ПРИБОР КАРОТАЖА МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ

Полезная модель относится к средствам измерения магнитной восприимчивости горных пород и руд в скважинах.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является прибор каротажа магнитной восприимчивости, содержащий блок питания, генератор, усилитель переменного сигнала, синхронный детектор, усилитель постоянного тока, переключатель и резисторный делитель, включающий формирующий стандарт-сигнал резистор, а также индукционный зонд, включающий генераторную катушку, компенсационную катушку и приемную катушку, причем генераторная катушка индукционного зонда подключена к генератору, компенсационная катушка индукционного зонда подключена к резисторному делителю, а приемная катушка индукционного зонда подключена к входу усилителя переменного сигнала и переключателю S, осуществляющему коммутацию режимов измерения (Ю.И.Кудрявцев, А.К.Сараев. Каротаж магнитной восприимчивости. - Изд. С.-Петербургского университета, 2004, с.87-91, 94, рис.3.8, в).
Недостатком данного прибора каротажа магнитной восприимчивости является то, что прибор формирует только одно значение стандарт-сигнала, используемое для градуировки шкалы регистратора, при этом невозможно оценить передаточную характеристику всего диапазона измерений.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерения.
Указанный технический результат достигается тем, что прибор каротажа магнитной восприимчивости, содержащий блок питания, генератор, усилитель переменного сигнала, синхронный детектор, усилитель постоянного тока, переключатель и резисторный делитель, снабженный формирующим стандарт-сигнал резистором, а также индукционный зонд, включающий генераторную катушку, компенсационную катушку и приемную катушку, причем генераторная катушка индукционного зонда подключена к генератору, компенсационная катушка индукционного зонда подключена к резисторному делителю, а приемная катушка индукционного зонда подключена к входу усилителя переменного сигнала и переключателю, причем прибор дополнительно содержит электронный коммутатор, включающий не менее четырех переключателей, а резисторный делитель включает не менее трех формирующих стандарт-сигналы резисторов.
В предлагаемом приборе каротажа магнитной восприимчивости новыми признаками в сравнении с прототипом является то, что прибор дополнительно содержит электронный коммутатор, включающий не менее четырех переключателей, а резисторный делитель включает не менее трех формирующих стандарт-сигналы резисторов.
Данный прибор каротажа магнитной восприимчивости позволяет получать функцию преобразования практически всего диапазона измерения магнитной восприимчивости и оценивать ее линейность. Особенно важной является информация о передаточной характеристике в области граничных значений диапазона измерения, в которых, вследствие возможных искажений измерительного сигнала из-за разброса параметров радиоэлектронных элементов и неточностей при настройке режимов работы преобразовательного тракта, возможны ограничения измеряемого сигнала как снизу, так и сверху.
Используется несколько резисторов (не менее трех резисторов R2-1, R2-2 и R2-3), на которых формируются стандарт-сигналы со значениями, соответствующими различным областям диапазона измерения, а для их подключения к усилителю используется электронный коммутатор, работающий на 4 и более направления, который по умолчанию включает режим измерения магнитной восприимчивости среды.
Такая конструкция представляет собой удобный в использовании прибор, позволяющий получать более точные результаты измерений.
На фиг.1 представлена структурная схема прибора каротажа магнитной восприимчивости, где:
1 - блок питания;
2 - генератор;
3 - усилитель переменного сигнала;
4 - синхронный детектор;
5 - усилитель постоянного тока
6 - электронный коммутатор,
7 - резисторный делитель
8 - индукционный зонд,
На фиг.2 схематично изображена упрощенная электрическая схема, на которой показаны переключатели S1, S2, S3, S4 электронного коммутатора 6, работающего на 4 направления, резисторный делитель 7, состоящий из резисторов R1, R3, R4 и трех формирующих стандарт-сигналы резисторов R2 - R2-1, R2-2; R2-3, и индукционный зонд 8, включающий генераторную катушку L1, приемную катушку L2 и компенсационную катушку L3.
Прибор каротажа магнитной восприимчивости состоит из блока питания 1, генератора 2, усилителя переменного сигнала 3, синхронного детектора 4, усилителя постоянного тока 5, электронного коммутатора 6, резисторного делителя 7 и индукционного зонда 8. Электронный коммутатор 6 включает в себя переключатели S1, S2, S3, S4 на 4 направления. Резисторный делитель 7 состоит из резисторов R1, R3, R4 и не менее трех формирующих стандарт-сигналы резисторов R2 - R2-1; R2-2; R2-3. Индукционный зонд 8 включает в себя генераторную катушку L1, приемную катушку L2, компенсационную катушку L3. Генераторная катушка L1 подключена к генератору 2, приемная катушка L2 зонда соединяет вход усилителя переменного сигнала 3 с общей шиной переключателей S1, S2, S3, S4 электронного коммутатора 6, компенсационная катушка L3 индукционного зонда 8 подключена к резисторному делителю, состоящему из резисторов: R1, R2-1, R2-2, R2-3, R3 и R4.
Электронный коммутатор управляется программой регистрации, установленной в персональном компьютере, соединенном линией связи с прибором каротажа магнитной восприимчивости через каротажный цифровой регистратор «Вулкан V3», и с ее помощью обеспечивает включение необходимого режима измерения.
Пример конкретной реализации.
В данном примере конкретной реализации приведена работа в статике прибора каротажа магнитной восприимчивости, резисторный делитель которого содержит три формирующих стандарт-сигналы резистора - R2-1, R2-2 и R2-3. Резисторы R3 и R4 являются ограничивающими и не влияют на расчет стандарт-сигналов.
Предварительно универсальным прибором УПИП-60 м (класс точности 0,5) измерено сопротивление резисторов, определяющих величину стандарт-сигналов, которое составило: R2-1=0,00774 Ом, (R2-1+R2-2) - 0,77 Ом и (R2-1+R2-2+R2-3)=12,836 Ом.
Отношение сопротивления резисторов R2-1, (R2-1+R2-2) и (R2-1+R2-2+R2-3) к R1 дает значения стандарт-сигналов в единицах полного поля, что тождественно единицам измерения магнитной восприимчивости: 5,8; 577 и 9623 Е-5 ед. СИ.
Для выбора режима измерений («Измерение», «СС1», «СС2,» «СС3») в приборе установлен 4-х канальный электронный коммутатор, управляемый программой регистрации, установленной в персональном компьютере, соединенным линией связи через каротажный цифровой регистратор «Вулкан V3» с прибором каротажа магнитной восприимчивости.
Последовательность действий при градуировке прибора:
Через 15-20 мин после подачи на прибор каротажа магнитной восприимчивости напряжения питания регистрируют с помощью канала АЦП цифрового каротажного регистратора «ВУЛКАН V3» показания прибора АО, ед. АЦП, соответствующие нулевой магнитной восприимчивости воздуха, при этом прибор должен находиться в нормальных условиях измерений (ГОСТ 8.395-80), в горизонтальном положении, на немагнитной и непроводящей раме на высоте 1,0 м от поверхности пола, на удалении не менее 1,0 м от любых ферромагнитных и проводящих предметов.
По линии связи подают напряжение питания на прибор каротажа магнитной восприимчивости. Через 15-20 мин после подачи напряжения питания регистрируют с помощью канала аналого-цифрового преобразователя (АЦП) цифрового каротажного регистратора «ВУЛКАН V3» показания прибора, соответствующие нулевой магнитной восприимчивости воздуха. На резисторе R1=133,395 Ом создается падение напряжения, равное напряжению на приемной катушке при нахождении прибора в воздухе, однако, включенные в противофазе, их токи обеспечивают получение нулевого сигнала на выходе прибора КМВ.
Электронный коммутатор, работающий на 4 направления, соединен с переключателями и по умолчанию включает режим измерения магнитной восприимчивости среды. Поочередное переключение замыканием контактов S1-S4 переключателя осуществляется при помощи управляющего воздействия, осуществляемого программой регистрации, установленной на ПК.
С помощью опции «управление прибором» программы регистрации переводят прибор в режим измерения первого стандарт-сигнал СС1, равного 5,8 Е-5 ед. СИ, и регистрируют показания прибора А1, ед. АЦП, определяемые отношением сопротивлений резисторов R2-1 и R1.
Переводят прибор в режим измерения второго стандарт-сигнал СС2, равного 577 Е-5 ед. СИ, и регистрируют показания прибора А2, ед. АЦП, определяемые отношением сопротивлений резисторов (R2-1+R2-2) и R1.
Переводят прибор в режим измерения третьего стандарт-сигнал СС3, равного 9623 Е-5 ед. СИ, и регистрируют показания прибора A3, ед. АЦП, определяемые отношением сопротивлений резисторов (R2-1+R2-2+R2-3) и R1.
При помощи встроенного программного обеспечения, установленного на управляющем ПК, строят график зависимости показаний прибора An от входной физической величины, которой являются задаваемые значения нуль-сигнала и стандарт-сигналов, по которому получают функцию преобразования и оценивают ее линейность. Полученную функцию преобразования используют при обработке результатов измерения в скважинах.
Предлагаемый в качестве полезной модели прибор каротажа магнитной восприимчивости удобен для использовании и позволяет получать более точные результаты измерений.