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 - повьшение точности определения положения контакта магнитных и немагнитных сред.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит генераторную катушку 1, выводы которой соединены с выходом генератора 2 переменного напряжения, измерительная цепь зонда состоит из двух обмоток 3 и 4 фокусирующей катушки, с которой последовательно и встречно включена измерительная катушка 5. Генераторная, фокусирующая и измерительная катушки

размещены в корпусе зонда 6. Вход дополнительной схемы 7 преобразования сигнала, в которую входят последовательно соединенные усилитель 8 и фазочувствительный вьтрямитель 9, связан с выводами фокусирующей и измерительной катушек. Общий вывод первой и второй обмоток (секций) фокусирующей катушки связан с входом ос- новной схемы 10 преобразования сигнала, в которую входят последовательно соединенные усилитель 11 и фазочувствительный выпрямитель 12. Выходы основной и дополнительной схемы преобразования сигнала соединены с входом двухканального регистратора 13. Фазочувствительные вьшрямители 9 и 12 своими опорными входами подключены к выходу генератора 2.

Устройство работает следующим образом.

Возбуждающая катушка 1 создает в окружающем пространстве переменное электромагнитное поле, которое индуцирует в обмотках 3 и 4 фокусиру- кщей катушки и в измерительной катушке 5 зонда ЭДС, пропорциональную напряженности электромагнитного поля

В немагнитной и непроводящей среде на катушках наводится ЭДС первичного поля, которое обозначим оп ЭДС на измерительной катушке, - ЭДС на основной секции фокусирующей катушки. Исследования показы- вают, что оптимальное отношение чис- ла витков на фокусирующей W и на измерительной W катушках может быть представлено в виде Wjj, (W(0,35-0,40 при этом отношение ЭДС /,г,нахо- дится в пределах 0,4-0.,6. Разностный сигнал на фокусирующей н измерительной катушках и пропорционален магнитной восприимчивости среды а: окружающей зонд

(E,,-KE;),

(О

где К Сф/Ср - отношение геометрических факторов фокусирующей и измерительной катушек. ;

При помещении зонда в магнитную среду на входе усилителя 8 появляется сигнал, в котором после усиления вьщеляется синфазная составляющая, зависящая от магнитной восприимчивости среды. Эта операция выполняется фазочувствительным выпрямителем 9, а на регистраторе 13 записьгаается информация о магнитной восприимчивости среды, окружающей зонд.

Рассмотрим теперь как изменяется сигнал на входе усилителя 11. В условиях немагнитной и непроводящей среды сигнал на входе усилителя 11 равен нулю. Расчеты показьгеают, что равенство ЭДС первичного поля на секциях фокусирующей катугаки и измерительной катушке о , при котором наблюдается нулевой сигнал на выходе усилителя 11, достигается при условии:

W,(2L,-l,-i;-i; ) (W;+w;)8L, (2)

где In - длина измерительной катушки Ijf и1ф - длины основной и дополнительной секций фокусирующей катушки;г.

L| - расстояние между центрами возбуждающей и измерительной катушек;

Уфиы - число витков на основной и дополнительной секциях фокусирующей катушки; и бдф- ЭДС, наводимые первичным

полем на основной и дополнительной секциях фокусирующей катушки.

При перемещении устройства в магнитную однородную среду значения ЭДС на измерительной и фокусир -тощей катушках уменьшаются пропорционально магнитной восприимчивости. В случае, когда расстояние между источником и приемником поля в несколько раз превьш1ает диаметр скважины, ее влиянием можно пренебречь. При этом ЭДС на измерительной катушке и секциях фокусирующей катушки будут равны, а на входе усилителя 11 наблюдается нулевой сигнал. Полезный сигнал на входе усилителя 11 отличается от нуля только тогда, когда граница раздела магнитных и немагнитных сред оказывается между фокусирующей и измерительной катушками. Этот сигнал имеет вид характерного экстремума.

Одновременная регистрация сигналов на двух обмотках фокусирзтощей катушки позволяет получать информацию как о магнитной восприимчивости пласта, так и о точном положении границ раздела.

Рассмотренный вариант работы устройства отвечает условию т.е. величина ЭДС прямого поля на

основной секции фокусирующей катушки не превышает величину ЭДС прямого поля на измерительной катушке. Отсюда, для реализации режима компенсации РОПв зоне необходимо, чтобы компенсируюрдее напряжение превышало величину , т..е. сп Однак предлагаемое устройство также может работать в режиме, когда , в том случае для компенсации ЕС,Г, необходимо выполнение условия €pp of oV т.е. в одном случае полезный сигнал снимается со всей обмотки фокусирующей катушки, а в другом - с части обмотки фокусирующей катушки. Условие компенсации при этом определяется выражением,

W(,-i;n ;) (W|-W;)8U. (3)

Изменяются также функции каналов преобразования сигнала, если в первом варианте данные о положении границы раздела записываются в первом канале регистратора 13, то во втором варианте полезный сигнал на входе усилителя 11 изменяется пропорционально магнитной восприимчивости среды в соответствии с выражением (1), а на входе усилителя 8 сигна равен нулю, если зонд находится в однородной среде, независимо от ее магнитных свойств. При этом в пер- . вом канале регистратора 13 записывается информация о магнитной воспри- имчивости пласта, а во втором канале регистратора 13 - данные о положении границ раздела.

Формула изобретения

Устройство для каротажа магнитной восприимчивости, содержащее генератор переменного напряжения, к пер-п вому 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 кат ушкам, а вторая подключена к второму выходу генератора переменного напряжения, и ре0

5

5 0 r

0

5 0

гистратор, подключенный к выходу схемы преобразования сигнала, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности определения положения контакта магнитных и немагнитных сред, генераторная, фокусирующая и измерительная катушки ; размещены в корпусе зонда, причем фокусирующая катушка выполнена из двух секций, в устройство введена дополнительная схема преобразования сигнала с двумя парами полюсов на входе, а в качестве регистратора выбран двухканальньй регистратор, первьй канал которого подключен к выходу основной схемы преобразования сигнала, а второй канал подключен к выходу дополнительной схемы преобразования сигнала, первьй вы- вод фокусирующей катушки соединен с первым выводом измерительной катушки, второй вывод измерительной катушки заземлен и соединен с вторым полюсом первой пары полюсов входа основной и дополнительной схем преобразования сигнала, общий вывод первой и второй секций фокусирующей катушки соединен с первым полюсом первой пары полюсов входа основной схемы преобразования сигнала, второй вывод фокусирующей катушки соединен с первым полюсом первой пары полюсов входа дополнительной схемы преобразования сигнала, второй выход генератора переменного напряжения подключен к второй паре полюсов входа дополнительной схемы преобразования сигнала, причем число витков на измерительной катушке W, основной Wl и дополнительной W секциях фокусирующей катушки удовлетворяет, соотношению

W,(2L,-l«-i;tl I ) (W;tw;)8Lt ,

где и расстояние между центрами измерительной и возбуждающей катушек} 1ц - длина измерительной

катушки;

1ф и 1 if - длины основной и дополнительной секции фокусирующей катушки.

Изобретение относится к электромагнитным исследованиям в скважинах с использованием индукционных зондов. Целью изобретения является повышение точности определения положения контакта магнитных и немагнитных сред. Устройство содержит генераторную катушку, соединенную с генератором, фокусирующую катушку, состоящую из двух секций, с которой соединена последовательно и встречно измерительная катушка. Сигнал с выводов фокусирующей и измерительной катушек подается на усилитель и через фазочувствительный выпрямитель - на регистратор. С дополнительной секции фокусирующей катушки сигнал подается на усилитель и через фазочувствительный выпрямитель - также на регистратор. При соблюдении условия W_и (2 L_и - L_и - L_ф ± L_ф) = (W_ф ± W_ф) 8 L_и, где W_и, W_ф, W_ф - числа витков катушек и секций, L_ф и L_ф - длина основной и дополнительной секций фокусирующей катушки, L_и - длина измерительной 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

при пересечении границ раздела разномагнитных сред будут наблюдаться характерные экстремумы, что повышает точность выделения магнитных пластов при интерпретации результатов каротажа. 1 ил.