Устройство для каротажа магнитной восприимчивости

 

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<SB POS="POST">и</SB> (2 L<SB POS="POST">и</SB> - L<SB POS="POST">и</SB> - L<SB POS="POST">ф</SB> ± L<SB POS="POST">ф</SB>) = (W<SB POS="POST">ф</SB> ± W<SB POS="POST">ф</SB>) 8 L<SB POS="POST">и</SB>, где W<SB POS="POST">и</SB>, W<SB POS="POST">ф</SB>, W<SB POS="POST">ф</SB> - числа витков катушек и секций, L<SB POS="POST">ф</SB> и L<SB POS="POST">ф</SB> - длина основной и дополнительной секций фокусирующей катушки, L<SB POS="POST">и</SB> - длина измерительной катушки, L<SB POS="POST">и</SB> - 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G О1 V 3/28

Ф г юа/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С

CO сО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4138546/31-25 (22) 20. 10. 86 (46) 23.09.89. Бюл. ¹ 35 (7!) Научно-производственное объединение "Рудгеофизика" (72) Д,Н.Лотов (53) 550.837(088.8) (56) Кудрявцев 10.И. и др. Каротажный индукционный зонд с общим ферромагнитным сердечником для слабомагнитных разрезон./Сб. Геофизическая аппаратура. Вып. 71, 1980, с. 114-126.

Авторское свидетельство СССР № 1133577, кл. G 01 V 3/18, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАРОТАЖА МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ (57) Изобретение относится к электромагнитным исследованиям в скважинах с использованием индукционных зон дов. 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

Изобретение относится к области электромагнитных исследований в скважинах с использованием индукционных зондов.

Цель изобретения — повьппение точности определения положения контакта магнитных и немагнитных сред.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

„„Я0„„1509783 A 1

2 последовательно и встречно измерительная катушка. Сигнал с выводов фокуснрующей и измерительной катушек подается на усилитель и через фазочувствительный выпрямитель. — на регистратор. С дополнительной секции фокусирующей катушки сигнал подается на усилитель 1 через фазочувствительный выпрямитель — также на регистратор. При соблюдении условия

Ъ7„(21.„-1д-l +1D)=(М И,)81, „, где

W„, И, W < — числа витков катушек и секций, 1ф и 1 — длина основной и дополнительной секций фокусирующей катушки, 1 ц — длина измерительной катушки, L 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.

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

1509783 4 10

20

55 размещены в корпусе зонда 6. Вход дополнительной схемы 7 преобразования сигнала, в которую входят последовательно соединенные усилитель 8 и фазочувствительный выпрямитель 9, связан с выводами фокусирующей и измерительной катушек. Общий вывод первой и второй обмоток (секций) фокусирующей катушки связан с входом основной схемы 10 преобразования сигнала, в которую входят последовательно соединенные усилитель I I и фазочувствительный выпрямитель 12. Выходы основной и дополнительной схемы преобразования сигнала соединены с входом двухканального регистратора

13. Фазочувствительные выпрямители

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 фокусирующей катушки и в измерительной катушке 5 зонда ЭДС, пропорциональную напряженности электромагнитного поля.

В немагнитной и непроводящей

30 среде на катушках наводится ЭДС первичного поля, которое обозначим

E.0p- ЭДС на измерительной катушке, — ЭДС на основной секции фокусирующей катушки. Исследования показы- 35 вают, что оптимальное отношение чисI ла витков на фокусирующей Чф и на измерительной Wz катушках может быть представлено в виде W< (W „=О, 35-0, 40, при этом отношение ЭДС E /E нахо- 40 дится в пределах 0,4-0,6. Разностный сигнал.на фокусирующей и измерительной катушках а Е пропорционален магнитной восприимчивости среды g, окружающей зонд 45

Сд (.оп К оф) 1 (1) где К=С /С „- отношение геометрических факторов фокусирующей и измерительной катушек., При помещении зонда в магнитную среду на входе усилителя 8 появляется сигнал, в котором после усиления выделяется синфазная составляющая, зависящая от магнитной восприимчивости среды. Эта операция выполняет- ся фазочувствительным выпрямителем

9, а на регистраторе 13 записывается информация о магнитной восприимчивости среды, окружающей зонд, Рассмотрим теперь как изменяется сигнал на входе усилителя Il. В условиях немагнитной и непроводящей среды сигнал на входе усилителя 11 равен нулю. Расчеты показывают, что равенство ЭДС первичного поля на секциях фокусирующей катушки и измери((f тельной катушке Е, +Я +=Е,„, .при котором наблюдается нулевой сигнал на выходе усилителя ll достигается при условии:

Ы„(Ь„-1 „-1 -1 ф ) = (Мф+4 ") 81, (2) где 1„ — длина измерительной катушки; ! 1(1 ф и 1 ф Длины ОснОВнОЙ и Дополни тельной секций фокусирующей катушки;

L „ — расстояние между центрами возбуждающей и измерительной катушек;

W<и Wф — число витков на основной и

ll дополнительной секциях фокусирующей катушки;

Я и „, — ЭДС, наводимые первичным полем на основной и дополнительной секциях фокусирующей катушки.

При перемещении устройства в магнитную однородную среду значения

ЭДС на измерительной и фокусиг"ющей катушках уменьшаются пропорционально магнитной восприимчивости. В случае, когда расстояние между источником и приемником поля в несколько раз превышает диаметр скважины, ее влиянием можно пренебречь, При этом

ЭДС на измерительной катушке и секциях фокусирующей катушки будут равны, а на входе усилителя ll 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 фокусирующей катушки позволяет получать информацию как о магнитной восприимчивости пласта, так и о точном положении границ раздела.

Рассмотренный вариант работы устройства отвечает условию Е „ Е,ф, т.е. величина ЭДС прямого поля на

1509783 основной секции фокусирующей катушки не превышает величину ЭДС прямого поля на измерительной катушке. Отсюда для реализации режима комЭ

5 пенсации Е „в зоне необходимо, чтобы компенсирующее напряжение превышало величину E., т..е. Е,„= Е, + F," . Однако предлагаемое устройство также может работать в режиме, когда F,y Е„, в том случае для компенсации с „ необходимо выполнение условия Я,„=Е;,— т.е, в одном случае полезный сигнал снимается со всей обмотки фокусирующей катушки, а в другом — с 15 части обмотки фокусирующей катушки.

Условие компенсации при этом определяется выражением (3)

Изменяются также функции каналов преобразования сигнала, если в первом варианте данные о положении ( границы раздела записываются в первом канале регистратора 13, то во 25 втором варианте полезный сигнал на входе усилителя 11 изменяется пропорционально магнитной восприимчивости среды в соответствии с выражением (1), а на входе усилителя 8 сигнал 3р равен нулю, если зонд находится в однородной среде, независимо от ее магнитных свойств. При этом в первом канале регистратора 13 записывается информация о магнитной восприимчивости пласта, а во втором канале регистратора 13. — данные о положении границ раздела.

Формула изобретения 4р

Устройство для каротажа магнитной восприимчивости, содержащее генератор переменного напряжения, к пер вому выходу которого подключена генераторная катушка,. фокусирующую и измерительнук катушки, включенные последовательно и встречно, схему преобразования сигнала с двумя парами полюсов на входе, первая из которых подключена к фокусирующей и измерительной катушкам, а вторая подключена к второму выходу генератора переменного напряжения, и реL и расстояние между центрами измерительной и возбуждающей катушек длина измерительной катушки; длины основной и дополнительной секции фокусирующей катушки. где

И

1ф и1фгистратор, подключенный к выходу схемы преобразования сигнала, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения 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 двухканальный регистратор, первый канал которого подключен к выходу основной схемы преобразования сигнала, а второй канал подключен к выходу дополнительной схемы преобразования сигнала, первый вывод 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 W и дополнительной W секциях фокусиФ рующей катушки удовлетворяет. соотношению

1509783

Составитель И.Соколов

Редактор Н.Яцола Техред М.Дидик Корректор С.Шекмар

Заказ 5804/41 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101