Устройство для магнитного каротажа

(5 С ТЕН его ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ОПИСАНИЕ ИЗн двтвкномм свидатипьс(7) Днепропетровский ордена Трудово го Красного Знамени государственный университет нм. 300-летия воссоединения Украины с Россией(53) 550.83(088.8)56) 1. Патент США Ф 2018080, кл. 324-5, опублик, 935.2, Арш Э. И. Автогенераторные методы и средЧтва измерений. М., "Ма шиностроение", 979, с. 155-157 (про тотип). 4)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОГ КАРОТАЖА, содержащее скважинный снаряд, состоящий из индуктивного датчика и прижимного электромагнита и подключенный через каротажный кабель кназемному блоку преобразования и регистрации сигнапа, содержащему схемууправления прижимным электромагнитом,соединенную через каротажный кабельс прижимным электромагнитом, измерительный низкочастотный автогенератор, выход которого соединен с первым входои индикатора н с первым входои смесителя, опорный автогенератор,выход которого соединен с вторыми входаии индикатора и смесителя, третийвход последнего соединен с выходомотметчика метража, а выход черездвухполюсный.переключатель - с входоимагнитного запоминающего устройства,соединенного также по входу через другой полюс двухполюсного переключателяс выходом кодера, а по выходу - свходом магнитного воспроизводящего устроиства, входящего в состав блока обработки сигнала, содержащего также первый низкочастотный фильтр, модулятор и второй низкочастотный фильтр, включенные последовательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства и входом записи преобразователя частота " код, а также узкополосный фильтр и первый амплигудный детектор, включенные последовательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства и входои отиетчика преобразователя частота - код, выход которого соединеи с входом вычислительного блока, о т л и ч а ю щ е - е с я теи, что, с целью повышенияего чувствительности, блок преобразования и регистрации. сигнала содержит второй амплитудный детектор, третий низкочастотный фильтр, частотный де- . тектор и умножитель добротности, со-. держащий отрицательную.индуктивность с входом управления, и конденсатор, резистор обратной связи с вхо дом управления,.аттенюатор, нелиней ный элемент и цепь автосмещения, при этом отрицательная индуктивность и конденсатор соединены между собой и через каротажный кабель с индуктиви датчиком, образуя колебательный кои тур измерительного автогенератора, выход которого соединен с входом управления отрицательной индуктивности через второй амплитудныи детектор, а нелинейный элемент соединен через цепь автосмещения с корпусом и соединен после;,овательно с резистором обратной связи, образуя цепь, соединенную с колебательным контурои,. при этом резистор обратной связи шунтирован аттенюатором, а1130819вход управления соединен с, вы- тотный фильтр и частотный деходом смесителя через низкочас- тектор.4Изобретение относится к геофизике, а именно к магнитным измерениям в скважинах, и предназначено для карота. жа месторождений руд черных металлов и других полезных ископаемых, 5Известно устройство для каротажа, содержащее наземную часть и скважинный снаряд, соединенные каротажным кабелем. Йаземная часть содержит ав- тогенератцр с колебательным контуром,1 катушка индуктивности которого включена в цепь обратной связи автогенератора. Параметрический индуктивный датчик скважинного снаряда включен в колебательный контур автогеиератора. 15 наземной части 13 .Недостатком данного устройства является низкая чувствительность и трудности обработки сигнала из-за использования стрелочного индикатора, 20Наиболее близким по технической сущности к изобретению является, устройство для ьагнитного каротажа, содержащее скважинный снаряд, состоящий из индуктивного датчика и прижим ного электромагнита и подключенный через каротажный кабель к наземному блоку преобразования и регистрации сигнала, содержащему схему управления прижимным электромагнитом, соедипенную через каротажный кабель с ,прижимным электромагнитом, измерительный низкочастотный автогенератор, выход которого соединен с первым входом индикатора и с первым входом сме- З 5 сителя, опорный автогенератор, выход которого соединен с вторыми входами индикатора и смесителя, третий вход которого соединен с выходом отметчика метража, а выход через двухполюс О ный переключатель соединен с входом магнитногс запоминающего устройства, соединенным также по входу через дру- . гой полюс двухполюсного переключателя с выходом кодера, а по выходу - с щ входом магнитного воспроизводящего устройства, входящего в состав блока обработки сигнала, содержащего также 2первый низкочастотный фильтр, модулятор и второй низкочастотный фильтр, включенные последовательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства и входом записи преобразо вателя частота - код, а также узкополосный фильтр и первый амплитуд-ный детектор, включенные последовательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства и входом отметчика преобразователя частота - код, выход которого соединен с входом вычислительного блока 123.Недостатком известного устройства является низкая чувствительность иэза малого перекрытия по частоте низкочастотного колебательного контура,Цель изобретения - повышение чувствительности.указанная цель достигается тем, что в устройстве для магнитного каротажа, содержащем скважинный снаряд, состоящий из индуктивного датчика и прижимного электромагнита и подклю ченный через каротажный кабель к наземному блоку преобразования и регистрации сигнала, содержащему схему управления прижимным электромагнитом, соединенную через каротажный кабель с прижимным электромагнитом, измерительный низкочастотный автогенератор, выход которого соединен с первым входом индикатора и с первым входом смесителя, опорный автогенератор, выход которого соединен с вторыми входами индикатора и смеситегл, третий вход последнего соединен с выходом отметчика метража, а выход через двухполюсный переключатель - с входом магнитного запоминающего устройства, соединенного также по входу через другой полюс двухполюсного переключателя с выходом кодера, а по выходу - с входом магнитного воспроизводящего устройства, входящего в состав блока обработки сигнала, со" держащего также первый низкочастотный фильтр, модулятор и второй низко113 частотный фильтр, включенные после= довательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства и входом записи преобразователя частота - код, а также узкополосный фильтр и первый амплитудный детектор, включенные последовательно между выходом магнитного воспроизводящего устройства.и входом отметчика преобразователя частота - код, выход которого со единен с входом вычислительного блока, блок преобразования и регистрации сигнала содержит второй амплитудный детектор, третий низкочастотный фильтр, частотный детектор и умно.5 житель добротности, содержащий отрицательную индуктивность с входом управленияи конденсатор, резистор обратной связи с входом управления, аттенюатор, нелинейный элемент и 20 цепь автосмещения, при этом отрицательная индуктивность и конденсатор соединенымежду собой и через каротажный кабель с индуктивным датчиком, образуя колебательный контур нзмери тельного автогенератора, выход которого соединен с входом управления отрицательной индуктивности через второй амплитудный детектор, а нелинейный элемент соединен через цепь авто- О смещения с корпусом и соединен последовательно с резистором обратной связи, образуя цепь, соединенную с колебательным контуром, при этом резистор обратной связи шунтирован аттенюато 35 ром, а его вход управления соединен с выходом смесителя через третий низкочастотный фильтр и частотный детектор. 4 ОНа чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит скважинный снаряд 1, наземный блок 2 преобразо вания и регистрации сигнала и блок 3 обработки сигнала. Скважинный снаряд 1 состоит иэ индуктивного датчика 4 и прижимного электромагнита 5, подключенных к выходу скважинного снаряда и через каротажный кабель 6 к наземному блоку 2 преобразования и ре- гистрации сигнала, который содержит схему 7 управления электромагнитом, опорный, автогенератор 8 с частотойб),55 измерительный автогенератор 9 с частотой сд 4 индикатор 10, смеситель 11, отметчик 12 метража, двухполюсный 0819 4переключатель 13 кодер 14, второй амплитудный детектор 15, третий низкочастотный фильтр 16., частотный детектор 17, умножитель 18 добротности, который .содержит коцебательный контур 19, образованный нз управляемой отрицательной индуктивности 20, конденсатора 2 и индуктивного датчика 4, управляемый резистор 22 обратной связи, эашунтированный.аттенюатором 23, нелинейный элемент 24 цепь 25 автосмещения, магнитное запомиьающее устройство 26Блок обработки сигнала 3 содержит устройство 27 воспроизведения магнитной записи, первый низкочастотный фильтр 28, модулятор 29, второй.низкочастотный фильтр 30, узкополосный фильтр 31, второй амплитудный детектор 32, преобразователь частота - код 33 и вычислительный блок 34.Устройство для магнитного каротажа работает следующим образом. Иеред началом измерений индуктивный датчик 4 находится вне скважины. С помощью индикатора 10 устанавливают 11 61нудь прибора подстройкой частоты из измерительного автогенератора 9 на частоту опорного автогенератора 8, частота которого. стабилизирована. С помощью аттенюатора 23 устанавливают требуемую величину добротности измерительного автогенератора 9, включают на несколько секунд магнитное запоминающее устройство 26, фиксируют нулевые показания прибора. Устанавливают двухполюсный переключатель 13 в положение, при котором вход магнитного запоминающего устройства 26 соединен с кодером 14, который фиксирует код каротируемой скважины. Затем, двухполюсный переключатель 3 возвращают в исходное положение. Для производства каротажа скважинный снаряд 1 опускают на каротажном кабеле 6 на дно скважины, включают прижимной электромагнит 5 с помощью схемы 7 управления электромагнитом, включают устройство намоткикабеля и магнитное запоминающее устройство 26 н записывают сигналы опорного и и мерительного автогенераторов 8 и 9. Одновременно записывают сигналы отметчика 12 метража представляющего собой генератор, торый кратковременно ( до 100 мсвключают через каждый метр глубины скважины с помощью блок-контакта устройства намотки кабеля.Частота колебаний отметчика 12 метража выбирается более высокой, чем частота опорного автогенератора 8. Сйгналы от опорного н измерительного автогенераторов 8 и 9 и отметчика 12 5 метража подают на вход магнитного запоминающего устройства 26 через смеситель 11. Прн движении вдоль оси скважины после индуктивного датчика взаимодействует с рудными пластами, пересекаемыми скважиной, и величина его индуктивности зависит от магнитных и электрических свойств горных пород.Управляемая отрицательная индуктив 15 ность 20, включенная последовательно с индуктивным датчиком 4 увеличивает коэффициент перекрытия по частоте измерительного автогенератора 9, поры. шая чувствительность устройства. Ум- О ножитель 18 добротности с управляемым резистором 22 обратной связи увеличивает добротность колебательной системы измерительного автогенератора 9, что способствует увеличению чувствительности устройства при значительной величине электропроводности пород. Перекрестные обратные связи с выхода измерительного автогенератора 9 через второй амплитудный детектор ЗО 15 на вход управления управляемой отрицательной индуктивности 20 и с выхода третьего низкочастотного фильтра 16 через частотный детектор 7 на вход управления управляемого З 5 резистора 22 обратной связи умножителя 18 добротности повышает чувствительность устройства, снижая погрешность от взаимовлияния магнитных и злектропроводных свойств горных 40 пород.Частота колебаний измерительного автогенератора 9 изменяется под воздействием изменений индуктивности и индуктивного датчика. Частота коле баний опорного автогенератора 8 остается неизменной. Поспе выхода скважинного снаряда 1 иэ устья скважины устройство включают, накопив таким образом записи результатов каротажа 50 ряда скважин (например, на одной кассете могут быть записаны результаты каротажа 40 скважин), приступают в лабораторных условиях к обработке сигналов, 55Блок 3 обработки сигнала имеет два канала; канал записи полезного сигнала и канал отметчика событий.где с.о, О- резонансная частота при- изменение индуктивностипод воздействием среды. Сигнал отметчика 12 метража от устройства 27 воспроизведения магнитной эалиси поступает на узкополосный фильтр 31, настроенный на частоту(дою отметчика 12 метража. Одновременно записанные от измерительного и опорно. го автогенераторов 9 и 8 сигналы поступают на модулятор 29 через первый низкочастотный фильтр 28, Поскольку частота Цвыбрана,выше частоты . с)г опорного автогенератора 8, то сигнал с частотой мом первым низкочастотным фильтром 28 к входу модулятора 29 не пропускается. В модуляторе 29 ток содержит постоянную составляющую, составляющие Ы и ог , их вторые гармоники 2 сд, и 2 о) и две боковые частоты: нижнюю ( 1 -с.3,) и верхнююЫ + +с 3,) . При равенстве частот измерительного и опорного автогенераторов 9 и 8 в спектре колебаний боковые составляющие отсутствуют, и на выходе второго низкочастотного фильтра 30 напряжение равно нулю. В процессе измерений под действием положительных приращений индуктивности индуктивного датчика 4 частота колебаний с,), измерительного автогенератора 9 уменьшается, отклоняясь от частоты сЭ опорного генератора 8. Приращение частоты обусловливает появление в спектре модулированного колебания боковых составляющих, из которых используется нижняя, содержащая разность сд -сЗ), При записи напряжений частот с,) и с ) в процессе измерений неравномерность скорости движения магнитной ленты в запоминающем устройстве (явление детонации) в одинаковой мере воздействует на оба колебания. При этом разность частот Ы- сд,) остается неизменной при колебаниях скорости магнитной ленты.Коэффициент перекрытия по частоте резонанса в 1.С-контурах выражается формулойПри последовательном включении вконтур отрицательной индуктивностикоэффициент перекрытия по частотеопределяется формулойгде сд" - резонансная частота контура 1 б с отрицательной индуктйвностьв.Из (2) следует, что при 1.; - 1+ + д 1-, Эт -в ж т.е. очевидно что вф ю ф а 1. д, и,спедовательио,) . ), Прн наличии в контуре отрицательной нндуктив" 1 ности при равных воздействиях магнитной среды изменение резонансной частоты увеличивается. Увеличение коэффициента.перекрытия по частоте.объясняется уменьщением начального эначе- о ния индуктивнасти контура при включении в контур отрицательной индуктивности. Умножитель:18 добротности, компенсирующий влияние электропровод- ности. контролируемой. среды, работает в стабильном режиме, так как требования к избирательности, ограничиваются величиной эффективной добротности порядка Я ,р50-100, что позволяет с помощью амплитудного детектора измери;ь величину электропроводности среды и осуществить снюкение.корреляционных связей.мезщу реактивной и активной частями внесенного в контур сопротивления, выделяя сигнал, пропорциональный магнитным свойствам среды.Изобретение новывает чувствительность магнитного каротааа .благодаря . увеличению диапазона перекрытия по частоте резонанса колебательного контура, позволяющему увеличить измене" нее резонансной частоты при равных воздействиях магнитной среды.