Устройство для определения угла наклона горных пород Советский патент 1987 года по МПК G01V3/18 

1282032

Изобретение относится к геофизике, а более конкретно к устройствам для индуктивного измерения элементов залегания горных пород в скважинах, и может быть использовано для измерения угла наклона пластов относительно оси скважины в магнитных горных породах.

Цель Изобретения - обеспечение возможности определения угла наклона в сильно дифференцированных по магнитной восприимчивости горных породах, а также повьппение точности и достоверности.

На чертеже изображена схема уст- 4 ойства.

Устройство содержит первую 1 и вторую 2 генераторные катушки, включенные встречно-последовательно и расположенные соосно, генератор 3 переменного напряжения, и вторую пары взаимно перпендикулярных секций измерительных катушек 4.1, 4.2 и 5.1, 5,2 и перпендикулярную им третью измерительную катушку 6, причем оси измерительных катушек 4 „ 1, 4.2 и 5.1, 5.2 перпендикулярны осям генераторных катушек. Измерительные катушки расположены между генераторными катушками.

В разрыв между секциями измерительных катушек последовательно включены первая 7 и вторая 8 компенсационные катушки. Ось третьей измерительной катушки 6 совпадает с осью первой и второй генераторных катушек Выходы измерительных катушек 4.1, 4.2, 5.1, 5.2 и 6 подключены соответственно к входам первого, второго и третьего усилителей 9-11, выходы которых через первьш, второй и третий фазовращаетли 12-14 соответственно подключены к первому, второму и третьему фазочувствительным детекторам 15-17, опорное напряжение на которые подается с блока 18 формирования опорного напряжения, а выходы фазочувствительных детекторов соединены с трехканальным каротажным регистратором 19.

Обозначены также горные породы 20 окружающие скважину 21, длина I генераторных катушек 1 и 2, расстояние 2L между и диаметр d скважины.

Длина I генераторных катушек и расстояние 2L между ними связаны со- отношениями

5

0

5

0

5

0

5

0

2 fl/L 15;(1)

l5L/d i3.(2)

Устройство работает следующим образом.

От генератора 3 переменного напряжения и первую 1 и вторую 2 генераторные катушки подается переменное напряжение,, в окружающих скважину 21 горных породах 20 индуцируется переменное магнитное поле.

Если устройство расположено против однородных горных пород, сигнал в -измерительных катушках 4.1, 4.2, 5.1, 5.2 и 6 равен нулю. Если устройство расположено против контакта двух различных по магнитной восприимчивости пластов, причем плоскость контакта перпендикулярна оси скважины 21, сигнал наводится только в осевой третьей измерительной катушке 6, а в двух парах поперечных измерительных катушек 4.1, 4.2 и 5.1, 5.2 сигнал равен нулю.

Если устройство расположено против наклонного контакта двух пластов с различной магнитной восприимчивостью, сигнал наводится во всех трех измерительных катушках. Сигналы с измерительных катушек 4.1, 4.2, 5.1, 5.2 и 6 подаются соответственно на первый, второй и третий усилители 9-11 с коэффициентами усиления по напряжению порядка 10 , выходное напряжение с которых подается на первый 12, второй 13, третий 14 фазовращатели, а затем на первый 15, второй 16, третий 17 фазочувствительные детекторы, опорное напряжение на управляющий вход которых подается с блока 18 формирования опорного напряжения. При этом обеспечивается выпрямление ЭДС сигнала, сдвинутого по фазе на 90 относительно генераторного тока, и исключение влияния удельной электропроводности горных пород 20, Выпрямленное напряжение поступает на каротажный регистратор 19, где производится запись диаграмм ЭДС. Угол наклона о(. горных пород 20 определяется из выражения

5

ot arctg(K ), ь

(3)

где

е, сигнал в первой паре измерительных катушек, мВ; сигнал во второй паре измерительных катушек, мЗ;

j- сигнал в осевой третьей измерительной катушке 6, мВ; К - коэффициент зонда.

Указанные соотношения приводят к тому, что магнитное поле в зоне исследования определяется как поле двух однополярных магнитных полюсоз, расположенных на внутренних торцах генераторных катушек 1 и 2. При этом змеряется поле точечных источников относительно достаточно удаленных точек, расположенных на противополож- ых торцах генераторных катуптек 1 и 2, Поэтому каротажная кривая против онтакта двух сред имеет вид одного остроконечного.максимума, вблизи которого не возникают ложные аномалии, связанные с граничными эффектами.

Включение генераторных катушек 1 2 встречно-последовательно привоит к тому, что ЭДС в измерительных атушках отлична от нуля только при ересечении устройством контакта двух сред.

Соотношение (2) приводит к исключению влияния эксцентриситета устройства в скйажине 21 на результаты измерений. Секционирование первой и второй измерительных катушек 4.1, 4.2 и 5.1, 5.2 уменьшает влияние самоиндукции в обмотках и тем самым снижает уровень ЭДС, сдвинутой по фазе на 90 относительно генераторного тока.

Введение первой 7 и второй 8 компенсационных катушек компенсирует до нуля ЭДС, связанную с частью осевой компоненты измеряемого магнитного поля. Введение третьей измерительной катушки 6 позволяет исключить в процессе обработки дянных учет магнитной восприимчивости контактирующих пород.

Формула изобретения

Устройство для определения угла наклона горных пород к оси скважины, преимущественно в скважинах, пересекающих пласты горных пород с различной магнитной восприимчивостью содержащее две идентичные соосные, расположенные на расстоянии 2L друг от друга первую и вторую генераторные катушки, подключенные к генератору переменного напряжения, две по- перечные взаимно-перпендикулярные первую и вторую измерительные кэ- тушки, оси которых перпендикулярны оси генераторных катушек, причем из

O

15

0

5

0 5

мерительные катушки расположены симметрично по отношению к генераторным катушкам, при этом измерительные катушки подключень к входам усилителей, выходы которых через фазопра- щатели соединены с управляемыми входами фазочувствительных детекторов, управляющие входы которых подсоединены к блоку формирования опорного напряжения, а выходы подключены к первому и второму входу многоканаль- , ного каротажного регистратора, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности определения угла наклона в сильно дифференцированных по магнитной восприимчивости горных породах, а также повышения . точности и достоверности, содержит дополнительные третий усилитель, третий фазовращатель и третий фазочувст- вительный детектор, а также третью измерительную катушку и две компенсационные катушки, при этом первая компенсационная катушка расположена на первой генераторной катушке и коаксиальна ей, вторая компенсационная катушка расположена на второй генераторной катушке и коаксиальна ей, кроме того, генераторные катушки соединены встречно-последовательно, первая и вторая измерительные катуш- ки имеют по две секции первую и вторую, причем концы первых секций сое- I динены с началом соответствуюцих компенсационных катушек, концы которых соединены с началами вторых секций соответствующих измерительных катушек, третья измерительная катушка расположена соосно и симметрично по отношению к генераторным катушкам-и подключена к третьему уси- , выход которого через третий фазовращатель соединен с управляемым входом третьего фазочувствйтельного 5 детектора, управляющий вход которого подключен к блоку формирования опорного напряжения, а выход подключен к третьему входу многоканального каротажного регистратора, а кроме того, длина I генераторных катушек и расстояние 2L между ними связаны соотношениями

0

5

0

2.|iy.15;

1

(2L) 2d,

где d - диаметр скважины.

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано в устройствах для индуктивного измерения элементов залегания горных пород. Цель изобретения - обеспечение возможности определения угла наклона в сильно дифференцированных по магнитной восприимчивости горных породах, а также повышение точности и достоверности. Цель достигается тем, что устройство содержит дополнительный измерительный канал, в состав которого входят усилитель, фазовращатель и детектор, дополнительная измерительная катушка, а также две компенсационные катушки, расположенные коаксиально на генераторных катушках. Измерительные катушки имеют по две секции и соединены последовательно с компенсационными катуш ками, а дополнительная измерительная катушка подключена к дополнительному измерительному каналу. Введение дополнительной соосной с генераторной измерительной катушки и измерительного тракта позволяет не учитывать в процессе обработки данных магнитную воприимчивость контактирующих пород. Секционирование обмоток в измерительных катушках уменьшает влияние самоиндукции. 1 ил. (Л iNd СХ) to о со ю