RU2706205C1

RU2706205C1 - Radio-wave geointroscopy system of inter-well space

Info

Publication number: RU2706205C1
Application number: RU2019113389A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Александрович Истратов; Александр Викторович Скринник; Сергей Олегович Перекалин
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Радионда"
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2019-11-14

Abstract

FIELD: geophysics.

SUBSTANCE: invention relates to means of inter-well logging. System consists of borehole emitter (102) and receiver (103), intended for conducting radio-wave transmission of cross-well space, measurement and control module (105) connected through repeaters (104) with emitter (102) and receiver (103) by means of a fiber-optic cable, and means for positioning the emitter and receiver in space. Radio-X-ray illumination of cross-right space is carried out by placing emitter (102) and receiver (103) into wells (101). Measuring-control module (105) consists of computers configured to perform programmed commands for control of well receiver and emitter and data exchange with them, tuning the antenna of said emitter into resonance, selecting and setting the operating frequency, controlling uniformity of conducting radio-wavelength excavations, calculating coordinates of radiation and reception points, forming an array of measured values in a given format for further processing in order to determine specific electrical resistance of the rocks under study, constructing a three-dimensional geoelectric map of the wellbore space, separating and localizing electrically contrasting inhomogeneities.

EFFECT: possibility of constructing a three-dimensional geoelectric map of inter-well space (3D) with high accuracy of localization and determining properties of inhomogeneities occurring in the space between the emitter and receiver, including monitoring the change of these properties in time.

6 cl, 5 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к средствам межскважинных геофизических исследований, в частности, к устройству измерений, обработки и интерпретации данных радиоволнового межскважинного просвечивания. Изобретение может быть использовано для изучения строения и физических свойств горных пород, обнаружения локальных неоднородностей, расположенных в межскважинном пространстве.The present invention relates to means of inter-well geophysical exploration, in particular, to a device for measuring, processing and interpreting data of radio-wave inter-well transmission. The invention can be used to study the structure and physical properties of rocks, the detection of local heterogeneities located in the interwell space.

Уровень техникиState of the art

Методы, связанные с радиоволновым просвечиванием, для целей поиска и разведки месторождений твердых полезных ископаемых получили свое распространение в СССР, начиная с 1960-х годов. Для технического обеспечения этих методов были созданы геофизические разведывательные комплексы типа скважинная радиоволновая аппаратура. Methods associated with radio wave transmission for the purposes of prospecting and exploration of deposits of solid minerals have been widely used in the USSR since the 1960s. For the technical support of these methods, geophysical reconnaissance complexes such as downhole radio wave equipment were created.

Известность получила аппаратура следующих серий: The following series equipment became famous:

– анализатор горных пород АРП-1 (запись в ГРСИ №5686-76, режим доступа: https://fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/4/items/369637, дата обращения: 2019, апрель);- ARP-1 rock analyzer (entry in the SRSI No. 5686-76, access mode: https://fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/4/items/369637, access date: 2019, April);

– генераторное устройство для скважинной геоэлектроразведки (авторское свидетельство СССР № SU 736 034, опубл. 25.05.1980, МПК G01V 3/12);- a generator device for downhole geoelectro-prospecting (USSR author's certificate No. SU 736 034, publ. 05.25.1980, IPC G01V 3/12);

– аппаратура радиоволнового просвечивания РВМ-6М (запись в ГРСИ №10827-87, режим доступа: https://fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/4/items/305228, дата обращения: 2019, апрель). - RVM-6M radio wave transmission equipment (entry in the State Registration and Registration Institute No. 10827-87, access mode: https://fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/4/items/305228, access date: 2019, April).

Основным назначением этих комплексов является поиск в межскважинном пространстве электропроводящих рудных тел значительных размеров в относительно однородных породах высокого сопротивления. Однако общими недостатками известных решений является крайне низкая эффективность применяемых разделительных трансформаторов и наличие обязательной линии проводной электрической связи между излучателем и приемником. Применение этих комплексов на практике предполагает проведение дополнительных повторных измерений после взаимной перестановки приемника и излучателя в скважинах (взаимообратные измерения). Это приводит к увеличению трудозатрат и времени, в том числе, на обработку данных.The main purpose of these complexes is to search in the interwell space of electrically conductive ore bodies of significant sizes in relatively homogeneous rocks of high resistance. However, the common disadvantages of the known solutions are the extremely low efficiency of the used isolation transformers and the presence of a mandatory line of wired electrical communication between the emitter and receiver. The application of these complexes in practice involves additional repeated measurements after the mutual rearrangement of the receiver and emitter in the wells (reciprocal measurements). This leads to an increase in labor costs and time, including data processing.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является аппаратура радиоволнового просвечивания РВМ-6М. Известное техническое решение позволяет проводить межскважинное просвечивание на расстояния до нескольких сотен метров. В состав аппаратуры входит скважинный передатчик, скважинный приемник, наземный измеритель и набор антенн. Радиоволновое излучение осуществляется в режиме телеграфных посылок, что позволяет в периоды паузы измерять шумы и выделять сигнал на их фоне. Для исключения антенного эффекта кабеля передатчик имеет автономное питание и опускается в скважину на капроновом фале. В скважинной части приемника располагается усилитель высокой частоты, гетеродин и смеситель. Приемник также имеет автономное питание и присоединяется к кабелю через систему разделительных трансформаторов (фильтров), что позволяет снизить антенный эффект в 20-40 раз. Наземный измеритель снабжен аттенюатором, подстраиваемым фильтром промежуточной частоты и амплитудным детектором. Отсчет берут по стрелочному прибору. Для излучения и приема на высоких частотах (1-30 МГц) используют симметричные полуволновые антенны (длина плеча l=/4), однако для обеспечения просвечивания на низких частотах (0,06 – 0,3 МГц) фактическая длина антенн в l=/10 может доходить до десятков метров, при этом ток в антенне излучателя никак не контролируется, и, чтобы избежать влияния его нестабильности на результаты измерений, согласующие элементы выбираются таким образом, чтобы даже в самых низкоомных породах уйти от возможного резонанса, т.е. стабилизировать ток ценой его снижения. Тем не менее, технические характеристики аппаратуры РВМ-6М позволяли получать достаточно высокие коэффициенты измерительных установок и удовлетворяли требованиям своего времени.The closest technical solution to the claimed invention is a radio wave transmission equipment RVM-6M. A well-known technical solution allows for cross-hole screening at distances of up to several hundred meters. The equipment includes a downhole transmitter, a downhole receiver, a ground-based meter and a set of antennas. Radio wave radiation is carried out in the mode of telegraph transmissions, which allows during periods of pause to measure noise and highlight the signal against their background. To eliminate the antenna effect of the cable, the transmitter has autonomous power and is lowered into the well on a kapron halyard. In the downhole part of the receiver is a high-frequency amplifier, a local oscillator and a mixer. The receiver also has autonomous power and is connected to the cable through a system of isolation transformers (filters), which allows to reduce the antenna effect by 20-40 times. The ground meter is equipped with an attenuator, an adjustable intermediate-frequency filter and an amplitude detector. The count is taken on the switch instrument. Symmetrical half-wave antennas (shoulder length l = / 4) are used for radiation and reception at high frequencies (1-30 MHz), however, to ensure transmission at low frequencies (0.06 - 0.3 MHz), the actual antenna length in l = / 10 can reach tens of meters, while the current in the antenna of the emitter is not controlled in any way, and in order to avoid the influence of its instability on the measurement results, matching elements are selected in such a way as to avoid possible resonance even in the lowest resistance rocks, i.e. stabilize the current at the cost of reducing it. Nevertheless, the technical characteristics of the RVM-6M equipment made it possible to obtain sufficiently high coefficients of the measuring units and met the requirements of their time.

Таким образом, основными недостатками аппаратуры серии РВМ являлись:Thus, the main disadvantages of the RVM series equipment were:

– низкая мощность излучения и неконтролируемый ток в излучающей электрической антенне, сильно зависящий от электрического сопротивления пород вблизи пункта излучения;- low radiation power and uncontrolled current in the radiating electric antenna, highly dependent on the electrical resistance of the rocks near the radiation point;

– большие размеры скважинных измерительных установок, существенно снижающие разрешающую способность радиоволнового метода;- large sizes of downhole measuring installations, significantly reducing the resolution of the radio wave method;

– смена рабочей частоты и, в излучателе и в приемнике, осуществляющаяся заменой частотных блоков в скважинных приборах, для чего требуется их подъем на поверхность и полная разборка;- change of the working frequency and, in the emitter and in the receiver, carried out by replacing the frequency blocks in the downhole tools, which requires their rise to the surface and complete disassembly;

– сильное влияние каротажного кабеля из-за низкой эффективности фильтров в приемном канале; - the strong influence of the wireline due to the low efficiency of the filters in the receiving channel;

– необходимость использования 3-х жильного каротажного кабеля, который соответственно требовал применения тяжелых подъемников;- the need to use a 3-wire logging cable, which accordingly required the use of heavy lifts;

– использование капронового фала, увеличивающего вероятность обрыва скважинного прибора, аварийность при производстве измерений в скважинах с открытым стволом. - the use of kapron halyard, which increases the likelihood of a breakdown of a downhole tool, accident rate during measurements in open-hole wells.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническая задача, поставленная перед авторами настоящего изобретения, заключается в создании системы объемной радиоволновой геоинтроскопии межскважинного пространства, позволяющей проводить построение трехмерной геоэлектрической карты межскважинного пространства (3D) на основе физически и математически обоснованной объемной интерполяции всех полученных данных межскважинного просвечивания для выявления в объеме исследованного пространства электрически контрастных неоднородностей геологической среды, определения их границ и формы.The technical problem posed to the authors of the present invention is to create a system of volumetric radio wave geo-introscopy of the interwell space, allowing the construction of a three-dimensional geoelectric map of the interwell space (3D) based on physically and mathematically sound volume interpolation of all the obtained cross-hole translucent data to identify electrically in the volume of the investigated space contrasting heterogeneities of the geological environment, determining their boundaries and ormy.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в обеспечении возможности построения трехмерной геоэлектрической карты межскважинного пространства (3D) с повышенной точностью локализации и определения свойств неоднородностей, залегающих в пространстве между излучателем и приемником, в том числе, контроля за изменением этих свойств во времени (4D).The technical result achieved by the implementation of the present invention is to provide the possibility of constructing a three-dimensional geoelectric map of the interwell space (3D) with increased accuracy of localization and determination of the properties of inhomogeneities lying in the space between the emitter and receiver, including monitoring the change in these properties over time (4D).

Технический результат достигается системой радиоволновой геоинтроскопии межскважинного пространства, состоящей из скважинного излучателя и скважинного приемника, предназначенных для проведения радиоволновых просвечиваний межскважинного пространства, измерительно-управляющего модуля, связанного через ретрансляторы с упомянутыми излучателем и приемником посредством оптоволоконной линии связи, и средства позиционирования излучателя и приемника в пространстве, при этомThe technical result is achieved by a system of radio-wave geo-introscopy of the inter-well space, consisting of a downhole emitter and a downhole receiver, designed to conduct radio-wave transillumination of the inter-well space, a measurement and control module connected via transponders to the said emitter and receiver via a fiber optic communication line, and means for positioning the emitter and receiver space, while

скважинный излучатель состоит из последовательно связанных антенны, блока измерения тока, блока согласования, усилителя мощности, синтезатора частоты, процессора, нижнего и верхнего оптико-электрических преобразователей, при этом блок измерения тока дополнительно связан с аналогово-цифровым преобразователем (АЦП), а процессор дополнительно связан с блоком согласования, усилителем мощности и АЦП и выполнен с возможностью настройки скважинного излучателя в резонанс в соответствии с электрическими характеристиками горных пород, расположенных непосредственно вблизи пункта размещения антенны излучателя в скважине;the downhole emitter consists of a series-connected antenna, a current measuring unit, a matching unit, a power amplifier, a frequency synthesizer, a processor, lower and upper optoelectronic converters, while the current measuring unit is additionally connected to an analog-to-digital converter (ADC), and the processor is additionally connected to the matching unit, a power amplifier and an ADC and configured to adjust the downhole emitter to resonance in accordance with the electrical characteristics of the rocks, location married immediately near the location of the emitter antenna in the well;

скважинный приемник состоит из последовательно связанных антенны, усилителя радиочастоты, смесителя, фильтра, блока цифровой обработки сигнала, нижнего и верхнего оптико-электрических преобразователей, при этом смеситель дополнительно связан с синтезатором частоты, а блок цифровой обработки сигнала дополнительно связан с синтезатором частоты и усилителем радиочастоты;the downhole receiver consists of a series-connected antenna, a radio frequency amplifier, a mixer, a filter, a digital signal processing unit, lower and upper optoelectronic converters, the mixer being additionally connected to a frequency synthesizer, and the digital signal processing unit is additionally connected to a frequency synthesizer and a radio frequency amplifier ;

средство позиционирования в пространстве состоит из каротажных кабелей и кабельных подъемников и выполнено с возможностью изменения и фиксации положений скважинного приемника и скважинного излучателя в скважинах для проведения радиоволновых просвечиваний по синхронной или веерной схеме;space positioning means consists of logging cables and cable elevators and is configured to change and fix the positions of the downhole receiver and downhole emitter in the wells for conducting radio wave transmissions according to a synchronous or fan pattern;

измерительно-управляющий модуль состоит из компьютеров, выполненных с возможностью выполнения команд управления скважинными приемником и излучателем и обмена данными с ними, настройки антенны упомянутого излучателя в резонанс, выбора и установки рабочей частоты, контроля равномерности проведения радиоволновых просвечиваний, вычисления координат пунктов излучения и приема, формирование массива измеренных значений в заданном формате для их дальнейшей обработки с целью определения удельного электрического сопротивления исследуемых пород, построения трехмерной геоэлектрической карты межскважинного пространства, выделения и локализации электрически контрастных неоднородностей.measuring and control module consists of computers that are capable of executing commands for controlling the downhole receiver and emitter and exchanging data with them, tuning the antenna of the said emitter into resonance, selecting and setting the operating frequency, controlling the uniformity of radio wave transmissions, calculating the coordinates of the points of radiation and reception, formation of an array of measured values in a given format for their further processing in order to determine the electrical resistivity of the investigated rocks, constructing a three-dimensional geoelectric map of the interwell space, the allocation and localization of electrically contrasting inhomogeneities.

В частности, антенны скважинных излучателя и приемника могут быть представлены монопольными антеннами.In particular, the antennas of the downhole emitter and receiver may be monopolistic antennas.

В частности, антенны скважинных излучателя и приемника могут быть представлены дипольными антеннами.In particular, the antennas of the downhole emitter and receiver may be represented by dipole antennas.

В частности, антенны скважинных излучателя и приемника могут быть представлены комбинированными линейно-объемными антеннами.In particular, the antennas of the downhole emitter and receiver can be represented by combined linear-volume antennas.

В частности, нижний и верхний оптико-электрические преобразователи скважинного излучателя помещены в стеклопластиковый корпус.In particular, the lower and upper optical-electrical converters of the downhole emitter are placed in a fiberglass housing.

В частности, нижний и верхний оптико-электрические преобразователи скважинного приемника помещены в стеклопластиковый корпус.In particular, the lower and upper optoelectronic converters of the downhole receiver are housed in a fiberglass housing.

Применение настоящего изобретения на практике позволяет значительно увеличить эффективную дальность и разрешающую способность просвечивания, повысить точность локализации неоднородностей, расположенных в пространстве между излучателем и приемником, обеспечить дистанционное определение их электрических свойств, а также обеспечить возможность выполнения режимных наблюдений для пространственно-временного мониторинга (4D) за развитием технологических, геокриологических и гидрогеологических процессов, сопровождаемых изменением электрических свойств горных пород.The practical application of the present invention can significantly increase the effective range and resolution of transillumination, improve the accuracy of localization of inhomogeneities located in the space between the emitter and receiver, provide remote determination of their electrical properties, and also provide the possibility of performing regime observations for spatio-temporal monitoring (4D) the development of technological, geocryological and hydrogeological processes, accompanied by changes in the ele ctric properties of rocks.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Осуществление настоящего изобретения проиллюстрировано чертежами, в соответствии с которыми:The implementation of the present invention is illustrated by drawings, in accordance with which:

– на фиг.1 представлена функциональная схема системы радиоволновой геоинтроскопии межскважинного пространства;- figure 1 presents a functional diagram of a system of radio wave geo-introscopy of interwell space;

– на фиг.2 представлена структурная схема излучателя;- figure 2 presents the structural diagram of the emitter;

– на фиг.3 представлена структурная схема приемника;- figure 3 presents the structural diagram of the receiver;

– на фиг. 4А и 4Б представлены фрагменты компьютерных программ для обеспечения компьютера запрограммированными командами управления скважинными излучателем и приемником;- in FIG. 4A and 4B are fragments of computer programs for providing a computer with programmed control commands for the downhole emitter and receiver;

– на фиг.5А, 5Б, 5В и 5Г представлены сечения 3D карты радиоволновой геоинтроскопии по результатам поиска субвертикальных кимберлитовых тел (алмазоносных «трубок»), перекрытых с поверхности мощной толщей терригенных пород и долеритов, по редкой сети бурения;- on figa, 5B, 5B and 5G shows a cross section of a 3D map of radio wave geointroscopy according to the search results for subvertical kimberlite bodies (diamondiferous "tubes"), overlapped from the surface by a thick layer of terrigenous rocks and dolerites, according to a rare drilling network;

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На фиг.1 представлена функциональная схема системы радиоволновой геоинтроскопии межскважинного пространства, в соответствии с которой эта система состоит из излучателя 102 и приемника 103, предназначенных для проведения радиоволновых просвечиваний межскважинного пространства, измерительно-управляющего модуля 105, связанного через ретрансляторы 104 со скважинными излучателем 102 и приемником 103 посредством оптоволоконной линии связи (оптоволоконного кабеля), и средства позиционирования излучателя и приемника в пространстве. Радиоволновое просвечивание межскважинного пространства проводят, помещая излучатель 102 и приемник 103 в скважины 101. Figure 1 presents the functional diagram of the system of radio-wave geo-introscopy of the interwell space, in accordance with which this system consists of an emitter 102 and a receiver 103, designed to conduct radio wave transmissions of the inter-well space, a measuring and control module 105, connected through relays 104 to the downhole emitter 102 and the receiver 103 by means of a fiber optic communication line (fiber optic cable), and means for positioning the emitter and receiver in space. Radio wave transillumination of the interwell space is carried out by placing the emitter 102 and the receiver 103 into the wells 101.

При проведении просвечивания положение излучателя 102 и приемника 103 изменяют вдоль ствола скважины в зависимости от заданной глубины измерений, поэтому схематически оба устройства представлены в нескольких пунктах излучения и приема. На время исследований проводят обсадку стволов скважин 101 полиэтиленовыми трубами, которые по окончании исследований извлекают. Излучатель 102 погружают в одну из скважин 101, а приемник 103 в другую с использованием каротажного кабеля. Для фиксации положений этих устройств в скважине может быть использована лебедка. В частности, излучатель может быть представлен дипольным излучателем.When conducting translucency, the position of the emitter 102 and receiver 103 is changed along the wellbore depending on a given measurement depth, therefore, both devices are schematically presented at several points of radiation and reception. At the time of research, casing of wellbores is carried out by 101 polyethylene pipes, which are removed at the end of the research. The emitter 102 is immersed in one of the wells 101, and the receiver 103 in the other using a wireline. To fix the positions of these devices in the well, a winch can be used. In particular, the emitter may be represented by a dipole emitter.

На фиг.2 представлена структурная схема излучателя 102, в соответствии с которой излучатель состоит из последовательно связанных антенны 201, блока измерения тока 202, блока согласования 203, усилителя мощности 204, синтезатора частоты 205, процессора 206, нижнего и верхнего оптико-электрических преобразователей 208 и 210, при этом блок измерения тока 202 дополнительно связан с аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) 207, а процессор 206 дополнительно связан с блоком согласования 203, усилителем мощности 204 и АЦП 207. Два оптико-электрических преобразователя 208 и 210 соединены оптоволоконным кабелем 209. Нижний оптико-электрический преобразователь 208 подключен к автономному блоку питания 211. К верхнему концу оптико-электрической развязки подключается каротажный кабель 212. Ретранслятор 104 подключается к каротажному кабелю 212 через коллектор 214 каротажного подъемника 213 и с помощью USB кабеля 216 или посредством канала передачи данных Wi-Fi к компьютеру 217 измерительно-управляющего модуля 105.Figure 2 presents the structural diagram of the emitter 102, in accordance with which the emitter consists of series-connected antennas 201, a current measuring unit 202, a matching unit 203, a power amplifier 204, a frequency synthesizer 205, a processor 206, lower and upper optoelectronic converters 208 and 210, while the current measuring unit 202 is additionally connected to an analog-to-digital converter (ADC) 207, and the processor 206 is additionally connected to a matching unit 203, a power amplifier 204, and an ADC 207. Two optoelectric converters 208 and 210 are connected by a fiber optic cable 209. The lower optoelectronic converter 208 is connected to a self-contained power supply unit 211. A logging cable 212 is connected to the upper end of the optoelectrical isolation. Repeater 104 is connected to a logging cable 212 via a collector 214 of a logging elevator 213 and using USB cable 216 or via a Wi-Fi data channel to a computer 217 of the measurement and control module 105.

В соответствии с командой, переданной с поверхности на процессор 206 синтезатор частоты 205 генерирует сигналы рабочей частоты. Сигнал возбуждается в виде радиоимпульсов: за периодом включения следует период молчания. Такой режим необходим для распознавания пришедшего на приемную антенну сигнала и экономии энергии. Длительность излучения и паузы можно задавать с компьютера 217, находящегося на поверхности земли. Далее сигнал усиливается усилителем мощности 204. С усилителя мощности сигнал поступает через блок согласования 203 и блок измерения тока 202 на антенну 201 и излучается в межскважинное пространство. Блок согласования 203 позволяет в условиях нахождения излучателя в конкретной точке скважины добиться максимального тока в антенне 201 путем компенсации ее реактивного сопротивления. По команде с компьютера 217 блок согласования 203 производит подстройку антенного контура в резонанс, после чего включается излучение сигнала. Существует возможность провести регулировку и стабилизацию амплитуды тока изменяя величину питания усилителя мощности 204. Данные о токе, поступающие с устройства измерения тока 202, передаются на АЦП 207, и в процессор 206. Наличие канала обратной связи позволяет процессору стабилизировать ток в излучающей антенне. Процессор 206 формирует блок данных для передачи на поверхность, который кроме тока в антенне 201, содержит также информацию о параметрах согласования антенны 201 и служебную информацию, позволяющую контролировать техническое состояние блоков излучателя. Передача данных от процессора 206 на компьютер 217 и прием команд от компьютера 217 осуществляется через блок оптико-электрической развязки, в котором находится нижний и верхний оптико-электрические преобразователи 208 и 210, соединенные оптоволоконным кабелем 209. Питание энергией скважинного излучателя и оптико-электрического преобразователя 208 производится от автономного блока питания 211. Нижний и верхний оптико-электрические преобразователи 208 и 210 размещены в корпусе из стеклопластика и, таким образом, скважинный излучатель полностью электрически изолирован от бронированного каротажного кабеля 212, что исключает возникновение антенного эффекта кабеля.In accordance with the command transmitted from the surface to the processor 206, the frequency synthesizer 205 generates operating frequency signals. The signal is excited in the form of radio pulses: the period of inclusion is followed by a period of silence. This mode is necessary to recognize the signal that has arrived at the receiving antenna and to save energy. The duration of the radiation and pause can be set from the computer 217, located on the surface of the earth. Further, the signal is amplified by the power amplifier 204. From the power amplifier, the signal enters through the matching unit 203 and the current measuring unit 202 to the antenna 201 and is radiated into the interwell space. The matching unit 203 allows, when the emitter is located at a specific point in the well, to achieve maximum current in the antenna 201 by compensating for its reactance. On command from the computer 217, the matching unit 203 adjusts the antenna circuit to resonance, after which the signal radiation is turned on. It is possible to adjust and stabilize the amplitude of the current by changing the power supply of the power amplifier 204. The current data from the current measuring device 202 is transmitted to the ADC 207 and to the processor 206. The presence of a feedback channel allows the processor to stabilize the current in the emitting antenna. The processor 206 generates a data block for transmission to a surface that, in addition to the current in the antenna 201, also contains information on the matching parameters of the antenna 201 and service information that allows you to control the technical condition of the emitter blocks. Data is transmitted from the processor 206 to the computer 217 and commands are received from the computer 217 through the optoelectrical isolation unit, in which the lower and upper optoelectronic converters 208 and 210 are connected by a fiber optic cable 209. Energy is supplied from the downhole emitter and the optoelectric converter 208 is produced from a standalone power supply 211. The lower and upper optoelectronic converters 208 and 210 are housed in a fiberglass housing and, thus, the downhole emitter is fully electric metrically insulated from the armored logging cable 212, which eliminates the effect of the antenna cable.

На фиг.3 представлена структурная схема приемника 103, в соответствии с которой приемник состоит из последовательно связанных антенны 301, усилителя радиочастоты 302, смесителя 303, фильтра 305, блока цифровой обработки сигнала 306, нижнего и верхнего оптико-электрических преобразователей 307 и 308, при этом смеситель 303 дополнительно связан с синтезатором частоты 304, а блок цифровой обработки сигнала 306 дополнительно связан с синтезатором частоты 304 и усилителем радиочастоты 302.Figure 3 presents the structural diagram of the receiver 103, in accordance with which the receiver consists of series-connected antennas 301, a radio frequency amplifier 302, a mixer 303, a filter 305, a digital signal processing unit 306, lower and upper optoelectric converters 307 and 308, the mixer 303 is further associated with a frequency synthesizer 304, and the digital signal processing unit 306 is further associated with a frequency synthesizer 304 and a radio frequency amplifier 302.

Два оптико-электрических преобразователя 307 и 308 соединены оптическим каналом 309. Скважинный приемник и оптико-электрический преобразователь 307 подключен к блоку питания 315. При работе к скважинному приемнику присоединяется блок оптико-электрической развязки 307 и 308 в стеклопластиковом корпусе, а к нижнему концу – приемная антенна 301. К верхнему концу оптико-электрической развязки подключается каротажный кабель 310. Ретранслятор 104 подключается к каротажному кабелю 310 через коллектор 312 каротажного подъемника 311 и с помощью USB кабеля или посредством канала передачи данных Wi-Fi к компьютеру 314 измерительно-управляющего модуля 105.Two optoelectric converters 307 and 308 are connected by an optical channel 309. The downhole receiver and the optoelectric converter 307 are connected to a power supply unit 315. During operation, the optoelectrical isolation unit 307 and 308 is connected to the downhole receiver in a fiberglass housing, and to the lower end receiving antenna 301. A logging cable 310 is connected to the upper end of the opto-electrical isolation. The repeater 104 is connected to the logging cable 310 through the collector 312 of the logging elevator 311 and using a USB cable or Using the Wi-Fi data channel to the computer 314 of the measurement and control module 105.

Энергия электромагнитных колебаний рабочей частоты принимается антенной 301 приемника, преобразуется в электрический сигнал рабочей частоты и подается на усилитель радиочастоты 302 и далее, после преобразования с помощью синтезатора частоты 304 и смесителя 303, где преобразуется в сигнал промежуточной частоты. Далее сигнал фильтруется на фильтре 305 и поступает на вход блока цифровой обработки сигнала 306, который включает в себя АЦП и процессор. На этом блоке сигнал оцифровывается и проходит дополнительную математическую обработку. Процессор осуществляет выбор рабочей частоты, управление работой синтезатора частоты 304 и усилителя радиочастоты 302, формирует блок данных для передачи на поверхность. Как и в излучателе 102, данные передаются через блок оптико-электрического преобразования, включающего верхний и нижний оптико-электрические преобразователи 307 и 308 и оптический канал 309. Через каротажный кабель 310 и каротажный подъемник 311 и коллекторный кабель 312 сигнал подается на ретранслятор 104. Ретранслятор 104, обеспечивает коммутацию между каротажным подъемником и компьютером 314. Электропитание приемного блока осуществляется от блока питания 315. Ретрансляторы обеспечивают питание верхних оптико-электрических развязок приемника и излучателя, а также обмен информацией между измерительно-управляющим модулем 105 и скважинными излучателем 102 и приемником 103.The energy of electromagnetic oscillations of the operating frequency is received by the antenna 301 of the receiver, converted into an electrical signal of the operating frequency and supplied to the radio frequency amplifier 302 and then, after conversion using a frequency synthesizer 304 and mixer 303, where it is converted into an intermediate frequency signal. Next, the signal is filtered on the filter 305 and fed to the input of the digital signal processing unit 306, which includes an ADC and a processor. On this block, the signal is digitized and undergoes additional mathematical processing. The processor selects the operating frequency, controls the operation of the frequency synthesizer 304 and the radio frequency amplifier 302, forms a data block for transmission to the surface. As in the emitter 102, the data is transmitted through the optoelectronic conversion unit, including the upper and lower optoelectrical converters 307 and 308 and the optical channel 309. Through the logging cable 310 and the logging elevator 311 and the collector cable 312, the signal is supplied to the relay 104. The relay 104, provides switching between the logging tool and the computer 314. The power of the receiving unit is provided from the power unit 315. Repeaters provide power to the upper optoelectrical junctions of the receiver and the teacher, as well as the exchange of information between the measurement and control module 105 and the downhole emitter 102 and the receiver 103.

Кроме этого, настоящее изобретение поясняется несколькими примерами осуществления, представленными на фиг.4А – фиг.5Г. In addition, the present invention is illustrated by several examples of implementation presented on figa - figg.

Фиг.4А и фиг.4Б более подробно раскрывают графический пользовательский интерфейс, предназначенный для обеспечения взаимодействия оператора и измерительно-управляющего модуля 105. 4A and 4B disclose in more detail a graphical user interface designed to facilitate interaction between the operator and the measurement and control module 105.

На фиг.4А представлен фрагмент компьютерной программы для обеспечения компьютера 217 командами управления скважинным излучателем 102 в соответствии с сущностью настоящего изобретения. При запуске эта программа проверяет наличие связи со скважинной частью аппаратуры и проводит тест связи. Если связь установлена, и аппаратура работает в штатном режиме, то программа возвращает пользователю сообщение о возможности записи измерений излучателя 102 или предупреждающее сообщение об отсутствии связи с ретранслятором 104. Программа включает в себя следующие программные модули: модуль окна данных 411, модуль контроля равномерности излучения 412, информирующий модуль 413, модуль контроля резонансной настройки антенны излучателя 414.4A is a fragment of a computer program for providing a computer 217 with downhole emitter control commands 102 in accordance with the essence of the present invention. At startup, this program checks for communication with the downhole part of the equipment and conducts a communication test. If the connection is established, and the equipment operates in the normal mode, the program returns to the user a message about the possibility of recording measurements of the emitter 102 or a warning message about the lack of communication with the repeater 104. The program includes the following program modules: data window module 411, radiation uniformity control module 412 informing module 413, a module for monitoring the resonant tuning of the antenna of the emitter 414.

Модуль окна данных 411 содержит информацию о параметрах настройки и работы аппаратуры в зависимости от глубины стоянки излучателя 102 в пункте излучения. Фиксируются параметры, характеризующие резонансную настройку антенны 201, напряжение аккумуляторов, потребляемый ток, мощность, температуру в скважинном излучателе 102, ток на входе излучающей антенны 201. Модуль контроля стабильности излучения 412 предназначен для вывода в режиме реального времени графика амплитуды излучаемого тока. Оператор контролирует уровень излучаемого сигнала, период излучения и паузы. Информирующий модуль 413 предназначен для предоставления оператору данных о работе устройства, размещаемых на вкладках «Титул», «Параметры», «Передатчик», «Поле», «Обмен», «Протокол». На фиг.4А проиллюстрирован пример работы модуля контроля резонансной настройки антенны излучателя 414, вызов которого осуществляется при переходе на вкладку «Передатчик».The data window module 411 contains information about the settings and operation of the equipment depending on the parking depth of the emitter 102 at the point of emission. The parameters characterizing the resonant tuning of the antenna 201, the voltage of the batteries, the consumed current, power, temperature in the downhole emitter 102, the current at the input of the radiating antenna 201 are fixed. The radiation stability control module 412 is designed to display in real time a graph of the amplitude of the emitted current. The operator controls the level of the emitted signal, the period of emission and pause. Information module 413 is designed to provide the operator with data on the operation of the device, placed on the tabs "Title", "Parameters", "Transmitter", "Field", "Exchange", "Protocol". On figa illustrates an example of the operation of the control module of the resonant tuning of the antenna of the emitter 414, the call of which is carried out when switching to the tab "Transmitter".

На фиг. 4Б представлен фрагмент компьютерной программы для обеспечения компьютера 314 командами управления скважинным приемником 103 в соответствии с сущностью настоящего изобретения. При запуске эта программа проверяет наличие связи со скважинным приемником 103 и проводит тест связи. Если связь установлена, и аппаратура работает в штатном режиме, то программа возвращает пользователю сообщение о возможности записи измерений приемника 102 или предупреждающее сообщение об отсутствии связи с ретранслятором 104. Программа включает в себя следующие программные модули: модуль окна данных 421, также предоставляющий оператору модуль выдачи значений измеренного поля 422, модуль регистрации радиоимпульсов 423, модуль визуализации значений измеренного поля 424.In FIG. 4B is a fragment of a computer program for providing a computer 314 with downhole receiver 103 control commands in accordance with the essence of the present invention. At startup, this program checks for communication with the downhole receiver 103 and conducts a communication test. If the connection is established, and the equipment operates in the normal mode, the program returns to the user a message about the possibility of recording measurements of the receiver 102 or a warning message about the lack of communication with the relay 104. The program includes the following program modules: data window module 421, which also provides the operator with an output module values of the measured field 422, a module for recording radio pulses 423, a module for visualizing the values of the measured field 424.

Модуль окна данных 421 содержит информацию о глубинах расположения излучающего и приемного устройств, уровне измеренного шума и сигнала, значения измеренного электромагнитного поля. Модуль регистрации радиоимпульсов 423 предназначен для вывода в режиме реального времени графика амплитуды регистрируемого сигнала и позволяет оператору в интерактивном режиме принимать решение о фиксировании уровня регистрируемого сигнала. Модуль визуализации значений измеренного поля 424 предназначен для наглядной визуализации зарегистрированного сигнала для стоянки скважинного излучателя 103 в каждом пункте приема.The data window module 421 contains information on the depths of the location of the emitting and receiving devices, the level of the measured noise and signal, and the value of the measured electromagnetic field. The module for registering radio pulses 423 is designed to display in real time a graph of the amplitude of the recorded signal and allows the operator to interactively decide on fixing the level of the recorded signal. The module for visualizing the values of the measured field 424 is intended for visualization of the registered signal for parking the downhole emitter 103 at each receiving point.

Пример осуществления. Поиск субвертикальных кимберлитовых тел (алмазоносных «трубок»), перекрытых с поверхности мощной толщей терригенных пород и долеритов, по редкой сети бурения (фиг.5А, 5Б, 5В и 5Г).An example implementation. Search for subvertical kimberlite bodies (diamondiferous “tubes”) overlapped from the surface by a thick stratum of terrigenous rocks and dolerites by a rare drilling network (Figs. 5A, 5B, 5B and 5G).

Съемка РВГИ проведена по площади месторождения по сети при среднем расстоянии между поисковыми скважинами 450 м. По измеренным данным просвечивания по сечениям между скважинами построена 3D геоэлектрическая карта, представленная на фиг.5А – 5Г.The RVGI survey was carried out over the area of the field through the network with an average distance between exploratory wells of 450 m. Based on the measured data of translucence over the cross sections between the wells, a 3D geoelectric map was constructed, shown in Figs. 5A - 5G.

На 3D карте отчетливо выделяется область измененных пород пониженного электрического сопротивления, включающая искомое кимберлитовое тело низкого сопротивления. Остальная часть площади (82%) гарантированно «безрудная».On the 3D map, an area of altered rocks of reduced electrical resistance is clearly distinguished, including the desired low-resistance kimberlite body. The rest of the area (82%) is guaranteed to be “barren”.

На фиг. 5А представлено горизонтальное сечение 3D карты радиоволновой геоинтроскопии в изолиниях значений эффективного сопротивления.In FIG. 5A is a horizontal section of a 3D map of radio wave geo-introscopy in isolines of effective resistance values.

На фиг. 5Б представлены вертикальные сечения 3D карты радиоволновой геоинтроскопии по линиям I-I и II-II в изолиниях значений эффективного сопротивления: желтый цвет – неизмененные карбонатные породы; светло красный – измененные магматическими и метаморфическими процессами породы, вмещающие кимберлитовое тело; темно красный – собственно «трубка» кимберлита.In FIG. 5B presents vertical sections of a 3D map of radio-wave geo-introscopy along lines I-I and II-II in contours of the values of effective resistance: yellow — unchanged carbonate rocks; light red - rocks altered by magmatic and metamorphic processes containing a kimberlite body; dark red - actually "pipe" kimberlite.

На фиг. 5В представлена схема сечений радиоволнового просвечивания с проекцией зон Френеля, где позициями 501-503 выделены те из скважин, которые образуют одну из треугольных сетей скважин, 504 – одна из проекций зоны Френеля.In FIG. 5B shows a diagram of cross-sections of radio wave transmission with a projection of Fresnel zones, where positions 501-503 highlight those of the wells that form one of the triangular networks of wells, 504 - one of the projections of the Fresnel zone.

На фиг.5Г представлен фрагмент 3D карты радиоволновой геоинтроскопии в виде изоповерхностей с фиксированными значениями эффективного сопротивления, характеризующие контур собственно кимберлитовой трубки (ρ= 111Омм) и контур области измененных пород (ρ= 333 Омм).On figg presents a fragment of a 3D map of radio wave geointroscopy in the form of isosurfaces with fixed values of effective resistance, characterizing the contour of the actual kimberlite pipe (ρ = 111 Ohm) and the contour of the region of altered rocks (ρ = 333 Ohm).

Claims

1. The system of radio-wave geo-introscopy of the interwell space, consisting of a borehole emitter and a borehole receiver, designed to conduct radio wave transmissions of the borehole, a measurement and control module connected via repeaters to the aforementioned emitter and receiver via a fiber optic communication line, and means for positioning the emitter and receiver in space , wherein

the downhole emitter consists of a series-connected antenna, a current measuring unit, a matching unit, a power amplifier, a frequency synthesizer, a processor, lower and upper optoelectronic converters, while the current measuring unit is additionally connected to an analog-to-digital converter (ADC), and the processor is additionally connected to the matching unit, a power amplifier and an ADC and configured to adjust the downhole emitter to resonance in accordance with the electrical characteristics of the rocks, location married immediately near the location of the emitter antenna in the well;

the downhole receiver consists of a series-connected antenna, a radio frequency amplifier, a mixer, a filter, a digital signal processing unit, lower and upper optoelectronic converters, the mixer being additionally connected to a frequency synthesizer, and the digital signal processing unit is additionally connected to a frequency synthesizer and a radio frequency amplifier ;

space positioning means consists of logging cables and cable elevators and is configured to change and fix the positions of the downhole receiver and downhole emitter in the wells for conducting radio wave transmissions according to a synchronous or fan pattern;

the measuring and control module consists of computers capable of executing programmed commands for controlling the downhole receiver and emitter and exchanging data with them, tuning the antenna of the said emitter to resonance, selecting and setting the operating frequency, monitoring the uniformity of radio wave transmissions, calculating the coordinates of the points of radiation and reception , forming an array of measured values in a given format for their further processing in order to determine the specific electrical resistance stimulation of the studied rocks, the construction of a three-dimensional geoelectric map of the interwell space, the allocation and localization of electrically contrasting inhomogeneities.

2. The system according to claim 1, in which the antenna of the downhole emitter and receiver are monopolistic antennas.

3. The system of claim 1, wherein the antennas of the downhole emitter and receiver are represented by dipole antennas.

4. The system according to claim 1, in which the antenna of the downhole emitter and receiver are combined linear-volume antennas.

5. The system according to claim 1, in which the lower and upper optoelectronic converters of the downhole emitter are placed in a fiberglass housing.

6. The system according to claim 1, in which the lower and upper optoelectronic converters of the downhole receiver are placed in a fiberglass housing.