SU1079063A1 - Устройство дл измерени параметров залежей подземных минералов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области геофизики и предназначено дл  пр мых измерений глубины залегани , мощности и концентрации подземных минералов , дающих сигнал магнитного резонанса , например воды или нефти, без бурени  скважин. В случае измерени  водоносных слоев изобретение может найти применение в изыскательских работах при строительстве железных дорог, опор линий электропередачи и других сооружений, а также при выборе места дл  эксплуатационных водозаборных скважин.

Известны устройства дл  измерени  параметров залежей подземных минералов , основанные на измерении сигнала  дерного магнитного резонанса при опускании измерительного устройства в буровые скважины.

Недостатками этих устройств  вл ютс  громоздкость оборудовани , длительный процесс бурени  и необходимость дл  бурени  большого количества воды, что создает определенные

трудности в безводных районах. I

Наиболее близким по своей технической сущности  вл етс  устройство дп  измерени  параметров залежей подземных минералов, в котором также используетс   вление магнитного резонанса . С помощью проволочной петли или катушки, расположенной на поверхности земли, создают последователькость возбуждающих импульсов переменного магнитного пол  с несущей частотой , равной резонансной частоте искомого минерала. Вследствие нутации во врем  действи  каждого импульса обусловленный  дерным магнетизмом магнитный момент залежи отклон етс  от своего статического положени , определ емого магнитным полем земли. По окончании возбуждающего импульса магнитный момент возвращаетс  к своему статическому положению,соверша  прецессионные движени  вокруг вектора индукции BIJ магнитного пол  земли , создава  при этом над залежью минерала затухающие колебани  переменного магнитного пол  (сигнал свободной прецессии). В промежутках между возбуждающими импульсами с помощью той же проволочной петли осуществл ют прием этих колебаний. Наличие или отсутствие в приемном у&тройстве сигнала на заданной частоте колебаний говорит соответственно о наличии или отсутствии искомого минерала.

Устройство содержит расположенную на поверхности земли проволочную петлю, соединенную через согласующий трансформатор с программно-управл емым переключателем, к выходам которого подсоединены радиочастотный генератор и последовательно соединенные согласующий трансформатор усилител , усилитель, двухканальное устройство на магнитофонной ленте дл  предварительной обработки сигнала с резонансными цеп ми и детекторами на выходе каждого канала, вычитатель-, объедин ющий выходы каналов, интегратор

и самописец. f

Работа устройства начинаетс  с цикла возбуждени , что обеспечиваетс  подключением петли к выходу генератора с помощью программно-управл емого переключател  По окончании цикла возбуждени  программно-управ- л емьш переключатель подключает петлю к входу усилител  и начинаетс  цикл приема сигнала. При этом один канал устройства предварительной обработки запоминает на магнитофонной ленте усиленный сигнал свободной прецессии плюс шум. Другой канал запоминает только шум, в св зи с чем он включаетс  позже первого канала, т.е. когда сигнал свободной прецессии заведомо спадает. Затем запомненные в каналах сигналы одновременно считываютс  с магнитофонных лент, раздельно фильтруютс  резонансными цеп ми, детектируютс  и поступают на вычитатель, который из продетектированного напр жени  первого канала вычитает напр жение, получаемое на выходе детектора второго канала. В результате на выходе вычитател  остаетс  только полезньй сигнал свободной прецессии. При многократном повторении цикла возбуждени  и приема сигнал с выхода вычитател  усредн етс  интегратором и регистрируетс  на самописце. Таким образом достигаетс  повьшение чувствительности устройства. С этой же целью устройство предварительной обработки производит стирание записанного на магнитофонных лентах сигнала, если во врем  цикла приема в петле возникла импульсна  помеха. Дл  этого в каждом канале устройства предварительной обработки имеютс  вспомогательные считывающие головки, соединенные со своими усилител ми, детекторами , временными задержками и стирающими приспособлени ми. При превышении сигналом некоторого заранее установленного уровн  вспомогательны детекторы включают стирающие приспособлени , поврежденный помехой сиг нал отк1 1ваетс  и, следовательно, не поступает на входы вычитателЯо Недостатком указанного технического решени   вл етс  то, что оно не предлагает каких-либо конкретных путей дн  получени  данных о глубине залегани ,мощности и концентрации минерала. Целью изобретени   вл етс  получение данных о глубине залегани , мощности и концентрации минерала. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство,содержащее расположенную на поверхности земли проволочную петлю, программно-управл емый переключатель, соединенный выходом с проволочной петлей, радиочастотный генератор, соединенный с входом переключател , последовательно соединенные усилитель с программно-управл емым регул тором усилени  синхронный детектор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), соединенные с выходом переключател , причем опорный вход синхронного детектора соединен с выходом радиочастотного генератора, дополнительно снабжено программно-управл емыми регул торами амплитуды и дпительности возбуждающи импульсов радиочастоты и электронновычислительной мащиной (ЭВМ), причем выходы регул торов амплитуды и длительности импульсов соединены с входом генератора, информационный вход ЭВМ соединен с выходом АЦП, управл ющие выходы ЭВМ соединены с управл ющими входами переключател , регул торов усилени , амплитуды.и длительности возбуждающих импульсов радиочастотного генератора и АЦП.

На фиг.1 изображена схема устройст ва; на фиг.2 - результаты измерени  и расчетов.

Устройство содержит проволочную петлю 1, расположенную на поверхности земли. Петл  подсоединена к программно-управл емому переключателю 2. К одному из выводов переключател  подсоединен своим силовым выходом радиочастотный генератор 3, снабженный

В процессе измерени  регистрируют кривую зависимости амплитуды Е начальной части сигнала, излучаемого минералом, от произведени  амплитуды I, импульса тока возбуждени  в петле на длительность S этого импульса. Затем наход т зависимость g (2) распределени  концентрации минерала от рассто ни  до поверхности земли Z из, интеграла программно-управл емыми регул торами амплитуды 4 и длительности 5 возбуж- дающих импульсов. К другому выводу переключател  подключены последовательно соединенные усилитель 6 с программно-управл емым регул тором усилени  7 и синхронный детектор 8. К выходу детектора информационньм входом подключен программно-управл емый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, выход которого соединен с информационным входом ЭВМ 10. Управ- л ющие выходы ЭВМ соединены с соответствующими входами программно-управл емых переключател  2, регул тора амплитуды 4, регул тора длительности 5, регул тора усилени  7 и АЦП 9. В генераторе 3 предусмотрен дополнительный выход опорного напр жени , который соединен с опорным входом синхронного детектора 8. Работа устройства начинаетс  с цикла возбуждени . С целью устранени  перегрузки усилител  6 паразитным напр жением, просачивающимс  через переключатель 2 во врем  возбуждени , и уменьшени  тем самьм МЕРТВОГО времени приемного тракта ЭВМ 10 устанавливает регул тор уси- I ,... лени  7 в положение минимального усилени . Одновременно ЭВМ 10 устанавливает регул торы 4 и 5 в начальное состо ние, а переключателем 2 под- ключает петлю 1 к генератору. 3. По окончании этих установок в петле 1 возникает импульс тока возбуждени . По окончании импульса ЭВМ 10 переключателем 2 подключает петлю к усилитело 6, а регул тор усилени  7 устанавливает в положение, соответствующее приему сигнала свободной прецессии. Усиленный сигнал подаетс  на детектор 8. По команде ЭВМ Ю запускает АЦП 9 и продетектированный и преобразованный в цифровую форму сигнал отправл етс  в пам ть ЭВМ 10.

,(I.) fiBof 7(Z)- j dx .dy/i.Cr) sin |-i-jp.()l,oj где )r - гидромагнитное отношение длл магнитного  дра, вхо д щего в состав минерала В - вектор индукции магнитного пол  земли; М - статический магнитный момент единицы объема чистого минерала, обусловленный  дерным магнетизмом , в поле земли; fl,F) - перпендикул рна  к векто ру BQ компонента магнитной индукции наземной петли при токе в ней IA в точке залежи с координатами t (x,y,Z). Зависимость 7 (Z) дает полную информацию о залежи, расположенной под петлей, т.е. глубину залегАни , мощность сло  и изменение концентрации минерала в толщине сло . Из-за неизбежного мертвого времени приемного тракта начальна  часть сигнала свободной прецессии Е обыч но тер етс . В то же врем  точность определени  концентрации минерала зависит от точности измерени  величины Е . Поэтому ЭВМ 10 из полученного сигнала методом экстрапол ции вычисл ет значение EQ, и запоминает эту первую точку кривой ), а ненужную информацию в пам ти стирает . После этого ЭВМ 10 устанавливает регул торы 4 и 5 в новое положение и цикл возбуждени , приема сигнала и его обработки повтор етс  В результате ЭВМ запоминает вторую точку кривой Eod,- ). Так процесс повтор етс  до тех пор, пока не буде достигнуто предельное положение регул торов 4 и 5 и вс  начальна  част кривой Ер (1,- ) окажетс  в пам ти ЭВМ 10. Точка обрыва этой кривой определ етс  максимально достижимой или конкретного устройства площадью 1,-ь возбуждающего импульса. Дл  повышени  точности измерений крива  Eg (I.f) должна накапливатьс  в пам ти ЭВМ 10 путем ее многократного прохождени  и усреднени . После накоплени  ЭВМ 10 производит по формуле вычисление функции Ч f которую и регистрируют на своем выводном устройстве. Проверка предложенного технического решени  производилась на водоносных пластах со следующими параметрами: А - глубина «5,5 м, мощность сло  «25,5 м; К - глубина z.5,5 м, мощность сло  14,5 м; В - глубина s24 м, мощность сло  а4,0 м. Данные о распределении концентрации воды по толще пластов отсутствовали . Известно только, что в среднем ,-0,2, Измерени  производились петлей диаметром 50 м, состо щей из двух витков провода. Результаты измерений и расчетов приведены на фиг,2, На ней сплошными лини ми изображены кривые Eg (,), вычисленные по формуле дл  указанных выще водоносных пластов А, Б и В. Там же нанесены и экспериментально полученные значени  дл  тех же пластов. Измеренные устройством значени  концентрации воды оказались дл  пластов: А - 2 0,12; Б - 2 0,18; Ъ - Ч 0,175, что даст удовлетворительное совпадение экспериментальных точек с расчетными кривыми.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЗАЛЕЖЕЙ ПОДЗЕМНЫХ МИНЕРАЛОВ, дающих сигнал магнитного резонанса, содержащее расположенную на поверхности земли проволочную петлю, программно-управляемый переключатель, соединенный выходом с проволочной петлей, радиочастотный генератор, соединенный с входом переключателя, последовательно соединенные усили- тель с программно-управляемым регулятором усиления, синхронный детектор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), соединенные с выходом переключателя, причем опорный вход синхронного детектора соединен с выходом радиочастотного генератора, отличающееся тем, что, с целью получения данных о глубине залегания, мощности и концентрации минерала, оно снабжено программноуправляемыми регуляторами амплитуды й длительности возбуждающих импульсов радиочастоты и электронно-вычислительной машиной (ЭВМ), причем выходы регуляторов амплитуды и длительности импульсов соединены с входом генератора, информационный вход ЭВМ соединен с выходом АЦП, управляющие выходы ЭВМ соединены с управляющими входами переключателя, регуляторов усиления, амплитуды и длительности возбуждающих импульсов радиочастотного генератора и АЦП.

   9иг 1

   ..S и . ..1079063