проводом и через умножитель частоты - с вторым входом фазового детектора, о т л и ч а .ющ и и с я тем, что, с целью повышения его точности, наземное измерительное устройство содержит первый и второй дополнительные источники питания и операционный усилитель W с конденсатором в цепи обратной связи, выводами питания, соединенными с разЛоименными полюсами первого и второго дополнительных источников питания, другие полюсы которых соединены с измерительным проводом, выход фазового детектора соединен с инверсным входом операционного усилителя, прямой вход которого непосредОР 9) ственно, а выход через измерительную схему - с общим проводом каротажного СП кабеля.