Устройство для скважинной геоэлектро-разведки

1.е Ч еО П И С А Н И Е (и 1 798539ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советски кСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М. Кл.013/18 Гоаударственный комитет по делам изобретений и отнрытнй(71) Заявитель Московский ордена Трудового, Красного Знамени геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКВАЖИННОЙ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ Изобретение относится к скважиннымгеофизическим исследованиям и может быть использовано, например, при измерении выл ванных потенциалов в скважинах.Известны устройства для измерения,вызванных потенциалов в скважинах, содержащие скважинный зонд, токовые линии, связанные с токовыми электродами зонда, измерительные линии, подключенные к измерительным электродам зонда, и наземную панель, содержащую блок питания, формирователь однопо. лярных прямоугольных импульсов, измерительный преобразователь, компенсатор поляризациии регистратор 11.Известны также устройства для измерения15 потенциалов, дополнительно содержащие авто. матический регулятор тока питания токовых электродов зонда, позволяющий стабилизиро" вать разность потенциалов кажущегося сопротивления на измерительных электродах зонда и измерять относительные вызванные по.тенциалы 21.Недостатком известных устройств является то, что поля-помехи ЬО, (самопроизвольная 2поляризация скважины, поляризация иэмерительных электродов, блуждающие токи ит,д,), всегда присутствующие в измерительнойразности пбтенциалов, Ъносят значительнуюпогрешность в результаты измерений;:ЬО Фл Оизмеряемое дал "Оп фгде ЬО,- разность потенциалов вызванной поляризации,Для учета этой погрешности приходитсяраздельно регистрировать Ь О , измеряемоепри различных полярностях питающего токаи совместной их обработкой исключать влия.ние помех. В этом случае, когда помехаимеет изменяющуюсяво времени составляющую, ее учет при использовании указанныхустройств вообще не предоставляется возможным,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устроиство,которое содержит зонд, измерительные и пи.тающие линии, связи между электродамизонда и электронной частью, и электроннуючасть, состоящую из источника питания, фор.мирователя прямоугольных импульсов, перек39 4равляющий вход к выходу логического временного блока, дополнительно введен автоматический компенсатор помех. Сигнальный входуказанного компенсатора подключен к управляющему выходу измерительного преобразователя,управляющий вход . к выходу логическоговременного блока, а один из выходов соединен с регистратором, другой выход - с управляющим входом компенсационной схемы,Указанный компенсатор содержит переключатель входов компенсации, два выхода которого нагружены интеграторами, соединеннымисо входами схемы сравнения, подключеннойко входу усилителя ошибки, причем сигнальный и управляющие входы переключателявходов компенсации являются входом, а выходы усилителя ошибки - выходами автоматического компенсатора помех,10 3 7985 лючателя полярности, логического временного блока, измерительного преобразователя и регистратора, Устройство позволяет измерить выэваннь 1 е потенциалы при чередующейся полярности питающих испульсов в процессе одного спуско-подъема скважинного снаряда, и,5 таким образом, обеспечивает измерение вызванных потенциалов, свободных от полей- помех, при изменении помех в процессе регистрации каротажной диаграммы 31.Недостатком указанного устройства является неполный учет помех. Во-первых, изучаемой физической характеристикой горных пород в разрезе скважины обычно являются не. вызванные потенциалы АО 60, а кажущаяся 15 полЯРизУемость ,:ДО и/Ь 0, котоРУю пРи использовании данного устройства получают путем деления Ь Оп на величину сигнала ЬОс +ЬОг синхронную с импульсами тока в питающих линиях. Здесь Ь О - разность 20 потенциалов при пропускании тока питания.Таким образом, погрешность определения 1,О связанная с помехой, зависит в этом устройстве от соотношения между Ь Ох и ЬО и может быть весьма большой. Во-вто рых, поскольку процессы вызванной поляризации не вполне линейны по отношению к напряженности возбуждающего поля, прибольшом уровне помех ЬОкажущаяся поляризуемость, измеренная при различных по- З 0 лярностях питающего тока, может оказаться искаженной нелинейными эффектами за счет значительной разницы между (ЬОхс +БОИ )СЬОкс ЬОп )Цель устройства - повышение точности З 5 измерения путем исключения нестационарных помех.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для скважинной геоэлектрораз.ведки, содержащее генераторный блок, вклю.чающий последовательно подсоединенные источник питания, регулятор тока, формирователь прямоугольных импульсов и переключатель полярности, логический временный блок, подсоединенный к управляющим входам формирователя прямоугольных импульсов и переключателя полярности, токовые электроды, подклю. ченные через линию связи к выходу переклю чателя полярности, измерительный блок, содержащий измерительный преобразователь из 50 мерительные электроды; один из которь 1 х через линию связи и компенсационную схему, а другой - через линию связи - подключены ко входу измерительного преобразователя, регистратор, соединенный с выходами измеритель 55 ного преобразователя и с одним из выходов регулятора тока, причем управляющий выход измерительного преобразователя подключен к управляющему входу регулятора тока, а упНа чертеже схематически изображено предлагаемое устройство,Устройство содержит скважинный зонд 1,состоящий из токовых электродов 2,3 и измерительных электродов 4,5, питающие линииб, измерительные линии 7, соединяющие элект.роды зонда с электронной частью 8. Электрон.ная часть содержит генераторный измеритель/ный блоки, логический блок и автоматический компенсатор помех, Генераторный блок 9состоит из источника 10 питания, автоматического регулятора 11 тока питания, формирователя 12 прямоугольных импульсов, переключателя13 полярности, причем к двум последнимподсоединен логический временный блок 14,измерительный блок 15 состоит из измерительного преобразователя 16, регистратора 17 икомпенсационной схемы 18, Автоматическийкомпенсатор 19 помех состоит из переключателя 20 входов компенсатора, интегратора 21 и22, схемы 23 сравнения и усилителя 24 сигнала ошибки. Выход источника 10 питания соединен с токовым входом автомагического регулятора 11 тока питания, управляемый входрегулятора 11 тока соединен с выходом канала кажущегося сопротивления КС измерительного преобразователя 16, измерительный выход регулятора 11 тока с одним из входов, регистратора 17, а токовый выход . со входомформирователя 12 прямоугольных импульсов,другой вход которого подключен к одномуиз выходов логического временного блока14, а выход - ко входу переключателя 13 по.лярности, управляющий вход которого соединЕнс одним из выходов логического временногоблока 14, а выход нагружен на питающие линии зонда 6. Измерительные электроды зонда4,5 через измерительные линии 7 и компенсационную схему 18 соединены со входом измерительного преобразователя 16, управляемый798539 орректор М.Вигула Кугры шева едаксное каз и по0354 Филиал ППГ 1 "Патент", гУжгород, ул.Проектная 011/51ВНИИ Госуд делам Москва Составитель В,Зве Техред М, Голинка Тираж 743рственного комитет зобретении и открьЖ, Раушская наб539 6на управляемый вход автоматического регулятора 11 тока питания, обеспечивающий путемрегулирования тока питания постоянство этогонапряжения в процессе измерения, и на входпереключателя 20 входов компенсатора, который, в зависимости от полярности тока питаниязонда, в соответствии с управляющими сигиа.лами от логического временного блока 14,направляет разность потенциалов в,канале КСчерез интеграторы 21 и 22 на различные входысхемы 23 сравнения. Сигнал ошибки, пропорциональный осредненному эа время интегрирования значению помехи дОп усиливается усилителем 24 сигнала ошибки, с которого поступа.ет на один из входов регистратора 17 и навход компенсационной схемы 18, которая вво.дит этот сигнал в измерительные линии зондатаким образом, чтобы результирующий уровеньпомехи на входах схемы сравнения был мень.ше ее порога чувствительности,Автоматический регулятор 11 тока питанияможет быть выполнен в виде электронноуправляемого регулируемого сопротивления,переклю.чатель 20 входов компенсатора - в, виде двух.позиционного ключа на репейных или полупроводниковых элементах, интеграторы 21 и 22в виде интегрирующих йС-цепочек, схема 23сравнения и усилитель 24 сигнала ошибкив виде операционного усилителя постоянноготока, компенсационная схема 18 в виде сба.лансированного резисторного моста, в однуиз диагоналей которого включен выход усили.теля ошибки, а другая диагональ включена вразрыв одной из измерительных линий 7.Сигнал, измеряемый зондом электричес.кого каротажа, описывается основными уравнениями:цЬ кспитгде Р кажущееся удельное электрическоеРсопротивление пород;1;., ток питания зонда;К -постоянный коэффициент зонда;ЬО -разность потенциалов на измерительныхэлектродах зонда, синхронная с импуль.сами тока питания.Очевидно, для устройства, где 6 О, поддер.живается постояннымуравнение можно записатьв виде: ДЦк 5, К к5 798 вход которого подключен к одному из выходов логического временного блока 14,выходы каналов ВП - ко входам регистратора,а выход канала КС . к параллельно соединенным вхо. дам автоматического регулятора 11 тока пита5 ния и переключателя входов компенсатора 20. Управляемый вход переключателя 20 входов компенсатора соединен с одним из выходов лоического временного блока 14,а его выходьг подключены через интеграторы 21 и 22 ко вхо. дам схемы 23 сравнения, выходы которой соеди. иены со входом усилителя 24 сигнала ошиб. ки. Выходы усилителя сигнала ошибки подклю чены к одному из входов регистратора 17 и ко входу компенсационной схемы 18, которая нагружена на измерительные линии зонда,Устройство работает следующим образом.Постоянный ток от источника 10 питания поступает на автоматический регулятор 11 тока питания , где его величина в соответствии с улравляюшим сигналом от измерительного преобразователя 16 регулируется таким обра. зом, чтобы синхронное с импульсами в токо. вых линиях 6 напряжение ЬОк на измеритель. шлх электродах 4,5 зонда 1 сохранялось пос- у 5 тоянным и равным выбранному значению, Ве. личина этого тока регистрируется регистратором 17. Далее ток поступает на формирователь 12 прямоугольных импульсов, который, в соответ. ствии с управляющим сигналом от логического временного блока 4, преобразует его в од. нополярные импульсы заданной скважности и частоты следования, и направляет на переключа. тель 13 полярности. Переключатель 13 поляр. ности, в зависимости от сигнала, поступающего от логического временного блока 14, формиру.35 ет из этих однополярных импульсов цуги (им. пульсы) перемещающегося знака и направляет эти цуги по питающим линиям 6 на токовые электроды 2,3.40Напряжение с измерительных электродов 4,5 зонда 1 по измерительным линиям 7 через компенсационную схему 18 поступает на вход измерительного преобразователя 16, в котором разделяется на два канала; канал КС, напря. 45 жение в котором синхронно симпульсами тока в питающих линиях (ЬО ) и канал ВП, нап. ряжение в котором существует в паузе между питающими импульсами (Ь О, ).Разность потенциалов Ь Ов канале ВП измерительного преобразователя 16 стробируется в паузах меж ду питаюшими импульсамиили по цугам импульсов и поступает на входы регистратора 17 в виде ЬОвп при нескольких различных временах спада (становления), или в виде ЬО и отношения Цап-"ф - при разЬ Ор,личном времени т, та спада (становления). Раэность потенциалов Ь Ос выхода канала КС измерительного преобразователя 16 поступает где К масштабный коэффициент;к - кажущаяся удельная электропроводи.окмость горных пород.Таким образом, значение тока питания зон.да в устройстве пропорционально кажугцейсяудельной электропроводности горных породв окрестностях данной точки скважины.