RU2762821C1 - Device for measuring magnetic susceptibility and electrical conductivity of rocks in wells - Google Patents

Abstract

FIELD: geophysics.

SUBSTANCE: SCOPE of application: the invention is used in geophysics and is intended for measuring the magnetic susceptibility and electrical conductivity of rocks during geophysical studies in wells. The device contains a ferroprobe, a measuring circuit of a magnetometer, magnetizing and compensating coils and other blocks. It differs in that a second magnetizing coil and a second compensating coil are additionally introduced into it, wound respectively on top of the first magnetizing and compensating coils, a second multipolar current shaper, two analog keys, a frequency divider, a bandpass filter, a phase shifter are connected to the output of the measuring circuit of the magnetometer, while the second magnetizing and compensating coils are connected in series and connected to the output of the second multipolar current shaper, the input of which in turn is connected to the frequency divider through one of the analog keys, and the first multipolar current generator is connected to another output of the frequency divider via another analog key.

EFFECT: implementation of the claimed solution is an increase in the efficiency of measuring the electrical conductivity of rocks.

1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к скважинной геофизике и предназначено в частности для выделения участков горных пород, не обладающих магнитной восприимчивостью и электропроводностью на действующих горных предприятиях, занимающихся добычей минералов обладающих такими свойствами. Может использоваться при поиске бериллов и изумрудов и др.The proposed invention relates to borehole geophysics and is intended, in particular, to identify areas of rocks that do not have magnetic susceptibility and electrical conductivity at operating mining enterprises involved in the extraction of minerals with such properties. It can be used when searching for beryls and emeralds, etc.

Известное устройство для измерения магнитной восприимчивости и электрической проводимостью [1]. Данное устройство обладает низкой чувствительностью и предназначено для использования на железорудных месторождениях.A known device for measuring magnetic susceptibility and electrical conductivity [1]. This device has low sensitivity and is intended for use in iron ore deposits.

Известно устройство для измерения электропроводности горных пород [2]. Данное устройство не позволяет с достаточной чувствительностью измерять магнитную восприимчивость горных пород.Known device for measuring the electrical conductivity of rocks [2]. This device does not allow measuring the magnetic susceptibility of rocks with sufficient sensitivity.

Наиболее близким техническим решением к данному предлагаемому изобретению является устройство [3]. Устройство содержит намагничивающую и компенсирующую катушки, феррозонд, измерительную схему магнитометра, два аналоговых запоминающих устройства, суммирующий и вычитающий усилители.The closest technical solution to this proposed invention is the device [3]. The device contains a magnetizing and a compensating coil, a flux gate, a measuring circuit for a magnetometer, two analog memory devices, a summing and subtracting amplifiers.

Устройство не предназначено для измерения электропроводности горных пород.The device is not intended for measuring the electrical conductivity of rocks.

Устройство для измерения магнитной восприимчивости и электропроводности горных пород в скважине, содержащее в скважинном приборе первый формирователь разнополярного тока, первую намагничивающую катушку, намотанную на ферритовом сердечнике, первую компенсирующую катушку, феррозонд, два аналоговых запоминающих устройств, суммирующий и вычитающий усилители, синхронный детектор в него дополнительно введены вторая намагничивающая и вторая компенсирующая катушки, намотаны соответственно поверх первых наматывающей и компенсирующей катушек, второй формирователь разнополярного тока, два аналоговых ключа, делитель частоты, блок управления, а также полосовой усилитель, фазовращатель, подключенные к выходу измерительной схемы, при этом вторые намагничивающая и компенсирующая катушки соединены последовательно и подключены к выходу второго формирователя разнополярного тока, вход которого в свою очередь через один из аналоговых ключей подключен к выходу делителя частоты, а вход первого формирователя разнополярного тока через другой аналоговый ключ подключен к другому выходу делителя частоты, причем блок управления управляет работой аналоговых ключей, а также своевременным включением аналоговых запоминающих устройств, установленных на выходе измерительной схемы магнитометра.A device for measuring the magnetic susceptibility and electrical conductivity of rocks in a borehole, containing in a borehole tool a first generator of a bipolar current, a first magnetizing coil wound on a ferrite core, a first compensating coil, a flux gate, two analog memory devices, summing and subtracting amplifiers, a synchronous detector into it the second magnetizing and the second compensating coils are additionally introduced, wound respectively over the first winding and compensating coils, the second generator of the bipolar current, two analog keys, a frequency divider, a control unit, as well as a band amplifier, a phase shifter connected to the output of the measuring circuit, while the second is magnetizing and the compensating coils are connected in series and connected to the output of the second driver of the bipolar current, the input of which, in turn, through one of the analog switches is connected to the output of the frequency divider, and the input of the first driver bipolar current through another analog switch is connected to another output of the frequency divider, and the control unit controls the operation of the analog switches, as well as the timely switching on of analog storage devices installed at the output of the measuring circuit of the magnetometer.

На фиг. 1 изображена конструкция датчика магнитной восприимчивости и электропроводности горных пород.FIG. 1 shows the design of the sensor of magnetic susceptibility and electrical conductivity of rocks.

На фиг. 2 изображена функциональная схема устройства.FIG. 2 shows a functional diagram of the device.

Устройство содержит:The device contains:

1, 2 - первая и вторая намагничивающие катушки1, 2 - the first and second magnetizing coils

3, 4 - первая и вторая компенсирующие катушки3, 4 - the first and second compensating coils

5 - феррозонд5 - flux gate

6, 7 - первый и второй формирователь разнополярного тока6, 7 - the first and second shaper of the bipolar current

8 - измерительная схема магнитометра8 - measuring circuit of the magnetometer

9 - полосовой усилитель9 - band amplifier

10 - фазовращатель10 - phase shifter

11 - синхронный детектор11 - synchronous detector

12, 13 - первый и второй аналоговые запоминающие устройства12, 13 - first and second analog storage devices

14 - вычитающий усилитель14 - subtractive amplifier

15 - суммирующий усилитель15 - summing amplifier

16 - два ключа16 - two keys

17 - делитель частоты17 - frequency divider

18 - кварцевый генератор18 - crystal oscillator

19 - блок управления,19 - control unit,

20 - ферритовый сердечник20 - ferrite core

Устройство работает следующим образом. Первая намагничивающая катушка 1 и соединенная с ней последовательно первая компенсирующая катушка 3 подключены к выходу первого формирователя разнополярного тока. Вторая намагничивающая катушка 2 и соединенная последовательно с ней вторая компенсирующая катушка 4 подключены к выходу второго формирователя разнополярного тока 7, входы формирователей тока через ключи 16 подсоединены к выходам делителя частоты 17, ключи 16 поочередно подключают соответствующие выходы усилителя частоты 17 к входам соответствующих формирователей тока. Для измерения магнитной восприимчивости используется частота около 20 Гц. Для измерения электропроводности - 25-30 кГц, феррозондовый магнитометр 8 при частоте возбуждения феррозонд 250-300 кГц способен измерить оба этих сигнала. На рис. 1 изображена конструкция датчика устройства. Учитывая очень сильное расхождение частот для измерения восприимчивости и электропроводности использование одной намагничивающей катушки затруднительно. С другой стороны измерение обоих этих параметров необходимо производить в одной и той же точке. Применение двух намагничивающих катушек намотанных одна поверх другой позволяет решить эти задачи. Ток в обе катушки подается поочередно через заданный интервал времени, при этом влияние их друг на друга незначительно.The device works as follows. The first magnetizing coil 1 and the first compensating coil 3 connected to it in series are connected to the output of the first bipolar current driver. The second magnetizing coil 2 and the second compensating coil 4 connected in series with it are connected to the output of the second generator of the bipolar current 7, the inputs of the current drivers are connected through the switches 16 to the outputs of the frequency divider 17, the switches 16 alternately connect the corresponding outputs of the frequency amplifier 17 to the inputs of the corresponding current drivers. A frequency of about 20 Hz is used to measure the magnetic susceptibility. To measure electrical conductivity - 25-30 kHz, fluxgate magnetometer 8 at a fluxgate excitation frequency of 250-300 kHz is able to measure both of these signals. In fig. 1 shows the design of the device sensor. Considering the very strong frequency discrepancy for measuring susceptibility and electrical conductivity, it is difficult to use a single magnetizing coil. On the other hand, both of these parameters must be measured at the same point. The use of two magnetizing coils wound one on top of the other allows you to solve these problems. The current is supplied to both coils alternately at a given time interval, while their influence on each other is insignificant.

Количество витков в обеих измерительных катушках очень сильно отличается.The number of turns in both measuring coils is very different.

Компенсирующие катушки компенсируют первичное поле в объеме феррозонда. Измерение магнитной восприимчивости устройством производится аналогично [3].Compensating coils compensate for the primary field in the volume of the flux gate. The measurement of the magnetic susceptibility by the device is carried out in the same way [3].

Во время работы формирователя тока 7 выходной сигнал магнитометра частотой 25-30 кГц через фазовращатель 9 поступает на вход полосового фильтра и далее на сигнальный вход синхронного детектора 11. Этот сигнал пропорционален электропроводности среды. При отсутствии магнитных и электропроводящих объектов напряжения на выходах 21, 22 будут равны нулю. При внесении датчика устройства в магнитную среду будет появляться напряжение на выходе 22, которое зависит от магнитной восприимчивости среды, а если среда электропроводная напряжение будет появляться на выходе 21. Выходные сигналы блоков 11 и 14 подаются на входы аналого-цифрового преобразователя, поочередно оцифровываются и передаются на поверхность известными методами.During the operation of the current driver 7, the output signal of the magnetometer with a frequency of 25-30 kHz through the phase shifter 9 is fed to the input of the band-pass filter and then to the signal input of the synchronous detector 11. This signal is proportional to the electrical conductivity of the medium. In the absence of magnetic and electrically conductive objects, the voltages at the outputs 21, 22 will be zero. When the sensor of the device is introduced into the magnetic medium, a voltage will appear at the output 22, which depends on the magnetic susceptibility of the medium, and if the medium, an electrically conductive voltage appears at the output 21. The output signals of blocks 11 and 14 are fed to the inputs of the analog-to-digital converter, are digitized and transmitted alternately to the surface using known methods.

Источники информацииSources of information

1. Пономарев В.Н., Нехорошков В.Л., Астраханцев Ю.Г. и др. Устройство для измерения магнитной восприимчивости и электрической проводимости. а.с. №40194410.03 1973.1. Ponomarev V.N., Nekhoroshkov V.L., Astrakhantsev Yu.G. and other device for measuring magnetic susceptibility and electrical conductivity. A.S. No. 40194410.03 1973.

2. Мейер В. А. Геофизические исследования скважин. Издательство Ленинградского университета. Стр. 106. 198/с.2. Meyer VA Geophysical research of wells. Leningrad University Publishing House. P. 106.198 / s.

3. Астраханцев Ю.Г., Пономарев В.Н. Устройство для измерения магнитной восприимчивости горных пород, а.с. №2933151994.3. Astrakhantsev Yu.G., Ponomarev V.N. A device for measuring the magnetic susceptibility of rocks, and.with. No. 2933151994.

Claims (1)

Устройство для измерения магнитной восприимчивости и электропроводности горных пород в скважине, содержащее в скважинном приборе: первый формирователь разнополярногого тока, первую намагничивающую катушку, намотанную на ферритовом сердечнике, первую компенсирующую катушку, феррозонд, два аналоговых запоминающих устройства, суммирующий и вычитающий усилители, синхронный детектор, отличающееся тем, что в него дополнительно введены вторая намагничивающая и вторая компенсирующая катушки, намотанные соответственно поверх первых намагничивающей и компенсирующих катушек, второй формирователь разнополярного тока, два аналоговых ключа, делитель частоты, блок управления, а также полосовой усилитель, фазовращатель, подключенные к выходу измерительной схемы, при этом вторые намагничивающая и компенсирующая катушки соединены последовательно и подключены к выходу второго формирователя разнополярного тока, вход которого, в свою очередь, через один из аналоговых ключей подключен к выходу делителя частоты, а вход первого формирователя разнополярного тока через другой аналоговый ключ подключен к другому выходу делителя частоты, причем блок управления управляет работой аналоговых ключей, а также своевременным включением аналоговых запоминающих устройств, установленных на выходе измерительной схемы магнитометра.A device for measuring the magnetic susceptibility and electrical conductivity of rocks in a borehole, containing in a downhole tool: the first generator of a bipolar current, the first magnetizing coil wound on a ferrite core, the first compensating coil, a fluxgate, two analog memory devices, summing and subtracting amplifiers, a synchronous detector, characterized in that a second magnetizing and a second compensating coils are additionally introduced into it, wound respectively over the first magnetizing and compensating coils, a second generator of a bipolar current, two analog keys, a frequency divider, a control unit, as well as a band-pass amplifier, a phase shifter connected to the output of the measuring circuits, while the second magnetizing and compensating coils are connected in series and connected to the output of the second generator of the bipolar current, the input of which, in turn, through one of the analog switches is connected to the output of the frequency divider then, and the input of the first generator of the bipolar current through another analog switch is connected to the other output of the frequency divider, and the control unit controls the operation of the analog switches, as well as the timely switching on of the analog memory devices installed at the output of the measuring circuit of the magnetometer.

Images