УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД Советский патент 1994 года по МПК G01V3/08 G01R33/16 

Изобретение предназначено для измерения магнитной восприимчивости (χ ) горных пород в сверхглубоких скважинах и может также использоваться при геофизическом поиске и разведке месторождений полезных ископаемых.

Целью изобретения является повышение точности измерений в широком интервале температур.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Оно состоит из генератора 1 прямоугольных импульсов, имеющего два противофазных выхода, соединенного с формирователем 2 разнополярного стабилизированного тока, намагничивающей катушки 3, компенсационной катушки 4, последовательно соединенных феррозонда 5, измерительного блока 6, феррозондового магнитометра и первого 7 и второго 8 аналоговых запоминающих устройств, соединенных с суммирующим 9 и вычитающим 10 усилителями, блока обратной связи 11, фильтра нижних частот 12, каротажного кабеля 13.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает прямоугольные противофазные импульсы низкой частоты, которые поступают на управляющие входы формирователя разнополярного стабилизированного тока. Входной сигнал формирователя 2 через каротажный кабель 13 поступает на соединенные последовательно намагничивающую 3 и компенсационную 4 катушки. Число витков катушки 4 подбирается таким, чтобы при отсутствии магнитных объектов вблизи катушек поток, создаваемый катушкой 3 (Ф₃), проходящий через феррозонд 5, компенсировался потоком, создаваемым катушкой 4 (Ф₄) Ф₃-Ф₄=0. Феррозонд 5 включен на вход измерительного блока S. При отсутствии магнитных объектов напряжение на выходе измерительного блока равно составляющей геомагнитного поля по оси скважины Z_ос. Это напряжение поступает на входы первого 7 и второго 8 аналоговых запоминающих устройств, которые включаются поочередно сигналом с генератора 1. На выходе суммирующего усилителя 9 появляется напряжение U ≈ Z_oc, которое через блок обратной связи 11 поступает на феррозонд 5. На выходе вычитающего усилителя 10 сигнал равен "0". При помещении датчика в магнитную среду выходное напряжение измерительного блока 6 будет зависеть от осевой составляющей геомагнитного поля Z_ос, остаточной намагниченности горных пород In_ос и индуцированной намагниченности
I₁= H₃= χ′H₃ где Н₃ - напряженность поля, создаваемого катушкой 3;
χ′-кажущаяся магнитная восприимчивость исследуемой горной породы;
N - коэффициент размагничивания.

При прохождении по катушке 3 тока положительной полярности напряжение на выходе измерительного блока 6 будет
U₆=Z_oc+4 π (In_oc+I_i)
Это напряжение запоминается первым аналоговым запоминающим устройством 7. Во второй такт работы генератора 1 по катушке 3 протекает ток отрицательной полярности. При этом на выходе блока 6 будет напряжение, равное
U′₆=Z_oc+ 4 π (In_oc-I_i)
Это напряжение запоминается вторым аналоговым запоминающим устройством 8.

Получая полуразность выходных напряжений устройств 7 и 8 при помощи усилителя 10 будем иметь напряжение, пропорциональное магнитной восприимчивости исследуемой горной породы
U₁₀= 4Π I_i= 4Πχ′·H₃= 4 · H₃
Выходное напряжение суммирующего усилителя 9 не зависит от магнитной восприимчивости горной породы и равно
U₉=Z_oc+ 4 π In_oc,
т.е. определяется величиной геомагнитного поля в скважине.

Величина Z_oc+4π I _n >>4 π I_i
Выходной ток суммирующего усилителя 9 через цепь отрицательной обратной связи подается в феррозонд. Это сделано для того, чтобы сигнал Z_oc+4 π I_n не перегружал измерительный блок 6 магнитометра и в то же время обеспечивалась высокая чувствительность устройства к величине магнитной восприимчивости 4πχ′Н₃.

При введении обратной связи сигнал на выходе измерительного блока будет равен
U_6ос= ± 4πχ′H₃
где К - коэффициент обратной связи по полю Земли.

Изобретение касается магнитных измерений и предназначено для измерения магнитной восприимчивости горных пород в сверхглубоких скважинах при геофизическом поиске и разведке месторождений полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение точности измерения в широком интервале температур. Эта цель достигается введением в устройство формирователя 2 разнополярного стабилизированного тока, измерительного блока в аналоговых запоминающих устройств (АЗУ) 8, суммирующего усилителя 9, вычитающего усилителя 10 и второй катушки 4, помещенной в скважинный прибор. Устройство также содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, блок 11 обратной связи, скважинный прибор, в котором размещены намагничивающая катушка 3, соединенная с катушкой 4, и феррозонд 5. Устройство позволяет измерять восприимчивость горных пород в скважинах с большим градиентом температур. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД, содержащее расположенные на поверхности генератор прямоугольных импульсов с двумя противофазными выходами, конденсатор, измерительный блок, блок обратной связи и помещенные в скважинном приборе намагничивающую катушку и феррозонд, расположенный соосно с намагничивающей катушкой, причем феррозонд через каротажный кабель подключен к выходу блока обратной связи и через конденсатор - к входу измерительного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в широком интервале температур, в него дополнительно введены формирователь разнополярного стабилизированного тока, первый и второй аналоговые запоминающие устройства, суммирующий и вычитающий усилители и помещенная в скважинный прибор вторая катушка, обхватывающая феррозонд, которая включена последовательно с намагничивающей катушкой, причем выходы генератора подключены к входам формирователя разнополярного стабилизированного тока и управляющим входом первого и второго соответственно аналоговых запоминающих устройств, входы которых соединены с выходом измерительного блока, выходы - с входами вычитающего и суммирующего усилителей, выход вычитающего усилителя соединен с одним выходом устройства, выход суммирующего усилителя соединен с другим выходом устройства и с входом блока обратной связи, а выход указанного формирователя через каротажный кабель соединен с намагничивающей катушкой.