Способ радиоволнового каротажа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1 с 01 ч 3/1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К РСН У СВИДЕТЕЛЬСТВУ кянц,атеут и КАРОаммагоос(54)(57) СПОСОБ РАДИОВОЛНОВОРОЖАЖА, заключающийся в измеренииплитуды и разности фаз электронитного поля посредством трех сных катушек - генераторной и двприемных: основной и опорной, ол и ч а ю щ и й с я тем, что,ЯО 08002 А целью повышения точности определения волновых параметров средч в диа пазоне частот 0,156-10 МГц при произвольном соотношении между токами смещения и проводимости, электромагнитное поле возбуждают противофаэной системой иэ по меньшей мере двух генераторных катушек - основной и компенсирующей, добиваются в воздухе одновременной компенсации амплитуды и фазы электромагнитного поля в основной приемной катушке путем перемещения и последующей фиксации генераторных катушек и затем производят измерения в скважине амплитуды суммарного сигнала в основной приемной катушке и разности фаз между сигналами от основ"ф ной и компенсирующей генераторных катушек и по этим данным судвт о волновых свойствах среды,Изобретение относится к геофизическим методам разведки, в частности к способам электромагнитного каротажа, и может быть использованов целях повышения эффективности интерпретации результатов межскважинного радиопросвечивания (РП), проводимого на фиксированных частотахЕ диапазона 0,15 бМГц, а такжев целях расчленения разрезов горныхпород по электрическим и волновымпараметрам.Известен способ индукционногокаротажа с трехкатушечным зондом,основанный на.измерении приемной. катушкой амплитуды осевой составляющей магнитного поляЭтот способ позволяет определить величинуудельного электрического сопротивления горных пород в случае, когданаведенные в них токи проводимостизначительно преобладают над токамисмещения, что соответствует условию" много больше мЕ, или же величи"ну диэлектрической проницаемостигорных пород в случае, когда наведенные в них токи проводимости пренебрежимо малы по сравнению с токами смещения, т.е, когда р "многоменьше м)6 у м= 2 ХЕ" круговая час"тота колебаний. Рабочие частоты выбираются так, чтобы для некоторогозаданного диапазона измеряемых пара."Яетров выполнялось требуемое соотношение между р - и оЕ Г 13.Недостаток этого способа заключается в том, что при частотахуказанного диапазона радиопросвечивания,он не позволяет определитьсовместно волновые параметры: коэффициент поглощения К" и длину волны Л, если горные породы имеют сопротивление порядка сотен и тысячОм на метр, поскольку в укаэанныхобластях частот и сопротивлений пород токи смещения и токи проводимости соизмеримы (необходимость определения волновых параметров нафиксированных частотах радиопросвечиванин диктуется зависимостью этихпараметров от частоты),Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ радиоволнового каротажа, включающий измерение амплитуды и разности Фаз электромагнитного поля посредством трех соосныхкатушек - генераторной и дву приемных: основной и опорной. Этотспособ позволяет посредством измерений на фиксированной частоте, порядка 40-60 мГц, одновременно определить коэффициент поглощения идлину волны 23.Недостатком способа являетсяего неприменимость для работы начастотах радиопросвечивания в слабопоглбщак 6 цих средах, поскольку при сопротивлениях изучаемых пород больших 100-200 Ом м и частотах 0,15610 МГц фазовые изменения поля междуточками расположения приемных катушек настолько малы, что измерятьих при достижимой в настоящее время точности практически невозможно.Цель изобретения - повышение точности определения волновых параметров среды в диапазоне частот 0,15610 10 МГц при произвольном соотношении между токами смещения и проводимостиДля достижения укаэанной целисогласно способу радиоволнового15 каротажа, заключающемуся в измеренииамплитуды и разности фаз электромагнитного поля посредством трех соосных катушек - генераторнбй и двухприемных: основной и опорной,электромагнитное поле возбуждаютпротивофазной системой из по меньшей мере двух генераторных катушек - основной и компенсирующей,добиваются в воздухе одновременнойкомпенсации амплитуды и фазы электромагнитного поля в основной приемной катушке путем перемещения и последующей Фиксации генераторныхкатушек и затем производят измерения в скважине амплитуды суммарногосигнала в,основной приемной катуш.1ке и разности фаз между сигналамиот основной и компенсирующей гене раторных катушек и по этим данным35судято волновых свойствах среды.Сущность способа заключается втом, что наряду с измерением в основной приемной катушке суммарнойамплитуды осевых составляющих напряженности магнитного поля, возбуж 40 даемого противофазной системой издвух (или большего числа) генераторных катушек - основной и компенсирующих (фокусирующих) - измеряется разность между фазами суммарных45 полей, создаваемых в основной и опорной приемных катушках упомянутойсистемой генераторных катушек, причем предварительно в воздухе в основной приемной катушке достигаетсякомпенсация по амплитуде и фазе сигналов основной и компенсирующихгенераторных катушек. фазовая компенсацйя в основнойприемной катушке сигналов генераторных катушек в воздухе эквивалентна введению дополнительного фазового сдвига в измерительную Фазовую систему, так как разница фаз полей генераторных катушек в основной и 60 опорной приемных катушек различна.В результате вносимого сдвига фаз оказывается практически возможным,с достаточной точностью вести одновременные измерения изучаемых волно вых параметров горных пород приУстройство содержит две генераторные катушки, намотанные в противофазе - основную 1 и компенсирующую (Фокусирующую) 2, автономное генераторное устройство 3, две приемные катушки - основную 4 и опорную 5, соединительный трехжильный кабель б и наземный измерительный пульт 7. Катушки 4 и 5 идентичны,Общая длина зонда, представляющая расстояние между крайними катушками 1 и 5, составляет. 1-1,2 м. Расстояние между приемными катушкаВеличина ЬЬ( является безразмерной величиной и с целью определе ния ее непосредственно из.измерений произвольном соотношении между то- ми 0,15-0,25 м.Предусмотрена возками смещения и токами проводимости. можность перемещения фиксации полоПоследовательность операций в жения компенсирующей катушки припредлагаемом способе заключается в компенсации в воздухе амплитуды иследующем. фазы напряженности поля в основнойНа поверхности земли в воздухе 5 и приемной катушке,с помощью системы из основной и Компенсирующая генераторная какомпенсирующих (фокусирующих) гене- тушка 2 расположена между катушкамираторных катушек (компенсирующих 1 и 4 на расстоянии порядка 0,2 катушек может быть одна или несколь,25 м от катушки 1. Характер нано) в основной приемной катушке до мотки, число витков и расстояниестигается равенство амплитуд и сдвиг между катушками 1 и 2 подбираютсяфаз на 180 между сигналами основ- таким образом, чтобы при расположеной и компенсирующих катушек. За-нии зонда в воздухе амплитуды ихтем в скважине измеряется амплитуда полей в основной приемной катушке 4суммарного сигнала в основной катуш равнялись между. собой, а фазы быке и разность фаз суммарных полей в ли сдвинуты на 180 , что равносиль"основной и опорной катушках. Изме- но выполнению условияренные велИчины с помощью следую - э - мпз пщих из теории расчетных Формул - ййпереводятся в значения К " и й, ли (,3 (,3бо у и.Для реализации предложенного спо- где й и т - магнитные моменты гесоба разработано устройство, содер- нераторных кат щек 1жащее сменные автономные скважинные и 2,генераторы электромагнитных колеба- и Ь - расстояние между каний на фиксированные частоты радио- тушкой 4 и соответстпросвечивания в диапазоне 0,156- венно катушками 1 и 2.10 МГц и зонд, состоящий из гене- В однородной проводящей средераторных катушек - основной и компен осевая составляющая сУммаРногосирующей (Фокусирующей), основной магнитного поля в точке располоприемной катушки для установления Ю жения основной приемной катушки 4,компенсации.и измерений амплитуды равна величинеполя и опорной приемной катушки, М Мкоторая вместе с основной служит Х:Ь К(,)-ф.2) = ,.(2)2 Тдля измерений разности между фазамисуммарных полей системы генератор а в точке расположения опорной при. -емной катушки 5 - величине1-й"( (и"и "кю 3- ,на фиг.2 - номограмма зависимости " возбуждаемое в воздухе23амплитуды суммарного поля ВЫ в точке расположения основной приемнойкатушки, выраженной в относительных тушки 4/единицах - в долях кваэистационар (, и ( - расстояния между опорнойного поля, возбуждаемого в воздухе прие ной катушкой 5 и со-основной генераторной катушкой, исдвига Фаз ф между суммарными по- ответственно катушками 1лями в основной и опорной приемныхФкатушках, от модуля ) К(, К - вол О Ъ(К:е" -1 К).)новое число, и аргумента Ч волно- (4)вого числа. (=ь,4, , ,)Посредством скважинных измеренийопределяются величина /д Ь(, выра 55 жающая в долях М/2 Л амплитуду осевой составляющей магнитного поля вкатушке 4, и фазовый сдвиг междусуммарными полями, фиксируемыми основной и опорной приемными катушками, равныйф с(Г- Х игя" Н (5)