Датчик магнитной восприимчивости

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ Сфюз Сфветскнк Сфцналнстнчесннк Реслублнк(22) Заявлено 24,04,78 (21) 2608031/18-25с присоединением заявки йо(5 ЦМ. К . С 01 Ч 3/26 Государственный коннтет СССР но дедам нзобретеннй н открытнй" .н.Свердловский ордена Трудового Красного Знамени ""Мгорный институт им. В, В. Вахрушева(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 изме" рительный 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 детальнввни, по которым невозможно оценить распределение магнитных минералов в стенКах скважины.Как показывают исследования керна н стенок горных выработок, магнитные минералы в рудах (например,магнетита в.магнетитовой руде илипирротина в полиметаллической) распределяются крайне неравномерно н 5 изучение закономерностей этого распределения в условиях естественногозалегания, в частности в стенках буровых скважин, представляет большойнаучный и практический интерес как с 10 геологической,так и с технологическойточки зрения. Кроме того, прн количественной интерпретации необходимоучитывать изменения диаметра скважины. Это приводит к большим погреш ностям в определении мощности тонкихпропластков магнитных руд, пересеченных скважиной не под прямым углом,так как ширина аномалий магнитнойвосприимчивости превышает мощность 20 пласта из-эа влияния противоположныхстенок скважины. Известен также измеритель магнитной восприимчивости, применяемый для 25 исследования образцов, обнажений нстенок горных выработок (2). Датчик этого измерителя содержит Н-обраэный сердечник с четырьмя возбуждающими катушками индуктивности, раэмещеннычи на его концах, н одной измерительнойобмоткой, 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 сердечникб были направлены навстречу друг другу. Катушки имеют одинаковое количество витков и идентичное размещение, поэтому, когдадатчик находится в немагнитной среде, магнитные потоки в средней части сердечника полностью компенсируют друг друга, а сигнал в измерительной обмот ке равен нулю. Если рабочую сторону датчика прикладывают к образцу с по вишенными магнитными свойствами, то магнитное сопротивление с этой стороны датчика уменьшается, а магнитный поток увеличивается; и в средней части сердечника появляется раэностный 20 магнитный. поток, который наводит сигнал в измерительной обмотке датчика. Величина этого сигнала является мерой магнитной восприимчивости образца.С помощью этого датчика можно по 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 чивости, содержащем Н-образный сердечник иэ Ферромагнитного материала с четырьмя возбуждающими катушками индуктивности, размещенными на его,койцах, и измерительной обмоткой,размещенной на 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 о нерабочей стороны датчика полностью Ьмыкается 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 40 мЕжду сердечником и пластиной необходим для балансировки датчика в иемагнитной среде.На чертеже изображен предлагаемый датчик, частичный продольный разрез. д На концах Н-обраэного сердечника 1 иэ ферромагнитного материала размещены четыре возбуждающие катушки 2-5,а на средней части сердечника - измерительная обмотка б. С нерабочей стороны датчика концы Н-образного сердечника эаьыкаются пластиной 7 иэ Ферромагнитного материала, установленной с немагнитным зазором. Пластина крепится к сердечнику немагнитны- ми винтами 8, на которые в немагнитном зазоре между сердечником и пластиной надеты спиральные пружины 9 также иэ немагнитного материала.Датчик размещен в герметичномкорпусе 10 иэ немагнитного и незлектрепроводного материала, заполненном трансформаторным маслом. Датчик может быть расположен также в выносномблоке скважинного снаряда, которыйприжимает рабочую сторону датчика кисследуемой 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 катушкахпопарно равны,В немагнитной среде соотношениемежду числом витков в катушках 2 и 4и 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 ЬФ = Ф - Ф = 0 и сигнал в обмотке 6 отсутствует.Когда датчик прижимается рабочейстороной, на которой размещены катушки 2 и 4, к стенке скважины 11,обладающей повышенной магнитной восприимчивостью, магнитное сопротивление в магнитной цепи потока Ф уменьшаетсяа,сам поток Р, возрастает.В средней части сердечника возникаетразностный магнитный поток ЬФ = Ф,- Ф Ф О, и в обмотке появляется измеряемый сигнал,Противоположная стенка скважины12 не вызывает изменения магнитногопотока, 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 избе" гать ошибки в определении мощности тонких пластов и пропластков с повышенными магнитными свойствами при802892 Формула изобретения Составитель В. МайоршинСтрельникова Техред М,Левицкая Корректор Г. Решетни едакто каэ 1060 Тираж 743 ВНИИПИ ГосударСтвенн по делам иэобрете 035, Москва, Ж, Ре Подписитета СССРткрытийнаб., д. 4/5 о й К иал ППП "Патентф, 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 ющ и й с я тем, что, с целью повышения пространственной разрешающей способности и точности измерений, сердечникснабжен пластиной из ферромагнитногоматериала, установленной на нерабочейстороне датчика с возможностью регулировки немагнитного зазора между сер дечником .и пластиной.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Зельцман П. А. Конструктирова;ние аппаратуры для геофизических ис,следований скважин. - М Недра, .1968, с. 91-93.2. Методическое руководство поопределению физических свойств горныхпород и полезных ископаемых, Подред, Н. Б. Дортмана и М. Л. Озерской,М Госгеолтехиздат, 1962, с.36-43