Способ ядерно-магнитного каротажа и устройство для его осуществления

 

аявитель (Пан ама) (54) СПОСОБ ЯДЕРНО-МАГНИТНОГО КАРОТАЖА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к геофизической разведке и может быгь использовано в ядерно-магнитном каротаже при разведке нефтяных скважин.

Известно устройство ядерно-магнитного каротажа, соцержащее поверхностный блок, состоящий из генератора переменного тока, усилителя и регистратора, и скважинный зонц состоящий из поляризующеприемной катушки, прецусилителя, подклю1О ченного через переключатель к выводам катушки, выпрямитель, соединенный с генератором переменного тока поверхностного блока и через переключатель с вывоцами катушки, при этом электрическое соецине;15 ние скважинного зонда с поверхностным блоком осуществляется через каротажный кабель .

Переменный ток генератора переменного тока поверхностного блока поступает че->о рез каротажный кабель на выпрямитель, с выхода которого поступает через переключатель на поляризующе-приемную катушку и осуществляет поляризацию протонов в воде, нефти и газе, окружающих скважину, После того, как поляриэующий ток был приложен в течение времени, достаточного для создания поляризации протонов (50 мс), ток поляризации отключают и протоны начинают процессировать в магнитном поле земли, навоця ЭДС в поляризующе-приемной катушке. Этот сигнал (с частотой около

2 кГц) усиливается прецусилителем, подается через каротажный кабель на усилитель и резистор. По величине амплитуцы наведенного сигнала, скорости его затухания суцят о виде полезных ископаемых и мощности залежей $1).

Недостатками этого устройства являют» ся малое время поляризации, необходимость частого повторения цикла поляризация-прием, большая требуемая мощность для поляризации протонов, малое время приема сигнала (100 мс) °

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ и устройство яцерно-магнитного каротажа, в котором осуществляют подачу послецпвате3 953 льности сигналов переменного тока от источника питания переменного тока в нагрузку, в качестве которой использован трансформатор с железным сердечником, причем каждый сигнал в последовательности начина-., 5 ется и заканчивается при нулевой амплитуде, запоминание полярности последнего по» лупериодa предыцушего сигнала, запуск последующего сигнала в последовательности с полярностью первого полупериоца противопо-,r0 ложной полярности последнего пот упериода предыпущего сигнала P2), Недостатком известного устройства является относительно большое время, в течение которого осуществляют замыкание r 5 и размыкание трансформаторной нагрузки, связанное с большим временем переходно-. го процесса трансформаторной нагрузки.

Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу ядерно-магнитного каротажа, включаюшему подачу последовательности сигналов переменного тока от источника питания переменного тока в наrpyerg, причем каждый сигнал в последовательности начинается и заканчивается при нулевой амплитуде, запоминание полярности последнего полупериода предыдущего сигнала, запуск последуюшего сиг- З0 нала в последовательности с полярностью первого пот упериода противоположной пс» лярности последнего полупериода предыдушего сигнала, каждый сигнал последовательности содержит нечетное число полу35 периодов переменного тока. Период времени, в течение которого последовательность сигналов переменного тока прикладывают к нагрузке, мал по сравнению с длительностью переходного процесса, требуемой

40 для достижения в нагрузке установивше« гася состояния.

Кроме того, в устройстве для осушествления способа,содержашем поверхностный блок, состояший из источника питания пе-. 45 ременного тока, первого трансформатора, схемы подачи последовательности сигналов переменного тока от источника питания переменного тока к первому трансформатору, скважинный зснд, имеюший поляризуюше-приемную катушку, второй трансформа ар, первичная обмотка которого подключена к вторичной обмотке первого трансформатора поверхностного блока, выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке второго трансформатора, переключатель для подключения поляризуюшь-приемной катушки к выход выпрямителя, а также схему памяти, схемы запуска и отключе999 4 ния последовательности сигналов переменного тока, схема памяти, схемы запуска и отключения последовательности сигналов переменного тока расположены в поверхностном блоке.

На фиг. 1 представлена блоксхема устройства ядерно-магнитного каротажа; на фиг. 2 - упрошенный электрический схематический чертеж, иллюстрируюший переключатель при переходе амплитуды сигнала через нуль между источником питания переменного тока и трансформаторной нагрузкой устройства ядерно-магнитного каротажа; Ha фиг. 3 - сигналы переменного тока, подаваемые через переключатель в трансформаторную нагрузку известного устройства ; на фиг. 4 - петли гистерезиса трансформатора с железным сердечником (В-Н диаграммы), иллюстрирующие увеличение выбросов тока в трансформаторе с железным сердечником, возбуждаемым переменным током в течение рабочих циклов, имеюших длительность, меньшую времени переходного процесса; на фиг. 5 — петли гистерезиса трансформатора с железным сердечником (В-Н диаграммы), иллюстрирующие переход от состояния с первоначальной намагниченностью к стационарному состоянию после возбуждения сигналом переменного така; на фиг. 6 — последовательность сигналов переменного тока, используемых в предлагаемом способе и устройстве; на фиг. 7 — схематический чертеж устройства с переключателем и схемой его управления; на фиг. 8 — схема электронного управления переключателем устройства; на фиг. 9 - 15 - эпюры напряжений на входах и выходах микросхем, ис пользуемых в схеме электронного управления переключателем устройства.

Устройство для осушествления способа содержит поверхностный блок 1, состояший из источника 2 питания переменного тока, первого трансформатора 3, схему 4. подачи последовательности сигналов переменного тока от источника питания переменного тока к первому трансформатору, скважинный зонд 5, имеюший поляризуюше-приемную катушку 6, второй трансформатор 7, выпрямитель 8, rrepeключатель 9 и усилитель 10. Кроме этого, поверхностный блок содержит схему 11 синхронизации, приемник 12 и записываюшее устройство 13, а соединение поверхностного блока с зондом осушествляется каротажным кабелем 14.

Устройство работает следуюшим образом.

5 9539

Сигнал от источника 2 питания пере-. менного тока поступает через схему 4 подачи последовательности сигналов переменного тока на первый трансформатор

3, выходной ток которого через каротажный кабель 14 поступает на второй трансформатор 7 скважинного зонда 5. Выхоцной ток второго грансформатора 7 выпрямляется выпрямителем 8 и поступает на выводы поляризуюше-приемной катушки 6 через to переключатель 9 в моменты времени, когда осуществляют поляризацию протонов окружающего зонд ве цества. Переключатель

9 подключает выводы поляризуюше-приемной катушки 6 к входу усилителя 10 в 15 моменты измерения сигнала прецессии.

Сигнал прецессии с выхода усилителя поступает через каротажный кабель 14 в приемник 12 и фиксируется записывающим. устройством 13. Схема 11 синхронизации го управляет работой переключателя 9. На фиг. 2 показано схематическое подключение источника 2 питания переменного тока через схему 4 подачи последовательности сигналов переменного тока к первому транс- zs форматору 3, выход которого подключен к трансформаторной нагрузке, изображенной в виде резистора 15, нагрузки.

На фиг. 3 показана последовательнссть сигналов, поступающих-на трансформатор в известном устройстве (фиг. 2). При этом сигнал начинается, как правило, с . положительного полупериоца и заканчивается отрицательным полупериоцом и содержит четное числа полупериодов сигнала.

В этом случае происходит перемещение остаточной намагниченности серцечника трансформатора вверх по оси В в гистерезисной диаграмме В-Н (фиг. 4), в результате чего возникают все большие и большие выбросы Н (или тока).

99 налы посжцовательности, поступающие на трансформатор 3.

Электронная схема 17 управления (фиг. 8) содержит компараторы 19 и 20, схемы И 21 и 22, триггеры 23, 24 и

25 и схемы вентиля НЕ/ИЛИ 26.

Эпюры напряжений, получаемые на вы ходах элементов электрснной схемы 17 управления показаны на фиг. 9 — 15. На фиг. 9 показаны эпюры опорного напряжения, поступающего на вход электронной схемы 17 управления, на фиг. 10-эпюры напряжения на выходе триггера 25, на фиг.11 и 12-эпюры напряжений на первом и Вгором выходах триггера 24, на иг. 13 - эпюры выходного напряжени я вентиля 26, на фиг. 14 - эпюры напряжений на выходе триггера 23, а на фиг. 15 — эпюры выхоцного напряжения электронной схемы

17 упоавления

Прецлагаемые способ и устройство позволяют повысить быстродействие и надежность работы устройства,что повышает точность измерений при поиске полезных ископаемых, в том числе воды, нефти, га: за и сокращает затраты при их поиске. начинается и заканчивается при ну левой амплитуде, запоминание полярности последнего полупериода предыдущего сигнала, за пуск последующего сигнала в послецовате.льности с полярностью первого щолупериода противоположной полярности послецнего полупериоца предыдущего сигнала, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстроцействия и надежности, каждый сигнал последовательности содержит нечетное число полупериодов переменного тока.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что периоц времени, в тьчение которого последовательность сигналов переменного тока приклацывают к íàò рузке, мал по сравнению с длительностью переходного процесса, требуемой для цостижения в нагрузке установившегося состояния.

3. Устройство цля осуществления способа по пп. 1 и 2, содержащее поверхностный блок, состоящий из источника питания переменного тока, первого транс/. Переход от состояния с первоначальной намагниченностью Р серцечника трансформатора K установившемуся режиму пока» зан на гистерезисной циаграмме (фиг. 5). м

На фиг. 7 схематически показаны функциональные особенности схемы подачи последовательности сигналов переменного тока от источника питания переменного тока к первому трансформатору. Источник

2 питания переменного тока 2 подсоединен к первому трансформатору 3 через простой переключатель 16 схемы 4 подачи последовательности сигналов переменного тока, которая снабжена электронной схемой 17 управления. Электрснная схема управления реагирует на опорное напряжение, подучаемое от источника 18 опорного напряжения, и предыдущие сигФормула изобретения

1. Способ ядерно-магнитного каротака, включающий подачу последовательности сигналов переменного тока от источника питания переменного тока в нагрузку, причем каждый сигнал в последовательности

7 9

Форматора, схемы подачи последователь: ности сигналов переменного тока от источника литания переменного тока к первому трансформатору, скважинный зскд, имеккци и поляризующе-приемную катушку, второй трансформатор, первичная обмотка которого подключена к вторичной обмотке первого трансформатора поверкностного блока, выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке второго трансформатора, переключатель для подключения поляризуюше-приемной катушки к иыходу вмтрямителя, а также схему памяти, схе53999 8 мы запуска и отключения последовательности сигналов переменного тока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что схема памяти, схемы запуска и отключения последовательности сигналов переменного тока расположены в поверхностном блоке.

Источники информации, принятые во жимание при акспеотизе

1. Патент США М 3667035, кл, 324-0.5, опублик. 1972.

2. Патент США М 4012712, кл. 324-0 5, опублик. 1977.

953999 фиг.й

Составитель B. Майоршин

Редактор О; Половка Техред А.Бабинец Корректор М. Коста

Закаэ 6320/84 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

1 13035, М осква, 5, Р аушская н аб„д, .4/5

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