Датчик магнитной восприимчивости

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцналнстнчесннк

Ресйублни

<щ802892 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 24,04,78 (23) 2608031/18-25 с присоединением заявки NP (23) Приоритет

Опубликовано 070281. Бюллетень Йк 5

Дата опубликования описания 0.70281 (зим. кл.

G 01 V 3/26 Государственный коннтет

СССР во делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК ЬЬ0.837:

:622.241(088.8) (72) Авторы изобретения

И . И. Бреднен и И. Г. Сковородников

l .ку.Свердловский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. B. В. Вахрушева (71 ) Заявитель (54 ) ДАТЧИК ИАГНИТНОИ ВОСПРИИМЧИВОСТИ

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и вюжеМ быть. использовано в устройствах для каротажа магнитной восприимчивости нлн в скзажинных каппаметрах.

Известны датчики магнитной восприимчивости для скважинной аппаратуры, содержащие ферритовый стержень с намотанной на него катушкой индуктивностн, которая включается в измерительный мост переменного тока 1).

Величина индуктивного сопротивления катушки и измеряемый сигнал определяются магнитной восприимчивостью среды, в которой размещается датчик.

Недостатком указанных датчиков является то, что сигнал, снимаемый с них, определяется осредненной магнитной восприимчивостью ореды, окружающей датчик (применительно к измерениям в скважинах с осредненной магнитной восприимчивостью стенок скважины в месте измерения). Результаты измерений получаются тоже осредненными и недостаточно детальньвеи, по которым невозможно оценить распределение магнитных минералов в стенIcax скважины.

Как показывают исследования керна н стенок горных выработок, магнитные минералы в рудах (например, магнетита в.магнетитовой руде или пирротина в полииеталлической) распределяются крайне неравномерно и... изучение закономерностей этого распределения в условиях естественного залегания, в частности в стенках буровых скважин, представляет большой научный и практический интерес как с геологической,так и с технологической точки зрения. Кроме того, прн количественной интерпретации необходимо учитывать изменения диаметра скважины. Это приводит к большим погреш15 ностям в определении мощности тонких пропластков магнитных руд, пересеченных скважиной не под прямым углом, так как ширина аномалий магнитной восприимчивости превеваает мощность

20 пласта из-эа влияния противоположных стенок скважины.

Известен также измеритель магнитной восприимчивости, применяемый для

25 исследования образцов, обнажений н стенок горных выработок (2). Датчик этого измерителя содержит Н-образный сердечник с четырьмя возбуждающими катушками индуктивности, размещенными эп íà его концах, н одной измерительной

802892 обмоткой, размещенной на средней час- ти сердечника.

Датчик находится в корпусе из немагнитного и неэлектропроводного материала. Возбуждающие катушки подсоединяются к источнику переменного тока так, чтобы магнитные потоки в средней части сердечник4 были направлены навстречу друг другу. Катушки имеют одинаковое количество витков и идентичное размещение, поэтому, когда © датчик находится в немагнитной среде, магнитные потоки в средней части сердечника полностью компенсируют друг друга, а сигнал в измерительной обмотке равен нулю. Если рабочую сторону датчика прикладывают к образцу с повышенными магнитными свойствами, то магнитное сопротивление с этой стороны датчика уменьшается, а магнитный поток увеличивается; и в средней части сердечника появляется раэностный 2Q магнитный. поток, который наводит сигнал в измерительной обмотке датчика.

Величина этого сигнала является мерой магнитной восприимчивости образца.

С помощью этого датчика можно по- 2 лучить большую детальность исследования. Однако он непригоден для изме- рений в буровых скважинах, поскольку, когда рабочая сторона датчика прижимается к одной иэ стенок скважи- З ны, противоположная стенка влияет на магнитный поток нерабочей стороны датчика и, следовательно, на разностный магнитный поток в средней части сердечника и на измеряемый сигнал.

Цель изобретения — повышение пространственной разрешающей способности и точности измерений.

Поставленная. цель достигается тем, что в датчике магнитной восприим- 40 чивости, содержащем Н-образный сердечник иэ ферромагнитного материала с четырьмя возбуждающими катушками индуктивности, размещенными на его .койцах, и измерительной обмоткой,разме- . 4 щенной иа его средней части, сердечник снабжен пластиной из ферромагнитного материала, установленной на нерабочей стороне датчика с возможностью регулировки немагнитного зазора между сердечником и пластиной.

Благодаря этому магнитный поток с нерабочей стороны датчика полностью смыкается через эту пластину и на него не влияют магнитные свойства минералов, располагающихся с этой стороны датчика. Измеряемый сигнал зависит только от магнитных свойств стенки скважины, к которой прижимается рабочая сторона датчика.

Регулируемый немагнитный зазор 4 0 мЕжду сердечником и пластиной необходим для балансировки датчика в иемагнитной среде.

На чертеже изображен предлагаемый датчик, частичный продольный разрез. д

На концах Н-образного сердечника

1 иэ ферромагнитного материала размещены четыре возбуждающие катушки 2-5, а на средней части сердечника — измерительная обмотка 6. С нерабочей стороны датчика концы Н-образного сердечника эаьыкаются пластиной 7 иэ ферромагнитного материала, установленной с немагнитным зазором. Пластина крепится к сердечнику немагнитными винтами 8, на которые в немагнитном зазоре между сердечником и пластиной надеты спиральные пружины 9 также иэ немагнитного материала.

Датчик размещен в герметичном корпусе 10 иэ немагнитного и незлектрепроводного материала, заполненном трансформаторным маслом. Датчик может быть расположен также в выносном блоке скважинного снаряда, который прижимает рабочую сторону датчика к исследуемой стенке скважины 11.

Возбуждающие катушки 2-5 подключены последовательно к источнику переменного тока звуковой частоты так, что магнитные потока ф, и ф, создаваемые катушками 2 н 4 и 3 и 5 соответственно, направлены в средней части сердечника навстречу друг другу.

Количества витков в этих катушках попарно равны.

В немагнитной среде соотношение между числом витков в катушках 2 и 4 и 3 и 5 и величина немагнитного зазора подбираются так, чтобы магнитный поток Ф был равен и противоположен по направлению потоку Ф . В этом случае суммарный магнитный поток в средней части сердечника равен нулю

h9 = ф — Ф = 0 и сигнал в обмотке

6 отсутствует.

Когда датчик прижимается рабочей стороной, на которой раэмещены катушки 2 и 4, к стенке скважины 11, обладающей повышенной магнитной восприимчивостью, магнитное сопротивление в магнитной цепи потока Ф уменьшается, .а,сам поток 9, возрастает.

В средней части сердечника возникает разностный магнитный поток k 9 = 9 — Ф Ф О, и в обмотке появляется измеряемый сигнал.

Противоположная стенка скважины

12 не вызывает изменения магнитного потока, поскольку он замыкается через пластину 7 из ферромагнитного материала, а ее магнитное сопротивление намного меньше, чем магнитное сопротивление горных пород, слагающих стенки скважины.

Применение предлагаемого датчика обеспечивает повышение детальности исследования магнитных свойств стенок скважин, позволяет изучать закономерности распределений магнитных минералов в стенках скважин и избегать ошибки в определении мощности тонких пластов и пропластков с ïîâûшенными магнитными свойствами при

802892

Формула изобретения

Составитель В. Майоршин

Редактор М. Стрельникова Техред N.Ëåâÿöêàÿ Корректор Г. Решетник

Заказ 10608/58 Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ ГосударСтвенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11З035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 пересечении их скважиной не под пряьым углом, а также упрощает количественную интерпретацию результатов, поскольку исключает операцию введения поправки за диаметр скважины.

Датчик магнитной восприимчивости, содержащий Н-образный сердечник иэ ферромагнитного материала с четырьмя возбуждающими катушками индуктивности, размещенными на его концах, и измерительной обмоткой, размещенной на его средней части, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения пространственной разрешающей способ ности и точности измерений, сердечник снабжен пластиной из ферромагнитного материала, установленной на нерабочей стороне датчика с возможностью регулировки немагнитного зазора между сер дечником .и пластиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зельцман П. а. Конструктирова;ние аппаратуры для геофизических ис ©,следований скважин. — М., Недра, .

1968, с. 91-93.

2. Методическое руководство по определению физических свойств горных пород и полезных ископаемых. Под ред. Н. Б. Дортмана и М. Л. Озерской, 1$ М., Госгеолтехиздат, 1962, с.36-43

;(прототип).