УСТРОЙСТВО для КАРОТАЖА СКВАЖИН ПО МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ Советский патент 1973 года по МПК G01V3/26 G01V3/34 

1

Изобретение относится к технике геофизических «сследов аний скважин, преимущественно буровзрывного типа, и предназначено для проведения каротажа магнитной восприимчивости в целях определения запасов полезного ископаемого, например магнетитового железа, в разбуренных участках рудника.

В настоящее время в технике магнитного экспресс-метода определения содержания железа в буровзрывных скважинах по каротажу магнитной восприимчивости наибольшее распространение получили устройства, содержащие перемещаемый на кабеле вдоль оси скважины индуктивный датчик сигнала переменного тока, фазовый детектор для выпрямления полезного сигнала, величина которого пропорциональна концентрации полезного ископаемого, вращающийся датчик глубин, приводимый в действие двил ущимся кабелем, регистрирующий или отсчетный прибор.

Известные устройства, широко применяемые на железорудных месторождениях нашей страны и за рубежом, внолне обеспечивают необходимую точность измерений, однако работа с ними является весьма трудоемкой, так как получение конечной информации - суммарного или среднего значений сигналов - возможно лин1ь после предварительной фиксации сигнала по всему исследуемому интервалу скважины.

При работе в труднодоступной местности

или в карьере, где, «ак правило, возможно применение только ручного спуско-нодъема кабеля и выполнение поточечных измерений с частыми (через каждые 0,5 м) остановками, в условиях резкой дифференциации разрезов

скважин по физическим свойствам - процесс измерений с известными устройствами становится малопроизводительным и громоздким. Помимо этого, применение известных устройств создает еще и такой источник непроизводительных затрат рабочего времени, как обработка первичных полевых материалов - диаграмм и цифровых отсчетов, что дополнительно снижает оперативность передачи результатов каротажа геологической службе

рудника.

В качестве попытки облегч-ить и ускорить процесс определения суммарного значения сигнала при каротаже скважин по магнитной восприимчивости разработано в виде приставки к скважинному ф|еррометру МФ-1 интегрирующее устройство, в котором сигнал датчика после фазового детектирования преобразуется в импульсы с частотой, пропорциональной амплитуде сигнала и регистрируется

счетчиком импульсов. Сумма импульсов делится затем на время измерений, которое независимо определяется по секундомеру.

При помощи такого устройства в принципе выполняется интегрирование сигнала, измеренного вдоль оси скважины, по времени, одна-ко отношение импульсов ко времени измерений (средняя скорость счета) будет характеризовать средний запас полезного -ископаемого лишь при условии обеспечения постоянной скорости перемещения датчика сигнала, что является неприемлемым для практики. В противном случае, при непостоянной скорости перемещения датчика сигнала, подобное интегрирование является неправомерным с математической точки зрения и без принятия специальных мер (например введения поправки на скорость) приводит к появлению неконтролируемой погрешности.

Целью изобретения является непосредственное определение среднего содержания полезного ископаемого в заданных интервалах при непостоянной скорости перемещения датчика сигнала.

Для этого интегрирующее устройство выполнено из системы запоминающих ячеек и переключателя, соединенного с датчиком глубин, и по мере перемещения датчика сигнала, подключающего каждую из запоминающих ячеек к выходу фазового детектора на малых и равных интервалах, а в конце интервала, подключающего всю систему запоминающих ячеек, к регистрирующему прибору.

Изобретение пояснено чертежами.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства в их взаимодействии при измерении суммарного сигнала, пропорци-онального линейному запасу полезного ископаемого; на фиг. 2 - то же, при измерении средней величины сигнала, пропорциональной среднему содержанию полезного ископаемого.

Устройство для каротажа скважин по магнитной восприимчивости содержит интегрирующее устройство 1, представляющее собой цепочку последовательно соединенных .конденсаторов 2, 3, 4, 5, 6... (число их может быть достаточно больщим), выводы от каждого из которых подключены к соответствующим контактам плат 7, 8 переключателя 9. Подвижные контакты 10, И плат 7, 8, как и подвижные контакты 12, 13 плат 14, 15 механически связаны с вращающимся датчиком глубин 16 посредством привода 17. Подвижные контакты 10, 11 подключены к выходу фазового детектора il8, а подвижные контакты 12, 13 соединены с крайними обкладками цепочки конденсаторов 2-6. Ллаты 7, 8 имеют свободные контакты 19 и 20. Соответствующие контакты 21 на платах 14, 15 подключены к регистрирующему (отсчетному) прибору 22, а контакты 23 этих плат закорочены. Датчик сигнала 24, находящийся в скважине 25, посредством кабеля 26 подключен к детектору 18.

При таком включении интегрирующего устройства 1 каждый из конденсаторов 2-6 заряжается выходным током детектора 18 до величины .полного напряжения сигнала на малом участке скважины 25, что обеспечивается соответствующим выбором постояиной времени , где R - выходное сопротивление детектора Л 8, С - емкость каждого отдельного конденсатора 2-6 (например, при

достаточно большой скорости подъема кабеля, равной 10 м/мин, малый участок скважины длиной 0,5 м проходится датчиком сигнала за 3 сек; произведение же RC при R 11000 ом и мкф составляет 0,1 сек).

После заряда отдельного конденсатора цепочки 2-6 он посредством переключателя 9 (платы 7, 8), связанного приводом 17 с датчиком глубин 16, отключается и запоминает напряжение сигнала в конце малого участка

скважины, а к выходу детектора 18 подключается следующий конденсатор цепочки 2-6 и т. д. (имеется в виду, что размеры всех иеподвижных контактов переключателя 9 вдоль каждой из круговых штрихпунктирных

линий значительно больше расстояния между ними, поэтому каждый отдельный конденсатор цепочки 2-6 подключен к выходу 18 в течение всего времени перемещения датчика сигнала 24 на малом участке скважи ны25.

Таким образом, при прохождении датчиком сигнала 24 всего заданного интервала скважины 25 цепочка последовательно соединенных конденсаторов 2-6 будет нести количество электричества, пропорциональное суммарному

напряжению сигнала. Затем, когда .подвижные контакты 12 и 13 замыкаются .на контакты 21 (в это время подвижные контакты 10 и 11, подключенные к детектору 18, замыкаются на свободные контакты 19), суммарное напряжение снимается на регистрирующий или отсчетный прибор 22. Далее, в конце цикла переключения, подвижные контакты 12, 13 переходят на закороченные контакты 23, замыкая, тем самым, крайние обкладки цепсчки конденсаторов 2-6. Благодаря этому конденсаторы 2-6 перед следующим циклом полностью разряжаются.

Интегрирующее устройство 27 (фиг. 2) состоит из системы электрических конденсаторов 28, 29, 30, 31, 32... и 33, 34, 35, 36, 37... (число их может быть достаточно большим), одни обкладки которых соединены общей шиной 38 («земля), а вторые подключены к соответствующим контактам плат 39 и 40 переключателя.

Остальные контакты этих плат являются свободными. Плата 39 снабжена изолированными друг от друга и связанными приводом 42 с .датчиком глубин 43 подвижными контактами 44 и проводящим сектором 45. Аналогичную конструкцию и.меет и плата 40, имеющая подвижный контакт 46 и проводящий сектор 47, которые, как и подвижный контакт 48 платы 49 и подвижной контакт 50 платы 51

также связаны приводом 42 с датчиком глубин 43. Подключенная к плате 39 обкладка ко1:де сатора 32 соединена с контактом 48, а соответствующая обкладка конденсатора 37 соединена с ;о п-актом 60. Ко«та1кт 52 платы 49 и контакт 53 платы 51 соединены между co6o;i и подключены к регистрирующему или отсчетному прибору 54. Контакты 55 и 56 этих плат заземлены.

Все ссталы1ь:е контакты нлат 49 и 51 являются свободными. К ПОДВИЖНЫМ контактам. 44 и 46 плат 39 и 40 подключен выход фазового детектора 57. Датчик сигнала 58, находящийся в скважине 59, посредством кабеля 60 подключен к детектору 57.

.При таком вкл1ичении интегрирующего устройства 27 ка;кдый из конденсаторов 28-32 заряжается выходным током детектора 57 до величины полного напряжения сигнала на малом участке скважины 59, что обеспечивается соответствующим выбором постоянной времени i - RC, где / - выходное сопротивление детектора 57, С - емкость каждого отдельного конденсатора 28-32 (33-37). После заряда отдельного конденсатора он посредством переключателя 41 (плата Э9), связанного приводом 42 с датчиком глубин 43, отключается и запоминает .напряжение сигнала в конце малого участка скважины, а к выходу детектора 57 подключается следующий конденсатор 28-32 и т. д. (имеется в виду, что размеры всех неподвижных конконтактов переключателя 44 вдоль каждой из круговых штрихпунктирлых линий значительно больше расстояния между ними, поэтому каждый отдельный конденсатор будет подключен iK выходу детектора 57 в течение всего времени перемещения датчика сигнала 58 на малом участке скважины 59).

Одновременно с подвижным контактом 44, следуя за ним с отставанием на один шаг переключения, перемещается проводящий сектор 45, который замыкает между собой вторые обкладки конденсаторов 28-32. В указаниой на фиг. 2 позиции переключателя 41 (плата 39) напряжение сигнала с выхода детектора 57 подано на конденсатор 32, конденсаторы же 28-31 после поочередной зарядки их напряжением сигнала посредством сектора 45 соединены параллельпо.

Таким образом, при прохождении датчиком сигнала 58 заданного интервала скважины 59 группа параллельно соединенных конденсаторов будет нести количество электричества, пропорциональное среднему значению напряжения сигнала, которое при замыкании подвижного контакта 48 на контакт 52 подается на вход регистрирующего или отсчетного прибора 54 (в это время детектор 57 посредством контакта 44 отключается от конденсаторов 28-32).

Далее, в «овце цикла переключения контакт 48 замыкается «а заземленный контакт 55, при этом все конденсаторы 28-32 замыкаются накоротко и полностью разряж:аются перед следующим ЦИКЛОМ.

При дальнейшем перемещении датчика сигнала 58 по скважине подвижвый контакт 44 и проводящий сектор 45 движутся по свободкым контактам платы 39, а подвижной контакт 46 и проводящий сектор 47 движутся по тем Контактам платы 40, к которым подключена аналогичная группа конденсаторов 33- 37, при этом повторяется описанный цикл переключений.

Предмет И з о б р е т е н и я

Устройство для каротажа скважин по магнитной восприимчивости, содержащее перемещаемый на кабеле вдоль оси скважины индуктивиый датчик сигнала переменного тока, фазовый детектор, интегрирующее устройство,

регистрирующий прибор, вращающийся датчик глубин, отличающееся тем, что, с целью непосредственного определения среднего содержания полезного ископаемого в заданных интервалах при непостоянной скорости пере.мещения датчика сигнала, интегрирующее устройство выполнено из системы запоминающих ячеек и переключателя, соединенного с датчиком глубин, и по мере перемещения датчика сигнала, подключающего каждую из

запоминающих ячеек к выходу фазового детектора на малых и равных интервалах, а в конце интервала, подключающего всю систему запоминающих ячеек к регистрирующему прибору.