SU1128212A1 - Способ измерени вызванной пол ризации при каротаже скважин и устройство дл его реализации - Google Patents

Abstract

1. Способ измерени  вызванной ; пол ризации при каротаже скважин, заключающийс  в том, что в исследуемой среде током пр моугольной формы возбуждают электромагнитное поле и в точке измерений принимают сигналы , вьздел ют амплитуду первой гармоники и одну или несколько амплитуд нечетных гармоник более высокого пор дка и по отношению разности этих амплитуд к величине одной из них суд т о пол ризуемости среды, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  производительности измерений, измер ют максимальные 9 значени  амплитуд первой и нечетных гармоник более высокого пор дка, совпадающих во времени с максимумом первой гармоники.

Description

ю

00

2. Устройство дл  реализации способа по п. 1, содержащее генератор пр моугольных импульсов тока и подключенные к его выходу токовые электроды, скважинный усилитель, к входу которого подключены приемные .электроды, а выход которого через каротажный кабель подключен к входу наземного усили1ел , избирательные усилители первой и выешей гармоник, подключенные входами к выходу наземного усилител , формирователи меток перехода гармоник через О, подключенные входами к выходам избирательных усилителей, а выходами - к входам двухвходового триггера, пиковые детекторы, один из которых подключен к выходу из11

бирательного усилител  первой гармоники , выходы пиковых детекторов соединены с входом схемы обработки и регистрации информации, о т л ич а юще ее   тем, что оно дополнительно содержит ключи сброса, ждущий мультивибратор, схему ИЛИ и стробирующий ключ, причем ключи сброса подключены к выходам пиковых детекторов, а их управл ющие входы, один из входов схемы ИЛИ и вход мультивибратора соединены с выходом триггера, выход мультивибратора нагружен вторым входом схемы ИЛИ и управл ющим входом стробирующего ключа, включенного между выходом усилител  высшей гармоники и входом пикового детектора этой же гармоники.

i

Изобретение относитс  к области скважинной геоэлектроразведки и может использоватьс  дл  измерений методом вызванной пол ризации (ВП) в процессе перемещени  зонда при каротаже скважин.:

Известен способ геоэлектроразведки по методу вызванной пол ризации, при .котором через исследуемую среду пропускают импульсы тока пр моуголь- д ной формы и через определенные моменты после выключени  тока измер ют разность потенциалов между приемными электродами и по результатам . этих измерений суд т о пол ризуемое- jj ти среды. Так как вызванные потенциалы завис т от удельного сопротивлени  среды, их величину относ т к величине сигнала на этих же приемНьпс электродах при пропускании по- jn  ризующего тока. Ползгченный при елении этих величин коэффициент кажущейс  пол ризуемости ii, не зависит от удельного сопротивлени  среды 1 . 25

Устройство, в котором реализован этот способ, содержит питающую лиию , соедин ющую питающие электроды. с выходом генератора, приемную линию , соедин ющую приемные электроы с входом импульсного измерительного прибора,,работающего в режиме стробировани , блок управлени ,

управл ющий работой генератора и импульсного измерительного усилител  II .

Недостатками этого способа и устройства  вл етс  то, что измерени  разности.потенциалов в момент пропускани  тока и разности потенциалов вызванной пол ризации производ с  в разные моменты времени (измерени  разнесены во времени).

Следовательно, при выполнении измерений в движении, например во перемещени  зонда при каротаже скважин, точки измерени  будут также смещены вдоль скважины и могут различатьс  по кажущемус  сопротивлению .

Различие точек измерени  по кажущемус  сопротивлению приводит к изменению разности Потенциало на приемных электродах, а следовательно , к погрешности определени  коэффициента кажущейс  пол ризуемости ij . Дл  уменьшени  этой погрешности величина перемещени  зонда в интервале между двум  измерени ми должна быть значительно меньше рассто ни  между приемными электродами . Ограничени  в скорости перемещени  зонда снижают производительность измерений.

Известен также способ, при котором электромагнитное поле в иссле3

дуемой среде возбуждаетс  токами

двух когерентных инфразвуковых частот и в точке приема измер ют разность времен запаздывани  принимаемых сигналов этих частот. Разность времен запаздывани  не зависит от проводимости среды и пропорциональна коэффициенту пол ризуемости Г2.

Устройство, реализующее этот , способ, содержит датчик сигналов, к выходу которого своимивходами подключены два избирательных усилител , выходы избирательных усилителей подключены через импульсные формирователи к входам триггера , к выходу триггера подключен измеритель временных интервалов 2

Недостатком этого способа  вл етс  низка  точность измерений при каротаже скважин из-за существенного вли ни  индукционных эффектов , обусловленных необходимостью пользоватьс  как близко расположенными питающими и приемными лини ми, так и приемными установками, расположенными на оси питающего провода, где сильно выражено вли ние индукционных  влений.

Недостатком этого устройства  вл етс  также низка  точность 1 змерений вследствие временной и температурной фазовой нестабильности используемых дл  выделени  гармоник избирательных усилителей.

Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  спосо измерени  вызванной пол ризации, заключающийс  в том, что в исследуемой среде током пр моугольной формы возбуждают электромагнитное поле, в точке измерений принимают сигналы вьщёл ют первую гармонику и одну или несколько нечетных гармоник более высокого пор дка и по отношению ра-зности этих амплитуд к величине одной из них суд т о пол ризуемости среды З. .

Недостатком известного способа измерени   вл етс  использование дл  определени  амплитуды высокочастотной квазикогерентной частоты nf всех полуволн сигнала

В один период низкой частоты укладываетс  п периодов высокой частоты , а во времени с максимумом полуволны низкой частоты может совпадать только один из максимумов полуволн ВВ1СОКОЙ частоты. Измерени 

82124

также будут вьтолнены в моменты, не совпадающие во времени. Следовательно , когда измерени  вьтолн ютс  в процессе перемещени  зонда, это также приводит к погрешности. Устройство дл  реализации известного способа.содержит генератор пр моугольных импульсов тока и подключенные к его выходу токовые электQ роды, скважинный усилитель, к входу которого подключены приемныеэлектроды , а выход которого каротажный кабель подключен к входу наземного усилител , избирательные

., усилители первой и высших гармоник,, подключенные входами и выходу наземного усилител , формирователи меток перехода гармоник через О, подключенные входами к выходам избирательных усилителей, а вьтходами к входам двухвходового триггера, пиковые детекторы, один из которых подключен к выходу избирательного усилител  первой гармоники, выходы

5 пиковых детекторов соединены с . входом схемы обработки и регистрации информации Гз).

Недостатком известного устройства  вл етс  необходимость усреднени  измер емых сигналов, по меньшей мере, в пределах одного полупериода нижней частоты. Дл  этого посто нна  времени цепи усреднени  должна быть значительно больше периода низкочастотного измер емого сигнала.

5 Так как измерени  выполн ютс  на инфразэуковых частотах и нижн   частота составл ет доли герца, посто нна  времени цепи усреднени  долж«на составл ть дес тки секунд. Чтобы

аномали  ВП регистрировалась без сзга1ественных искажений, врем  прохождени  приемными электродами участка, отмечаемого аномалией, должно быть значительно больше пос5 то нной времени цехш усреднени , что также ограничивает скорость перемещени  зонда, а следовательно, снижает-производительность измерений .

0 Цель изобретени  - увеличение производительности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерение вызванной пол ризации при каротаже

55 скбажик, заключающемус  в том, что в исследуемой среде током пр моугольной формы возбу дают электромагнитное поле и в точке измерений принимают сигналы, вьщел ют амплитуду первой гармоники и одну или несколько амплитуд нечетных гармоник более высокого пор дка и по отношению разности этих амплитуд к величине одной из них суд т Ъ пол ризуемости среды, измер ют максимальные значени  амплитуд первой и нечетных гармоник, более высокого пор дка, совпадающих во времени с максимумом первой гармоники. Поставленна  цель достигаетс  также тем,что в устройство, содержащее генератор пр моугольных импульсов тока и подключенные к его выходу токовые электроды, скважинный усилитель, к входу которого под ключены приемные электроды, а выход которого через каротажный кабель подключен к входу наземного усилител  , избирательные усилители пер ,вой и высшей гармоник, подключенные входами к выходу наземного усилител  , формирователи меток перехода га моник через О, подключенные входа ми к выходам избирательных усилителей , а выходами - к вхолам двухвхо ового триггера, пиковые детекторы , один из которых.подключен к выходу избирательного усилител , пе вой гармоники,.выходы пиковых детек торов соединены с входами схемы обработки и регистрации информации, дополнительно введены ключи сброса, ждущий мультивибратор, схема ИЛИ и стробирующий ключ, причем ключи сбр са подключены к выходам пиковых детекторов , а их управл ющие входы, один из входов схемы ИЛИ и вход мультивибратора соединены с выходом триггера, выАод мультивибратора наг ружен вторым входом схемы ИЛИ и управл ющим входом стробирующего ключа , включенного мезиду выходом усилител  высшей гармоники и входом пи кового детектора этой же гармоники-. Способ осзпцествл етс  следующим образом. В исследуемой среде возбуждают электромагнитное поле разнопол рными импульсами тока пр моугольной фо

мы с паузами междУ ними. Дл  этой цели используют заземленную линию, в KOTOpjTO включен генератор тока пр моугольных разнопол ринх импульсов . В точке измерени  принимают на приемные электроды сигнал, представл ющий собой совокупность нечетных гармоник частоты повторени 

приемные электроды 4, а выход через каротажный кабель 5 подключен к входу наземного усилител  6, избирательные усилители первой гармоники 7 и нечетной п-й гармоники 8 (например третьей) , подключенные к выходу наземного усилител  6, формирователь 9 меток перехода через 2 питающих импульсов. Из прин того сигнала одновременно вьщел ют первую гармонику и высшую, например п-ю нечетную гармонику. Амплитуду первой гармоники измер ют пиковым детектором, а из сигнала п-й гармоники путем стробировани  вьщел ют полуволну, совпадающую по времени с моментом измерени  амплитуды первой гармоники, которую также измер ют пиковым детектором. По отношению разности измеренных значений амплитуд первой гармоники и п-й гармоники к амплитуде первой гармоники суд т о пол ризуемости среды. Так $сак фазовые сдвиги между гармониками в аномальной зоне, как правило, не превьш1ают нескольких градусов. врем  достижени  максимального значени  амплитудной первой гармоники и полуволны высшей гармоники различаютс  незначительно. Измерени  выполн ютс  в большинстве случаев практически одновременно и в одной точке, перемещение зонда за врем  между этими измерени ми незначительно при существенно большей скорости каротажа. Увеличение скорости каротажа позволит увеличить производительность геофизических измерений. На фиг. 1 изображена стрзтстурна  схема устройстваi на фиг. 2-9 - временные диаграммы сигналов (фиг. 2 токовые импульсы; фиг. 3 - перва  4 - треть  гармоника сигнала, фиг. гармоника сигнала, фиг. 5 - отметка момента перехода сигнала первой гармоники через Фиг. 6 - отметка момента перехода третьей гармоНИКИ через О, фиг. 7 - напр жение на выходе триггера; фиг. 8 - напр жение на выходе ждзпцего мультивибратора; фиг. 9 - сигнал управлени  схемой обработки и регистрации информации ). Устройство, реализующее способ (фиг. 1) , содержит токовые электроды 1, подключенные к выходу генератора 2 тока, скважинньй усилитель 3, ко входу которого подключены 71 нуль первой гармоники и формиро ,ватель 10 меток перехода через О п-й нечетной гармоники, подключенные входами к выходам соответствующих избирательных усилителей 7 и 8, а выходами - к входам триггера 11, первьй пиковый детектор 12, подключенный к выходу усилител  первой гармоники 7, второй пиковый детекто 13, подключенный к выходу усилител  п-й нечетной гармоники 8, через стробирующий ключ 14, управл ющий вход которого подключен к выходу триггера 11, через ждущий мультивибратор 15 подключенные параллельно выходам пиковых детекторов 12 и 13 первый ключ сброса 16 и второй ключ сброса 17, управл ющие входы которых подключены к выходу тригге: ра 11, схему 18 обработки и регистрации информации, входы которой подключены к выходам пиковых летекторов 12 и 13, схему ИЛИ 19. инвертирующий выход которой подключен к управл ющему входу схемы 18 обработ ки и регистрации информации, а входы соответственно подключены к выходу триггера 11 и входу ждущего мультивибратора 15. Работает устройство следующим образом. От генератора 2 тока через элект роды 1 в исследуем5то среду подаютс  разнопол рные пр моугольные импульсы тока с паузами (фиг. 2). Возника ща  при этом разность потенциалов на приемных электродах А усиливаетс  скважинным усилителем 3 и по каротажному кабелю 5 передаетс  на вход наземного усилител  6. Из усиленного сигнала избирательными усилител ми первой гармоники 7 и п-й гармоники 8 вьщел етс  соответствен но перва  (фиг. 3) и п- , например треть , гармоники (фиг. 4). Вьщелен ные гармоники поступают на входы формирователей 9 и .10 перехода через О гармоник, которые вьфабатывают короткие импульсы при переходе входного сигнала через О (фиг. 5 и 6). Сформированным при переходе амплитуды первой гармоники от отрицательного к положительному значени коротким импульсом опрокидьшаетс  триггер 11, который возвращаетс  в исходное состо ние таким же импул 28. . сом, поступающим на его второй вход с выхода формировател  1C меток перехода через нуль п-й нечётной гармоники (фиг. 6). Задним фронтом выходного импульса триггера 11 (фиг. 7) запускаетс  ждущий мультивибратор 15, вьфабатывающий импульс управлени  стробирующим ключом 14 (фиг. 8), при поступлении которого последний откры ваетс  и на втором пиковом детекторе 13 запоминаетс  максимальное значение полуволны напр жени  п-й гармоники. Первым пиковым детектором 12 запоминаетс  максимальное значение полуволны напр жени  первой гармоники. Напр жени  с пиковых детекторов 12 и 13 подаютс  на вход схемь 18 обработки и регистрации информации. Обработка сигнала начинаетс  с момента поступлени  на управл ющий вход схемы 18 импульса (фиг. 9) с выхода логической схемы ИЛИ 19. Цикл измерени  и обработки информации заканчиваетс  в момент очередного перехода напр жени  первой гармоники от отрицательного значени  к положительному. В это врем  формирователь 9 меток перехода через О первой гармоники вырабатывает очередной положительньй импульс, опрокидывающий триггер 11, выходным напр жением которого открываютс  ключи 16 и 17 сброса и пиковые детекторы 12 и 13 подготавливаютс  к запоминанию амплитуд очередных полуволн напр жени  гармоник сигнала. Технические преимущества Щ)едлагаемого изобретени  по сравнению с базовым заключаетс  в значительно меньшем разносе во- времени между измерени ми амплитуды первой гармоники и совпадающей с максимумом первой гармоники амплитуды полуволны одной из нечетных высших гармоник, в свою очередь, позвол ет повысить скорость перемещени  измерительной установки, следовательно, увеличиваетс  производительность труда. Устройство позвол ет повысить скорость перемещени  измерительной установки, что обеспечивает увеличение производительности измерений и приводит к сокращению затрат на раз- ведывательные работы,

Claims (2)

1. Способ измерения вызванной · поляризации при каротаже скважин, заключающийся в том, что в исследуемой среде током прямоугольной формы возбуждают электромагнитное поле и в точке измерений принимают сигналы, вьзделяют амплитуду первой гармоники и одну или несколько амплитуд нечетных гармоник более высокого порядка и по отношению разности этих амплитуд к величине одной из них судят о поляризуемости среды, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности измерений, измеряют максимальные значения амплитуд первой и нечетных гармоник более высокого порядка, совпадающих во времени с максимумом первой гармоники.

Фиг 1

2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее генератор прямоугольных импульсов тока и подключенные к его выходу токовые электроды, скважинный усилитель, к входу которого подключены приемные электроды, а выход которого через каротажный кабель подключен к входу наземного усилителя, избирательные усилители первой и высшей гармоник, подключенные входами к выходу наземного усилителя, формирователи меток перехода гармоник через О, подключенные входами к выходам избирательных усилителей, а выходами - к входам двухвходового триггера, пиковые детекторы, один из которых подключен к выходу из бирательного усилителя первой гармоники, выходы пиковых детекторов соединены с входом схемы обработки и регистрации информации, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит ключи сброса, ждущий мультивибратор, схему ИЛИ и стробирующий ключ, причем ключи сброса подключены к выходам пиковых детекторов, а их управляющие входы, один из входов схемы ИЛИ и вход мультивибратора соединены с выходом триггера, выход мультивибратора нагружен вторым входом схемы ИЛИ и управляющим входом стробирующего ключа, включенного между выходом усилителя высшей гармоники и входом пикового детектора этой же гармоники.