Устройство для каротажа магнитной восприимчивости Советский патент 1989 года по МПК G01V3/28 

Изобретение относится к области электромагнитных исследований в скважинах с использованием индукционных зондов.

Цель изобретения - повышение точности определения положения границы магнитных и немагнитных сред.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит генераторную катушку 1,. выводы которой подключены к выходу генератора 2 переменного напряжения. Измерительная цепь зонда состоит из фокусирующей катушки

3, с которой последовательно и встрено связана измерительная катушка, состоящая из первой 4 и второй 5 секций. Генераторная, фокусирующая и измерительная катушки размещены в корпусе зонда 6. Вывод фокусирующей катушки и общий вывод первой и второй секций измерительной катушки свя заны с входом основной схемы 7 преоб разования сигнала, состоящей из усилителя 8 и фазочувствительного выпрямителя 9, Выводы фокусирующей ка- тушкк и второй секции измерительной катущки соединены с входом дополни- тельной схемы 10 преобразования сигнала, состоящей из последовательно включенных усилителя 11 и фазочувствительного выпрямителя 12. Выходы основной и дополнительной схем пре- образования сигнала подключены .к входам двухканального регистратора 13. Фазочувствительные выпрямители 9 к 12 соединены с генератором 2 для подачи опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Генераторная катушка 1 создает в окружающем пространстве переменное электромагнитное поле, которое инду- цирует в фокусирующей 3 и измерительной катушках зонда ЭДС, величина которой пропорциональная напряженности электромагнитного поля. В немагнитной и непроводящей среде на катушках наводится ЭДС первичного поля, которые обозначим соответственно Еоф. Исследования показывают, что оптимальное отношение числа витков на фокусирующей катушке W и на измерительной катушке W(y может быть ,35-0,40, при этом отношение ЭДС: oif/ Е ои находится в пределах рф/ ,,,4-0,6. Разностный сигнал на фокусирующей и из- мерительной катушках Л пропорционален магнитной восприимчивости окружающей среды:

(); ь сф/си, (О

где G - геометрический фактор зон-

да;

Х - магнитная восприимчивость; геометрические факторы измерительной и фокусирующей катушки.

При перемещении зонда в магнитную среду на входе усилителя И появляется сигнал, в котором после усиления выделяется синфазная составляющая, зависящая от магнитной восприимчивости среды. Эта операция выполняется фазочувствительным выпрямителем 12, а на регистраторе 13 записывается информация о магнитной восприимчивости среды, окружающей зонд.

В условиях немагнитной и непроводящей среды сигнал на входе усилителя 8 равен нулю. Расчеты пока- зьшают, что равенство ЭДС первичного поля на фокусирующей катушке и одной секции измерительной катушки оФ ои ои РИ котором наблюдается нулевой сигнал на входе усилителя 8, достигается при условии

W(2L,-l ;) (w;-w:,)(2L,) , (2

где W - число витков на фокусирую- ющей катушке;

WyHW,, - число витков на основной и дополнительной секциях измерительной катушки;

(5п- ЭДС, наводимые первичным плем на основной и дополнительной секциях измерительной катушки;

- длины основной и дополнительной секций измерительн катушки; L - расстояние между центрами

возбуждающей и основной сеций измерительной катушки.

При помещении устройства в магнитную однородную среду значение ЭДС на измерительной и фокусирующей катушках уменьшается пропорционально магнитной восприимчивости. В случае когда расстояние между источником и приемником поля в несколько раз пре- вьш1ает диаметр скважины, ее влиянием можно пренебречь. При этом на фокусирующей катушке и одной секции измерительной катушки равны, а на входе усилителя 8 также наблюдается нулевой сигнал. Сигнал на входе усилителя 8 будет отличен от нуля только в том случае, когда граница раздела магнитной и немагнитной среды находится между фокусирующей катушкой 3 и измерительной катушкой 4. Этот сигнал имеет вид характерного экстремума.

Одновременная регистрация сигналов на двух секциях измерительной катушки позволяет одновременно получить данные как о магнитной восприимчивости пласта, так и о точном положении границ раздела.

Формула изобретения

Устройство для каротажа магнитной восприимчивости, содержащее генератор переменного напряжения, к первому выходу которого подключена генераторная катушка, фокусирующую и измерительную катушки, включенные последовательно и встречно, схему преобразования сигнала с двумя парами полюсов на входе, первая из которых подключена к фокусирующей и измерительной катушкам, а вторая подключена к второму выходу генератора переменного напряжения, и регистратор, подключенный к выходу схемы преобразования сигнала, о т л и ч а- ю щ е е с. я тем, что, с целью по- вьппения точности определения положения контакта магнитных и немагнитных сред, генераторная, фокусирукнцая и измерительная катушки размещены в корпусе зонда, причем измерительная катушка выполнена из двух секций, и в устройство введена дополнительная схема преобразования сигнала с двумя парами полюсов на входе, а в качестве регистратора выбран двухка- нальный регистратор, первый канал которого подключен к выходу основной схемы преобразования сигнала, а вто0

5

0

5

0

рой канал подключен к выходу дополнительной схемы преобразования-сигнала, первый вывод фокусирующей катушки соединен с первым выводом пер- вой секции измерительной катушки, второй вьгоод фокусируклцей катушки заземлен и соединен с вторым полюсом первой пары полюсов входа основной и дополнительной схем преобразования. сигнала, второй вывод первой секции измерительной катушки соединен с первым выводом второй секции измер г- тельной катушки и с первым полюсом первой пары полюсов входа основной схемы преобразования сигнала, второй вывод второй секции измерительной катушки соединен с первым полюсом первой пары полюсов входа дополнительной схемы преобразования сигнала) второй вывод генератора переменного напряжения подключен к второй паре полюсов входа дополнительной схемы преобразования сигнала, причем число витков на первой у и второй W({ секциях измерительной катушки и фокусирующей W катушке удовлетворяет соотношению

W(2L,1 ; ) () (2Ц-Ц-1) ,

где

Ч

расстояние между центрами измерительной и генераторной катушек;

1 | и 1 у - длины первой и второй секций измерительной катушкой; 1ф- длина фокусирующей катушки.

Изобретение относится к электромагнитным исследованиям в скважинах с использованием индукционных зондов. Цель - повышение точности определения положения контакта магнитных и немагнитных сфер. Устройство содержит генераторную катушку, соединенную с генератором, фокусирующую и измерительную катушки, соединенные последовательно и встречно. Измерительная катушка имеет дополнительную секцию. Сигнал с выводов фиксирующей и измерительной катушек подается на усилитель и через фазочувствительный выпрямитель - на регистратор. С дополнительной секции измерительной катушки сигнал подается на усилитель и через фазочувствительный выпрямитель - также на регистратор. Опорное напряжение на фазочувствительные выпрямители подается с генератора. При выполнении условия W_ф (2L_и ± L_и)³ = (W_и - W_и) (2L_и - L_ф - L_и)³, где W_ф, W_и, W_и - числа витков катушек и секций, L_и и L_и - длины основной и дополнительной секций измерительной катушки, L_ф - длина фокусирующей катушки, L_и - расстояние между центрами измерительной и генераторной катушек, на регистраторе в зависимости от знака в формуле будет наблюдаться сигнал, пропорциональный магнитной восприимчивости среды, а при пересечении границ раздела разномагнитных сред - характерные экстремумы, что повышает точность выделения границ магнитных пластов при интерпретации результатов каротажа. 1 ил.