Устройство для скважинной индукционной электроразведки Советский патент 1981 года по МПК G01V3/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКВАЖИННОЙ ИНДУКЦИОННОЙ

1

Изобретение относится к геофизическим электроразведочным устройствам и может быть использовано в аппаратуре для измерения комплексных компонентов гармонических сигналов, в частности в электроизмерительной технике.

Известна скважинная индукционная аппаратура, содержащая генератор переменного напряжения с излучателем переменного магнитного поля, приемник излучения переменного магнитного поля, предварительный усилитель и электронный блок, подключенный к выходу предварительного усилителя каротажным кабелем, с помощью которого усиливают,обрабатывают и регистрируют принимаемый сигнал 1.

К недостаткам аппаратуры относится недостаточная точность измерения, вызванная фазовыми сдвигами, возникающими в каротажном кабеле при передаче сигнала от предварительного усилителя к электронному блоку.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для скважинной индукционной электроразведки, содержащее генератор рабочей частоты, излучатель переменного магнитного поля, подключенЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

ный к генератору рабочей частоты, последовательно соединенные приемник переменного магнитного поля, предварительный усилитель, компенсатор начальных фазовых сдвигов, избирательный усилитель и два параллельно включенных фазочувствительных детектора (ФЧД), на опорные входы которых подаются напряжения рабочей частоты,

10 сдвинутые относительно друг друга на Э0° с помощью 90° - фазовращателя, и индикатор.

Указанные элементы генератора рабочей частоты размещены в зон15де устройства. Сигнал с выходов ФЧД подается по каротажному кабелю в наземный блок, состоящий из генератора рабочей частоты и индикатора. Для компенсации начальных фазовых сдви20гов используются фазовращатели, включаемые в цепь переменного напряжения, в данном случае меящу приемником поля и фазочувствительным детектором 2 .

25

В практике используются две модификации устройства. При дипольном электромагнитном профилировании скважин (ДЭМПС) компенсатор началь30ных фазовых сдвигов размещается в

скважинном измерительном блоке. Его перенос в наземный блок при этом невозможен, так как по кабелю, связывающему скважинные приборы с наземным пультом, измеряемые сигналы передаются постоянным током.

Компенсатор начальных фазовых . сдвигов, используемый при ДЭМПС и расположенный в скважинном блоке, включает RC-фазовращатель со сменными элементами, соответствующими выбранной, рабочей частоте, электродвигатель с редуктором, на оси которого закреплено переменное сопротивление, и электрическую схему управление фазовращателем (из наземного пульта).

При работе в варианте с наземным петлевьом излучателем поля (НПС) комneHcatop начальных фазовых сдвигов включается также в цепь переменного тока между приемником поля и фазочувствительным детектором, но размещается в наземном приборе, так как в этом .варианте измеряемый сигнал по кабелю передается переменным напряжением, а фазочувствительное детектирование осуществляется в наземном приборе.

Однако размещение компенсатора начальных фазовых сдвигов в.скважинном приборе при работе в дипольном варианте приводит к существенному увеличению температурных погрешностей измерений. Температура в скважине обычно резко отличается от температуры на дневной поверхности и измен;. ..-Тся по скважине в среднем на на каждые 100 м ее глубины. После спуска приборов в скважину их приходится выдерживать в течение 2030 мин, что значительно снижает производительность работы, но и в этом случае температурные погрешности остаются значительными из-за изменения температуры среды с глубиной.

.Размещение компенсатора начальных фазовых сдвигов в скважинном приборе (в дипольном варианте) значительно увеличивает длину скважинного прибора., усложняет схему аппаратуры и связано с необходимостью смены элементов, что практически вынуждает вскрывать скважинный снаряд при каждом изменении рабочей частоты.

Компенсация начальных фазовых сдвигов в каждой из модификаций осуществляется разными элементами, что приводит к усложнению аппаратуры и ее эксплуатации.

Цель изобретения - повышение точности и скорости измерений путем увеличения эффективности компенсации фазовых сдвигов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для скважинной индукционной электроразведки, содержащем генератор рабочей частоты излучатель переменн9го магнитного поля, подключенный к генератору рабочей частоты, последовательно соединенные приемник переменного магнитного поля и предварительный усилител компенсатор начальных фазовых сдвиго 90 -фазовращатель, , последовательно соединенные избирательный усилитель и два параллельно включенных фазочувствительных детектора рабочей частоты, опорный вход одного из которых подключен к выходу генератора рабочей частоты непосредственно, а другого - :через 90-фазовращатель, и индикатор, компенсатор начальных фазовых сдвигов выполнен в виде генератора вспомогател| ной частоты с дополнительным фазовращателем, первого и второго фазорасщепителей, двух модуляторов, подключенных управляющими входами к выходу генератора вспомогательной частоты через первый фазорасщепитель, и двух фазочувствительных детекторов вспомогательной частоты, опорные входы которых подключены к выходу генератора вспомогательной частоты через второй фазорасщепитель и дополнительный фазовращатель, измерительные входы - к выходам каждого из модуляторов, причем параллельно включенные вхо,;1ы модуляторов являются входом Компенсатора начальных фазовых сдвигов и подключены к параллельно включенным выходам фазочувствительных детекторов рабочей частоты выходы фазочувствительных детекторов вспомогательной частоты являются выходом компенсатора начальных фазовых сдвигов и подключены к входу индикатора, а вход избирательного усилител подключен к выходу предварительного усилителя.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 рабочей частоты, подключенный через каротажный кабель к излучателю 2 переменного магнитного поля, выполненного в виде, например, генераторной рамки, приемник 3 переменного магнитного поля (приемную рамку), предварительный усилитель 4. Излучатель, приемник переменного магнитного поля и предварительный усилитель могут составить приемно-усилительный блок зонда. Выход предварительного усилителя 4 с помощью соединительной линии связан со скважинным измерительным блоком,в котором последовательно соединены избирательный усилитель 5 и фазочувстБИтельныё детекторы б и 7 напряжения рабочей частоты.Опорные напряжения с фазовым сдвигом в 90° подаются с выхода генератора рабочей частоты непосредственно и через 90 фазовращатель 8 на опорные входы фа.зочувствительных детекторов рабочей частоты 6 и 7, выходы которых соединены трехжильным каротажным кабелем с компенсатором фазовых сдвигов, расположенным в наземном пульте и состо ящим из генератора 9 вспомогательно частоты, модуляторов 10 и 11, допол нительного фазовращателя 12, первог и второго фазорасщепителей 13 и 14, и детекторов 15 и 16 вспомогательно частоты. Устройство содержит также индика тор 17, подключенный к выходам фазо чувствительных детекторов 15 и 16 вспомогательной частоты. Генератор вспомогательной частоты 9 соединен через фазорасщепитель 13 с модулято рами 10 и 11 и связан через дополни тельный фазовращатель 12 и фазорасщепитель 14 с фазочувствительными д текторами 15 и 16 вспомогательной частоты. Расположение дополнительно фазовращателя 12 не является принци пиальным. Он может быть расположен также между генератором вспомогател ной частоты и модуляторами. Работает предлагаемая аппаратура следующим образом. Излучатель 2 переменного магнитного поля (скважинная генераторная рамка) питается током рабочей частоты от генератора рабочей частоты, ЭДС, индуцированная в приемнике 3 переменного магнитного поля, усиливается предварительным усилителем 4 Далее измеряемое напряжение поступает в скважинный измерительный блок, где осуществляется его усиление избирательным усилителем 5 и детектиро вание фазочувствительными детектора ми (ФЧД) б и 7рабочей частоты.Фазовая компенсация осуществляется в цеп постоянного тока с помощью компенсатора начальных фазовых сдвигов, вклю ченного в наземный измерительный блок. Постоянные напряжения, снятые с выходов фазочувствительных детекторов б и 7 рабочей частоты и пропорциональные вещественной и мнимой компонентам измеряемого сигнала, передаются в наземный измерительный блок, где они модулируют переменные напряжения вспомогательной частоты. Напряжение вспомогательной частоты подается на модуляторы 10 и 11 с генератора 9 вспомогательной частоты через фазорасщепитель 13. Переменные напряжения на выходах модуляторов 10 и 11 находятся в квадратуре и пропорциональны по амплитуде нещественной и мнимой компонентам измеряемой ЭДС. Векторная сумма этих напряжений, образованная с помощью сумматора (не показан), поступает на фазочувствительные детекторы 15 и 16 вспомогательной частоты (функци суммирования может обеспечиваться также с помощью ФЧД 15 и 16 при соот ветствующем изменении их схемы). Опорные напряжения на фазочув стви тельные детекторы 15 и 16 вспомогательной частоты подаются от генератора 9 вспомогательной частоты через дополнительный фазовращатель 12, обеспечивающий внесение фазовогю сдвига в пределах от О до 360°, и через фазорасщепитель 14, обеспечивакхций 90°-ный сдвиг между опорными напряжениями, подаваемыми на фазочувствительные детекторы 15 и 16 вспомогательной частоты. Разность фаз между соответствукшими опорными и модулированными напряжениями равна фазовому сдвигу, вносимому дополнительным фазовращателем 12, С выхода фазочувствительных детекторов 15 и 16 вспомогательной частоты изменяемые напряжения поступают на индикатор 17 мнимой и вещественной компонент. Компенсатор начальных фазовых сдвигов, работа которого описана выше, используется как при работе аппаратуры в варианте ДЭМПС, так и в других модификациях (НПС, межскважинное дипольное электромагнитное профилирование, индукционные измерения при гальваническом возбуждении первичного поля). Предлагаемое устройство позволяет также уменьшить температурные погрешности фазовых измерений на 4050% за счет размещения компенсатора фазовых сдвигов в наземном блоке, уменьшить длину скважинного измерительного прибора на 20% путем исключения из него элементов компенс .тора фазовых сдвигов и исполнительных средств их дистанционной регулировки. Формула изобретения Устройство для скважинной индукционной электроразведки, содержащее генератор рабочей частоты, излучатель переменного магнитного поля, подключенный к генератору рабочей частоты, последовательно соединенные приемник переменного магнитного поля и предварительный усилитель, компенсатор начальных фазовых сдвигов, ЭО -фазовращатель, последовательно соединенные избирательный усилитель и два параллельно включенных фазочувствительных детектора рабочей частоты, опорный вход одного из которых подключен к выходу генератора рабочей частоты непосредственно, а другого - через 90°фазовращатель, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью овышения точности и скорости измерений путем увеличения эффективности компенсации фазовых сдвигов, конденатор начальных фазовых сдвигов выолнен в виде генератора вспомогаельной частоты с дополнительным фаовращателем, первого и второго фазоасщепителей, двух модуляторюв, подлюченных управляющими входами к ыходу генератора вспомогательной