Модель однородной анизотропной магнитной среды

 

МОДЕЛЬ ОДНОРОДНОЙ АНИЗОТРОПНОЙ МАГНИТНОЙ СРЕДЫ преимущественно для моделирования задач геофизических методов разведки, состоящая из чередующихся параллельных магнитных и немагнитных прослоев, собранных в блок, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью обеспечения возможности многократного использования модели путем оперативного изменения параметров магнитной анизотропии модели, магнитные прослои выполнены из кольцевых ферритовых сердечников, расположенных плоским основанием на немагнитных прослоях через равные расстояния по шестиугольной сетке. (Л

СОКИ СОВЕТСНИХ

OIINllj

РЕСПУБЛИН

3(50 Е 21 В 47 00 6 01 7 3 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

P (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ )." .,;"

Н ABTOPCHOMY CBMQETEllbCTBV

Фивам (21) 3403134/22-03 (:22) 19.02.82

-(46) 23.08.83. Бюл. Р 31 (72) С.И.Билибин, И.A.Èàðàåâ и М.И.Плюснин (71) Московский ордена Трудового

Красного 3намени геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 622.241(088.8) (56) 1. Кудрявцев Ю.И. Индукционные методы измерения магнитной восприим« чивости,горных пород и руд в естественных условиях. Л, "Недра", 1978, с. 172-.173.

2. Назаров h.A. Исследование зависимости коэффициента анизотропии от текстуры образца. Сборник научных трудов "Рудничная геология, прикладная геофизика, маркшейдерское дело".

Вып. 26. Белгород, "БИОГЕМ", 1978, с. 26-30 (прототип).

„.SU„„1036915 A (54 ) (57) МОДЕЛЬ ОДНОРОДНОЙ АНИЗОТРОП"

HQA МАГНИТНОЙ СРЕДЫ преимущественно для моделирования задач геофизических методов разведки, состоящая из чередующихся параллельных магнитных и .немагнитных прослоев, собранных в блок, отличающаяся тем, что,с целью обеспечения возможности многократного использования модели путем оперативиого Изменения параметров магнитной анизотропии модели, магнитные прослои выполнены из кольцевых ферритовых сердечников, расположенных плоским основанием на немагнитных прослоях через равные расстояния.по шестиугольной сетке.

103б915

Изобретение относится к моделям геологических тел для геофизических методов разведки и может быть исйоль.зовано для экспериментального решения прямых и обратных задач индуктивной электрораэведки и магнитного каротажа сважин.

Известны модели однородных магнитных сред, которые состоят из порошка концентрата магнита с немагнитным наполнителем, предварительно переме.шанными в требуемых для получения заданного значенйя магнитной воспри имчивости пропорциях и сцементированы в блок требуемой формы и размеров (1).

Недостатком этих моделей является то, что они не позволяют моделировать анизотропные магнитные среды.

Наиболее близкой по технической

° сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является модель, состоящая из параллельных чередующихся магнитных и немагнитных прослоев, причем магнитные прослои изготовлены из порошка концентрата магнетита с немагнитным наполнителем, немагнитные, например, из винипласта, а магнитные и немагнитные . прослои сцементированы в блок тре- . буемой формы и размеров. Подбор. значений магнитной восприимчивости модели вдоль и поперек слоистости в указанном случае можно производить заменой магнитных прослоев, изготовляя их заново, предварительно перемешав порошок магнетита с немагнитным наполнителем в других соотношениях (2).

Недостатком этой модели является, во-первых, то, что при ее использовании нельзя в одной и той же модели менять параметры магнитной анизотропии (магнитную восприимчивость вдоль и поперек слоистости ), а необходимо заново изготовлять модель с требуемыми параметрами. Во-вторых, при моделировании задач магнитного каротажа такая модель не дает практической возможности оперативно изме . нять угол наклона ее слоистости относительно оси скважины, так как применение сыпучих материалов для изготовления магнитных прослоев требует обязательного цементирования всей модели в.целом. I .

Цель изобретения - обеспечение возможности многократного использования модели путем оперативного изменения параметров магнитной анизотропии.

Поставленная цель достигается тем, что магнитные прослои выполнены из кольцевых ферритовых сердечников, расположенных плоским основанием на немагнитных прослоях через равные расстояния по шестиугольной сетке.

65 мость значений зс„„„от коэффициента заполнения площади прослоя ферритовыми кольцевыми сердечниками Марки

М2000НМ К20х13хб, где М2000 означает, что магнитная. проницаемость вещества сердечника л = 2000, НМникель-марганцевый сплав, К20х13хб кольцевой сердечник с внешним диаметром 20 мм, внутренним диаметром

13 мм и толщиной б мм.

На фиг. 1 представлена схема расположения ферритовых кольцевых сердечников в магнитном прослое, где

° . A - ферритовый кольцевой сердечник, .  — немагнитный прослой, R †. Расстоя5 ние между соседними сердечниками; на фиг.. 2 — зависимость значений магнитной восприимчивости магнитного прослояХ„„„от коэффициента заполнения площади йрослоя ферритовым материа10 лом К,. на фиг. 3 - пример использования модели анизотропного магнитного пласта большой мощности, пересеченного скважиной.

Физические основы использования 5 предложенной модели следующие.

Известно, что магнитная aocnpwMчивость анизотропных сред вдоль сло« и тости зе„ и поперек нее эс,, а также коэффициент анизотропии Л определя0 ются следующим обРазом:

=..-„„;,=; ..l(-..«-;)) л= + „(-v ), где Эа — магнитная восприимчивость м магнитного прослоя (СИ )у

Vg = h (hq+ h )- относительное объемйое содержание магнитных прослоев;

h — толщина отдельного магнит2

30 ного прослоя;

h — толщина отдельного немаг1 нитного прослоя.

Из приведенных формул видно,что ..

,магнитные параметры анизотропных

35 сред можно подбирать, изменяя магнит ную восприимчивость магнитных прослоев, а также изменяя их относительное объемное. содержание.

С другой стороны, эксперименталь"

40 но установлено, что плоский слой ферритовых кольцевых сердечников, расположенных через равные расстояния по шестиугольной сетке (Фиг.1otf имеет значение магнитной восприимчи45 вости того же порядка,. что и железис тые кварциты. Изменяя расстояния между отдельными Ферритовыми элементами и определяя магнитную восприимчнвость элементарного магнитного прослоя, можно построить градуиро50 вочную зависимость значений магнит° ной восприимчивости этого магнитного прослоя от расстояния R или от коэффициента заполнения площади прослоя

К ферритовыми кольцевыми сердечни55 ками. На фиг. 2 приведена зависи-;

1036915 4

При изменении К от 0,05 до

0,58 магнитная восйриимчивость изменяется от 1 до 21 СИ.

Магнитную восприимчивость элементарного магнитного прослоя можно определять следующим образом.

Его помещают в однородное магнитное поле, причем плоскость прослоя совпадает с направлениям силовых линий, производят измерения величины магнитного поля над пластиной и величины. магнитного поля в этой же точке без нее и,цалее, зная геометрические условия измерений, по известным формулам рассчитывают ве- личину .„, . Экспериментально уста.новлено, что при размещении ферритовых кольцевых сердечников плоским слоем через равные расстояния по шестиугольной сетке, магнитная вос-. . приимчивость такого прослоя одинакова по любому йаправлению. устанавливая различные значения. h, h2 и

В,можно варьировать параметрами магнитной аииэотронии модели.

Предлагаемая модель содержит чередующиеся магнитные и немагнитные прослои, собранные в блок требуемой

Формы и размеров. Магнитные прослои состоят из ферритовых кольцевых сердечников, их размеры выбраны исходя Иэ масштаба моделирования так, чтобы их толщина была того же порядка, что и мощность магнитных пропластков.моделируемой геологической cpeW, а внешний диаметр не пре восходил 25 мм. В .противном случае модель становится макронеоднородной, что существенно влияет.на результаты измерений при дальнейшей работе с ней-. Элемент модели, состоящий из магнитного и немагнитного прослоев, представляет собой пластину требуемой Форьы и размеров толщиной h„ иэ немагнитного. материала, на которой через равные расстояния R no шестиугольной сетке размещены Ферритовые кольцевые. сердечники толщиной

h2- Форма модели в целом и, следовательно, каждого отдельного ее элемента зависит от типа моделируемого геологического тела, а размеры зависят от типа и геометрии дальнейших измерений на модели, масштаба моделирования и критериев подобия. Величины h1 h2 и R определяют значения магнитйой восприимчивости модели вдоль и поперек слоистости„ поэтому изменяя расстояния

R между ферритовыми кольцевыми сердечниками можно в одной и уой же модели, оперативно изменять магнитные параметры модели .в .целом.

В процессе моделирования воздействуют на модель переменным электромагнитным полем и проводят его измерения, причем характер поля и методика его измерения зависят от решаемой геофизической задачи . В качестве примера использования на фиг. 3 приведена модель анизотропного магнитного пласта большой мощности пересеченного скважиной и показана блок-схема измерений. В скважине, находящейся в центре модели

)5 1, движется зонд магнитного карота-жа 2, вход которого подключен к источнику .3.питания, .а выход — R регистратору 4. При моделировании магнитного каротажа с двухкатушеч © ным индукционным зондом длиной

10 см-модель представляет собой ..блок размером 50х50х25 см с отверс,. тием диаметром 2,5 см (масштаб моделирования 1:3 ), имитирующим

: скважину, в центре. Модель собирается.из отдельных элементов 25х50 см.

При расстоянии R 7 мм между сердечниками марки М2000НМ К20х13хб, толщине магнитных прослоев б мм и немагнитных 5 мм параметры магнитной анизотропии модели следующие: Ж»=

2 1 сн з = 0,8 си, А =2,8.

Геометрические размеры модели выбраны с обеспечением необходимой глу: бинности исследований: более 1,2

35. длины зонда в радиальном направлении и более 3 длин зонда в направлении оси скважины. Смещением всех элементов относительно друг друга на постояннуи величину достигается

4{) изменение угла наклона слоистости.

Поочередно изменяя значения магнит.ной анизотронин, углы наклона слоистости и диаметр скважины,. получают зависимости показаний зонда магнитного каротажа от указанных параметров, которые в дальнейшем используют при интерпретации геофизических данных.

Преимущества предложенной моделипо сравнению с известной заключаются, во-первых, в том, что отпадает необходимость изготовления моделей анизотропных магнитных сред иэ ,сыпучих мелкодисперсных материалов, во-вторых, возникает возможность

55;многократного использования модели, оперативно изменяя в ней параметры магнитной анизотропии.

1036915 0мп,вд И

В б

Составитель A.Íàçàðåòîâà

Редактор Т.Кугрышева Техред О.Неце Корректор С. Шекмар

Заказ 5965/33

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Э

f6

14

12

l/V

of 0Z Op OW о об Фиг.8

Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5