Измерительное устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1980 года по МПК G01V3/10 G01V3/18 

1

Изобретение относится к области геофизических исследований околоскважиппого пространства методами геоэлектроразведки.

Известно устройство для измерения поперечных к оси скважины компонент комплексных амплитуд магнитного поля и его направления по отношению к вертикальной плоскости искривления оси скважины 1.

Это устройство содержит корпус скважиппого прибора, вращающуюся относительно корпзса рамку для приема переменного электромагнитного поля в заданном направлении, связанный с рамкой эксцентричный груз для пространственного ориентирования рамки, измеритель активной и реактивной компонент принятого рамкой сигнала п генератор сигналов.

В известном устройстве для измерения поперечпых к оси скважины составляющих магнитного поля производят два измерения, соответствующие двум взаимио перпендикулярным положениям эксцентричного груза относительно плоскости витков рамки. Для обеспечения свободного вращения рамки между внутренними стенками скважиниого прибора и рамкой необходимо иметь зазор достаточной величины, что не позволяет реализовать максимально возможную чувствительность при заданном сечении свободного пространства внутри корпуса скважинного прибора. Кроме того, корпус скважинного прибора должен иметь достаточную толщииу стенок для предотвращения деформаций под действием гидростатического давления воды или бурового раствора, заполняющих скважииы. Возможности увеличения чувствительности за счет увеличения продольных размеров рамки также ограничены требованием к точности самоJO отвешивания рамки. Необходимость соблюдения противоречащих друг другу требований приводит к тому, что при небольших диаметрах скважинного прибора и малых отклонениях исследуемых скважин от вертикали вращающий момент эксцентричного груза в известном устройстве оказывается недостаточным для поворота рамок. По этой причине часто возникают заклинивания вращающейся рамки, что снижает качест20 во (достоверность) измерений.

Надежность известного устройства также низка, так как для обеспечения малого момеита вращения оиоры подвижной части должны иметь небольшую площадь, из-за

25 чего возможны отказы прибора при ударе о степки скважины при спуско-подъемных операциях и транспортировке.

Передача сигнала с вращающейся рамки на вход измерителя осуществляется через

30 коллекторный токосъемник, что еще более

снижает надежность устройства и ухудшает точность самоотвешиванмя за счет уг.еличения момента трения.

Использованне двух взаимно ортогональных самоотвешивающихся рамок с двумя коллекторными токосъемниками для одновременного измерения ноперечных к оси скважины комнонент магнитного поля снизило бы надежность устройства еще вдвое.

Известно устройство для электроразведки, содержащее две рамки для нриема ортогональных составляющих переменного магнитного ноля, подключенные ко входу измерителей комплексных компонент сигналов и фазорегулятора (фазовращателя), включенного в цепь оиорногр сигнала, и измеритель угла поворота рамок 2. Это устройство применимо только для измерений на дневной поверхиостн, когда известна ориентация рамок в пространстве. При измерениях же в скважинах скважинный прибор в большинстве случаев соединен с наземным измерителем только каротажным кабелем н ири спуске и подъеме может вращаться вокруг продольной оси. Приемные рамки занимают неопределенное положение в пространстве. При этом невозможно определить иаправление вектора поперечного магнитного поля, т. к. измеритель угла поворота рамок в виде лимба не позволяет снять отсчет при погружении устройства в скважину.

Цель данного изобретения - повышение чувствительности и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем скважинный прибор, в котором расиоложены ортогональные приемные рамки н измеритель угла поворота приемных рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины, а также наземный блок, состоящий из измерителей компонент сигналов, подключенных к приемным рамкам, н генератора сигнала, соединенного со входом измерителя угла поворота, приемные рамки закреплены неподвижно в скважинном приборе, а между генератором сигнала и выходом измерителя угла иоворота приемных рамок включен фазометр.

Использование рамок, закрепленных в корпусе прибора неподвижно, позволяет уменьшить требования к прочности стено;: скважинного прибора, а следовательно, уменьшить их толщину за счет заливки внутреннего объема вместе с рамками, например, эпоксидным компаундом. Площадь рамки может быть увеличена за счет уменьшения толщины стенок скважиииого прибора и уменьшения зазора между рамками и внутренней стенкой корпуса, за счет чего обеспечивается большая чувствительность.

Из.меритель угла поворота рамок отиосительно вертикальной плоскости искривления оси скважины в устройстве выполнен

в виде фазовращателя, состоящего из неподвижной относительно корнуса скважиииого прибора части (статора), вращающейся части (ротора), жестко связанной с эхсцентричным грузом. Фазометр измеряет разность фаз между входным и выходным сигналами фазовращателя. Вес ротора и момент трения современных бесконтактных фазовращателей значительно меньше, чем у применяемых самоотвешивающихся рамок, что позволяет уменьшить эксцентричный груз.

Блок-схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержнт скважинный прибор 1, жестко закрепленные в его корпусе приемные рамки 2, измеряющие ортогональные составляющие магнитного поля,

подключенные к выходам рамок измерители 3 для измерения активной и реактивной составляющих магнитного поля, измеритель угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважииы, состоящий из фазовращателя 4, содержащего закрепленную в корпусе прибора неподвижно часть (статор) 5 и вращающуюся часть (ротор) 6, жестко связанную с эксцентричным грузом 7, фазометр

8, подключенный одним входом к выходу фазовращателя н генератор сигналов 9, выход которого связан со входом фазометра и со входом фазовращателя.

Работает устройство следующим обра -

Комплексные компоненты выходных напряжений приемных рамок 2, пропорциональные соответствующим составляющим магиитного поля, измеряются измерителями 3. При повороте скважинного прибора вокруг продольной оси при спуске и подъеме эксцентричный груз 7, жестко соединенный с ротором 6 фазовращателя, удерживает его в ненодвижном относительно вертикальной плоскости искривления оси скважинном ноложении, а статор 5 фазовращателя, закрепленный в корпусе 1, вращается вместе с приемными рамками 2. В результате поворота статора фазовращателя

на угол Аф, на такой же угол изменяется фаза выходного сигнала фазовращателя. Измененне фазы измеряется фазометром 8. По показаниям фазометра определяется угол иоворота плоскости рамок отиосительно вертикальной плоскости искривления оси скважины, а по показаниям измерителей 3 - комплексиые компоненты вектора магнитного поля.

Устройство для измерения поперечного к оси скважины магиитного поля входит в комплект электроразведочной геофизической аппаратуры «Лазурит, предназначенной для измерений как в скважинах, так и

с дневной поверхности.

Формула изобретения

I. Измерительное устройство для геоэлектроразведки, содержащее скважинный прибор, в котором расположены ортогональные приемные рамки и измеритель угла поворота приемных рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины, а также наземный блок, состоящий из измерителей компонент сигналов, подключенных к приемным рамкам, и генератора сигнала, соединенного со входом измерителя угла поворота, отличающееся тем, что, с целью повыщения чувствительности и надежности измерений, приемные рамки закреплены неподвижно в

скважинном приборе, а между генератором сигнала и выходом измерителя угла поворота приемных рамок включен фазометр.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измеритель угла поворота выполнен в виде фазовращателя, содержащего закрепленную в скважинном приборе неподвижную часть и вращающзюся часть, жестко связанную с эксцентричным грузом. Источники информации,

принятые во внимание нри экспертизе

1.«Скважинная рудная геофизика. Л., «Недра, 1971, с. 121-129, рис. 11-30.

2.Авторское свидетельство СССР № 179394, кл. G 01V 3/10, 1964 (прототип) .

////(

Y/f$Si ///$ //A /// ,7

; б