Устройство для магнитного каротажа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОГО КАРОТАЖА, содержащее скважинный снаряд , состоящий из индуктивного датчика и прижимного электромагнита и подключенный через каротажный кабель к наземному блоку преобразовгшия и регистрации сигнала, содержащему схему . управления прижимным электромагнитом, соединенную через каротажный кабель с прижимным электромагнитом, изме- . рительный низкочастотный автогенератор , вь4ход которого соединен с первым входом индикатора и с первым входом смесителя, опорный автогенератор, выход которого соединен с вторыми входами индикатора и смесителя, третий вход последнего соединен с выходом отметчика метража, а выход через двухполюсный, переключатель - с входом магнитного запоминающего устройства, соединенного также по входу через другой полюс двухполюсного переключателя с выходом кодера, а по выходу - с входом магнитного воспроизводящего устройства, входящего в состав блока обработки сигнала, содержащего также первый низкочастотный фильтр, модулятор и второй низкочастотный фильтр, включенные последовательно межцу вы;1одом магнитного воспроизводящего устройства и входом записи преобразователя частота - код, а также узкополосный фильтр и первый ам шигудный детектор , включенные последовательно между выходом магнитного воспронэво1дящего устройства и входом отметчика преобразователя частота - код, выход которого соединен с входом вычислительного блока, отличающееся тем, что, с целью повышения его чувствительности, блок преобразо-) вания и регистрации сигнала содержит второй амплитудный детектор, третий низкочастотный фильтр, частотный детектор и умножитель добротности, содержащий отрицательную, индуктивность с входом управления, и конденсатор , резистор обратной связи с вхо О дом управления,-аттенюатор, нелинейный элемент и цепь автосмещения, при 90 этом отрицательная индуктивность и конденсатор соединены между собой и через каротажный кабель с индуктивньр41 А датчиком, образуя колебательный контур измерительного автогенератора выход которого соединенс входом управления отрицательной индуктивности через второй амплитудны) детектор, а нелинейный элемент соединен через цепь автосмещения с корпусом и соединен последовательно с резистором обратной сЕязи, образуя цепь, соединенную с, ко ебательным контуром,, при этом резистор обратной связи шунтирован аттенюатором, а его

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

11НВНВНН

РЕСПУБЛИК (19) (И) зсм С 1 Ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н PBTOPOICOMV ВВНВВТВВЬВТВЪ

1 .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3674968/24-25 (22) 15.12. 83 (46) 23.12.84. Бюл. М 47 (72) Э. И. Арш, Б. Я. Строканов и А. К. Флоров (7!) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет нм. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 550.83(088.8) (56) 1. Патент США 1(2018080, кл. 324-5, опублик. 1935.

2. Арш Э. И. Автогенераторные методы и средства измерений. М., "Машиностроение", 1979, с. 155-157 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОГО

КАРОТАЖА, содержащее скважинный снаряд, состоящий из индуктивного датчика и прижимного электромагнита и подключенный через каротажный кабель к наземному блоку преобразования и регистрации сигнала, содержащему схему управления прижимным электромагнитом, соединенную через каротажный кабель с прижимным электромагнитои, измерительный низкочастотный автогенератор, выход которого соединен с первым входои индикатора н с первым входои смесителя, опорный автогенератор, выход которого соединен с вторыми входаии индикатора и смесителя, третий вход последнего соединен с выходом отметчика метража, а выход через двухполюсный.переключатель — с входом магнитного запоминающего устройства, соединенного также по входу через другой полюс двухполюсного переключателя с выходом кодера, а по выходу — с входом магнитного воспроизводящего устройства, входящего в состав блока обработки сигнала, содержащего также первый низкочастотный фильтр, модулятор и второй низкочастотный фильтр, включенные последовательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства и входом записи преобразователя частота " код, а также узкополосный фильтр и первый ам шигудный детектор, включенные последовательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства и входои отиетчика преобразователя частота — код, выход которого соединеи с входом вычислительного блока, о т л и ч а ю щ е— е с я теи, что, с целью повышения I его чувствительности, блок преобразования и регистрации. сигнала содержит второй амплитудный детектор, третий низкочастотный фильтр, частотный де- . тектор и умножитель добротности,. co-. g держащий отрицательную.индуктивность с входом управления, и конденсатор, резистор обратной связи с вхо дом управления,.аттенюатор, нелиней ный элемент и цепь автосмещения, при этом отрицательная индуктивность и конденсатор соединены между собой и через каротажный кабель с индуктиви датчиком, образуя колебательный кои тур измерительного автогенератора, выход которого соединен с входом управления отрицательной индуктивности через второй амплитудныи детектор, а нелинейный элемент соединен через цепь автосмещения с корпусом и соединен после;,овательно с резистором обратной связи, образуя цепь, соединенную с колебательным контурои,1 при этом резистор обратной связи шунтирован аттенюаторои, а его

II308I9 вход управления соединен с. вы- тотный фильтр и частотный деходом смесителя через низкочас- тектор.

Изобретение относится к геофизике, а именно к магнитным измерениям в скважинах, и предназначено для каротажа месторождений руд черных металлов и других полезных ископаемых, 5

Известно устройство для каротажа, содержащее наземную часть и скважинный снаряд, соединенные каротажным кабелем. Йаземная часть содержит as- тогенератцр с колебательным контуромз

I катушка индуктивности которого включена в цепь обратной связи автогенератора. Параметрический индуктивный датчик скважинного снаряда включен в колебательный контур автогеиератора. 15 наземной части (13 .

Недостатком данного устройства является низкая чувствительность и трудности обработки сигнала из-за использования стрелочного индикатора. 20

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является. устройство для магнитного каротажа, содержащее скважинный снаряд, состоящий из индуктивного датчика и прижим- >> ного электромагнита и подключенный через каротажный кабель к наземному блоку преобразования и регистрации сигнала, содержащему схему управления прижимным электромагнитом, соеди-39 пенную через каротажный кабель с ,прижимным электромагнитом, измерительный низкочастотный автогенератор, выход которого соединен с первым входом индикатора и с первым входом сме- 35 сителя, опорный автогенератор, выход которого соединен с вторыми входами индикатора и смесителя, третий вход которого соединен с выходом отметчика метража, а выход через двухполюс- gg ный переключатель соединен с входом магнитногс запоминающего устройства, соединенным также.по входу через другой полюс двухполюсного переключателя с выходом кодера, а по выходу — с щ входом магнитного воспроизводящего устройства, входящего в состав блока обработки сигнала, содержащего также

2 первый низкочастотный фильтр, модулятор и второй низкочастотный фильтр, включенные последовательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства и входом записи преобразо..вателя частота — код, а также узкополосный фильтр и первый амплитуд ный детектор, включенные последовательно. между выходом магнитного воспроизводящего устройства и входом отметчика преобразователя частота — код, выход которого соединен с входом вычислительного блока (23.

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность иэза малого перекрытия по частоте низкочастотного колебательного контура.

Цель изобретения — повышение чувствительности. указанная цель достигается тем, что в устройстве для магнитного каротажа, содержащем скважинный снаряд, состоящий из индуктивного датчика и прижимного электромагнита и подклю ченный через каротажный кабель к наземному блоку преобразования и регистрации сигнала, содержащему схему управления прижимным электромагнитом, соединенную через каротажный кабель с прижимным электромагнитом, измерительный низкочастотный автогенератор, выход которого соединен с первым входом индикатора и с первым входом смесителя, опорный автогенератор, выход которого соединен с вторыми

l входами индикатора и смесителя, третий вход последнего соединен с выходом отметчика метража, а выход через двухполюсный переключатель — с входом магнитного запоминающего устройства, соединенного также по входу через другой полюс двухполюсного переключателя с выходом кодера, а по выходу — с входом магнитного воспроизводящего устройства, входящего в состав блока обработки сигнала, со" держащего также первый низкочастотный фильтр, модулятор и второй низкоl l3

0819 4 переключатель I 3» кодер 14, второй амплитудный детектор 15, третий низкочастотный фильтр 16., частотный детектор 17., умножитель 18 добротности, который .содержит копебательный контур 19, образованный нз управляемой отрицательной индуктивности 20, конденсатора 21 и индуктивного датчика

4, управляемый резистор 22 обратной связи, эашунтированный.аттенюатором

23, нелинейный элемент 24 цепь 25 автосмещения, магнитное запомиьающее устройство 26. Блок обработки сигнала

3 содержит устройство 27 воспроизведения магнитной записи, первый низкочастотный фильтр 28, модулятор 29, второй.низкочастотный фильтр 30, узкополосный фильтр 31 второй амплитудный детектор 32, преобразователь частота — код 33 и вычислительный блок

34.

Устройство для магнитного каротажа работает следующим образом.

4С

На чертеже представлена структурная схема устройства. частотный фильтр» включенные после= довательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства и входом записи преобразователя частота — код, а также узкополосный фильтр и первый амплитудный детектор, включенные последовательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства.и входом отметчика преобразователя частота — код, выход которого соединен с входом вычислительного блока, блок преобразования и регистрации сигнала содержит второй амплитудный детектор, третий низкочастотный фильтр, частотный детектор и умно. 5 житель добротности, содержащий отрицательную индуктивность с входом управления,и конденсатор, резистор обратной связи с входом управления, аттенюатор, нелинейный элемент и 20 цепь автосмещения, при этом отрицательная индуктивность и конденсатор соединенымежду собой и через каротажный кабель с.индуктивным датчиком, образуя колебательный контур нзмери- 25 тельного автогенератора, выход которого соединен с входом управления отрицательной индуктивности через второй амплитудный детектор, а нелинейный элемент соединен через цепь авто- О смещения с корпусом и соединен последовательно с резистором обратной связи, образуя цепь, соединенную с колебательным контуром, при этом резистор обратной связи шунтирован аттенюато35 ром, а его вход управления соединен с выходом смесителя через третий низкочастотный фильтр и частотный детектор.

Устройство содержит скважинный снаряд I, наземный блок 2.преобразо- 4 вания и регистрации сигнала и блок 3 обработки сигнала. Скважинный снаряд

I состоит иэ индуктивного датчика 4 и прижимного электромагнита 5, подключенных к выходу скважинного снаряда и через каротажный кабель 6 к наземному блоку 2 преобразования и регистрации сигнала, который содержит схему 7 управления электромагнитом, опорный, автогенератор 8 с частотой6),>> измерительный автогенератор 9 с частотой с)» индикатор 10, смеситель ll, отметчик 12 метража, двухполюсный

Иеред началом измерений индуктивный датчик 4 находится вне скважины.

С помощью индикатора IO устанавливают

tt tf нуль прибора подстройкой частоты из измерительного автогенератора 9 на частоту опорного автогенератора 8, частота которого. стабилизирована. С помощью аттенюатора 23 устанавливают требуемую величину добротности измерительного автогенератора 9, включают на несколько секунд магнитное запоминающее устройство 26, фиксируют нулевые показания прибора. Устанавливают двухполюсный переключатель 13 в положение, при котором вход магнитного запоминающего устройства 26 соединен с кодером 14, который фиксирует код каротируемой скважины. Затем, двухполюсный переключатель 13 возвращают в исходное положение. Для производства каротажа скважинный снаряд 1 опускают на каротажном кабеле 6 на дно скважины, включают прижимной электромагнит 5 с помощью схемы 7 управления электромагнитом, включают устройство намотки кабеля и магнитное запоминающее устройство 26 н записывают сигналы опорного и и мерительного автогенераторов 8 и 9. Одновременно записывают сигналы отметчика 12 метража представляющего собой генератор,;; .торый кратковременно (до

100 мс включают через каждый метр глубины скважины с помощью блок-контакта устройства намотки кабеля.

1130819

Частота колебаний отметчика 12 метража выбирается более высокой, чем частота опорного автогенератора 8.

Сйгналы от опорного и измерительного автогенераторов 8 и 9 и отметчика 12 5 метража подают на вход магнитного запоминающего устройства 26 через смеситель ll. Прн движении вдоль оси скважины после индуктивного датчика взаимодействует с рудными пластами, пересекаемыми скважиной, и величина его индуктивности зависит от магнитных и электрических свойств горных пород.

Управляемая отрицательная индуктив 15 ность 20, включенная последовательно с индуктивным датчиком 4 увеличивает коэффициент перекрытия по частоте измерительного автогенератора 9, повышая чувствительность устройства. Умножитель 18 добротности с управляемым резистором 22 обратной связи увеличивает добротность колебательной системы измерительного автогенератора 9, что способствует увеличению чувствительности устройства прн значительной величине электропроводности пород. Перекрестные обратные связи с

\ выхода измерительного автогенератора

9 через второй амплитудный детектор ЗО

15 на вход управления управляемой отрицательной индуктивности 20 и с выхода третьего низкочастотного фильтра 16 через частотный детектор

17 иа вход Управления Управляемого 31 резистора 22 обратной связи умножителя 18 добротности повышает чувствительность устройства, снижая погрешность от взаимовлияния магнитных и злектропроводных свойств горных 40 пород.

Частота колебаний измерительного автогенератора 9 изменяется под воздействием изменений индуктивности и индуктивного датчика. Частота коле-45 баний опорного автогенератора 8 остается неизменной. Посае выхода скважинного снаряда 1 иэ устья скважины устройство включают, накопив таким образом записи результатов каротажа И ряда скважин (например, на одной кассете могут быть записаны результаты каротажа 40 скважин), приступают в лабораторных условиях к обработке сигналов, 55

Блок 3 обработки сигнала имеет два канала: канал записи полезного сигнала и канал отметчика событий. где «. о Оо

aL — резонансная частота при

Lon(Lo + ") 1

- коэффициент перекрытия. по частоте;

- начальное значение индуктивности;

- изменение индуктивности под воздействием среды.

Сигнал отметчика 12 метража от устройства 27 воспроизведения магнитной эалиси поступает на узкополосный фильтр 31, настроенный на частотум4 отметчика 12 метража. Одновременно записанные от измерительного и опорного автогенераторов 9 и S сигналы поступают на модулятор 29 через первый низкочастотный фильтр 28. Поскольку частота Ц„„выбрана;выше частоты . «. опорного автогенератора 8, то сигнал с частотой м10 первым низкочастотным фильтром 28 к входу модулятора 29 не пропускается. В модуляторе 29 ток содержит постоянную составляющую, составляющие Ы4 и о г, их вторые гармоники 2 «д, и 2 «3< и две боковые частоты: нижнюю («) -«.3,) н верхнюю(«.) +

+«),) . При равенстве частот измерительного и опорного автогенераторов

9 и 8 в спектре колебаний боковые составляющие отсутствуют, и на выходе второго низкочастотного фильтра 30 напряжение равно нулю. В процессе измерений под действием положительных приращений индуктивности индуктивного датчика 4 частота колебаний <,), измерительного автогенератора 9 уменьшается, отклоняясь от частоты «,)» опорного генератора 8. Приращение частоты .обусловливает появление в спектре модулированного колебания боковых составляющих, из которых используется нижняя, содержащая разность («) -«) ), При записи напряжений частот «,)„ и «,1 в процессе измерений неравномерность скорости движения магнитной ленты в запоминающем устройстве (явление детонации) в одинаковой мере воздействует на оба колебания. При этом разность частот («) - сЦ остается неизменной при колебаниях скорости MBFHHTHofI ленты.

Коэффициент перекрытия по частоте резонанса в LC-контурах выражается формулой

1130819

При последовательном включении в контур отрицательной индуктивности

I коэффициент перекрытия по частоте определяется формулой (2) где сд - резонансная частота контура с отрицательной индуктйвностью.

Из (2) следует, что при Lñ - 1. +

+ а 1., 3т - т.e ° очевидно что ф» > е а . д, и,следовательно, ),„), При наличии в контуре отрицательной индуктив" 1> ности при равных воздействиях магнитной среды изменение резонансной частоты увеличивается. Увеличение коэффициента.перекрытия по частоте-.îáúÿñняется уменьвением начального значения индуктивнасти контура при включении в контур отрицательной индуктивности. Умножитель:18 добротности, компенсирующий влияние электропроводности. контролируемой среды, работает в стабильном режиме, так как требования к избирательности .ограничиваются величиной эффективной добротности порядка Qз,р 50-100, что позволяет с помощью амплитудного детектора измери;.ь величину электропроводности среды и осуществить снижение.корреляционных связей.мелщу реактивной и активной частями внесенного в контур сопротивления, выделяя сигнал, про, порциональный магнитным свойствам среды.

Изобретение новывает -чувствительность магнитного каратала .благодаря . увеличению диапазона перекрытия-по частоте резонанса-колебательного контура, позволяющему увеличить изменение резонансной частоты при равных воздействиях магнитной среды.

)t30819

ЗНИИПИ Заказ 9605/33 Тираи 7l0 Подписное

®щлиал ППП «Патеит", г.Уигород, Ул.Проектиеи, 4