SU652917A3 - Устройство дл определени плотности формаций земли - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области  дернофизических методов исследовани  и может быть использовано в геолого-разведочной практике.

Предлагаемое устройство относитс  к аппаратуре, предназначенной дл  определени  плотности земных формаций и вырабатывает сигнал, соответствующий ожидаемому оседанию замерзших земл ных пластов при оттаивании.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению  вл етс  устройство дл  определени  плотности земл ной породы 1, содержап 1ее скважинный прибор с источником гамма-измерени  и детектором, подсоединенным к устройству вычислени  плотности формаций земли в зависимости от глубины, средство дл  движени  источника по скважине, подсоединенное к устройству определени  глубины погружени . Устройство выдает импульсы, соответствующие детектированному гаммаизлучению , которое св зано с плотностью земл ной породы.

Недостатком такого устройства  вл етс  то, что оно не учитывает изменение плотности вследствие оседани  при оттаивании мерзлой формации земли.

Устройства, вырабатывающие тепло в област х вечной мерзлоты,  вл ютс  причиной оттаивани  вечной мерзлоты. Оседание пород, вызываемое оттаиванием, может нанести повреждение строени м, текстуре и т. д. Таких повреждений можно избежать, если определить заранее, каково будет это оседание.

Целью изобретени   вл етс  обеспечение возможности определени  ожидаемого оседани  при оттаивании мерзлой формации земли.

Цель достигаетс  тем, что в устройство введены источник посто нного тока, имеюни-1Й п ть выходов, три блока вычитани , блок делени , блок умножени  и интегратор , причем первый выход источника посто нного тока и выход устройства вычислени  плотности подсоединены ко входам первого

ri блока вычитани , выход которого и второй выход источника посто нного тока подсоединены ко входу блока делени , выход которого и третий выход источника посто нного тока подсоединены ко входу второго блока вычитани , выход которого и четвертый выход источника посто нного тока подсоединены ко входу блока умножени , выход которого и п тый выход источника посто нного тока подсоединены ко входу третьего блока вычитани , выход которого и выход устройства определени  глубины подсоединены ко входу интегратора. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство дл  измерени  и записи оседани  замерзшей породы, плотности породы и содержани  льда в породе; на фиг. 2 - подробна  блок-схема приемника, показанного на фиг. 1. На фиг. 1 показан скважинный прибор I, включающий источник гамма-квантов, детектор , погруженный в буровую скважину, сделанную в земл ной породе. Скважинный прибор сн ти  выдает импульсы Е, соответствующие детектированному гамма-излучению , которое св зано с плотностью земл ной породы. Импульсы Е передаютс  при помощи кабел  2 к приемнику 5. Кабель 2 проходит через колесо 3 и св зан с барабаном 4. Барабан 4 электрически св зан с приемником 5. Так как колесо 3 вращаетс  благодар  движению вниз по буровой скважине скважинного прибора 1, оно создает возбуждение в роторной обмотке 6 сельсина посто нного тока 7, который имеет статорные обмотки 8, 9 и 10 с общим заземлением 11. Один конец роторной обмотки 6 подключен к общему заземлению 11, а на другой конец подаетс  напр жение посто нного тока U|. Так как роторна  обмотка 6 вращаетс  благодар  вращению колеса 3, то в результате этого, соответственно, измен ютс  напр жени , наведенные в статорных обмотках 8, 9 и 10. Наведенные в статорных обмотках 8, 9 и 10 напр жени  подаютс  в приемник 5. Сельсин 12 имеет роторную обмотку 13 (фиг. 2). Напр жени  статорных обмоток 8, 9 и 10 подвод тс  к соответствующим статорным обмоткам 14, 15 и 16, которые имеют общее заземление 11 с сельсином посто нного тока 12. К роторной обмотке 13 подводитс  напр жение Ui от источника напр жени  посто нного тока 17, который также подключен к заземлению 11 и вырабатывает также посто нные напр жени  Uj-Ug. Роторна  обмотка 13 сельсина 12 вращаетс  в соответствии с сигналами, приложенными к статорным обмоткам 14, 15 и 16. Роторна  обмотка 13 механически соединена с рычагом 18 таким образом, что рычаг 18 вращаетс  в соответствии с вращением колеса 3. Рычаг 18 имеет щпильку 19, вставленную в рычаг под пр мым углом. Предельный (концевой) . выключатель 20 обычного типа запитан посто нным напр жением и от источника 17 и имеет рычаг 21, установленный по отношению к рычагу 18 и щпильке 19 так, что один раз в течение каждого цикла щпилька 19 мгнсзонно активирует выключатель 20 дл  выдачи импульса на выходе выключател  20. Счетчик 22 производит подсчет каждого импульса, полученного от выключател  20. Цифроаналоговый конвертер 23 обычного типа прербразует цифровые сигналы, полученные при помощи счетчика 22 и выдает сигнал i, соответствуюпшй глубине погружени  устройства записи показаний приборов в буровой скважине. Сигнал 2 используетс  дл  управлени  п тиканальным записывающи .м устройством 24 так, что записанные сигналы соответствуют глубине, на которой была получена информаци , представленна  сигналами. Импульсы Е из скважинного прибора 1 подвод тс  к обычному измерителю скорости счета 25, который вырабатывает сигнал ,, соответствующий частоте следовани  импульса , который затем подаетс  па устройство 24 дл  записи частоты следовани  импульсов . Сигнал Е преобразовываетс  также в сигнал Et, который соответствует плотности земл ной породы, в соответствии с нижеследующим paBencTBOjM D (1) где D - плотность. к и S - константы и могут, например, иметь значени  соответственно от - 0,219 до 3,415; R - частота следовани  импульсов. Логарифмический усилитель 26, устройство вычитани  27 и делитель 28 работают совместно дл  выработки сигнала плот ности ,,. Логарифмический усилитель 26, получа  сигнал з, вырабатывает на выходе сигнал, соответствующий члену logR в выражении (1). Устройство вычитани  27 вычитает напр жение U, соответствующее константе S, из напр жени , имеющегос  на выходе усилител  26 дл  получени  сигнала, соответствующего члену log R-S в выражении (1). Делитель 28 производит деление сигнала из устройства вычитани  27 на напр жение Uj, соответствующее .посто нной К, дл  получени  сигнала . Сигнал Е подводитс  к устройству 24 и устройству вычитани  29. Устройство записи 24 производит запись сигнала Ец дл  получени  записи плотности земл ной породы. Устройство вычитани  29 работает совместно с умножителем 30 дл  рещени  следующего выражени : Ш 57 (2,65-D),(2) где I и- процентное содержание льда в земл ной породе. Устройство вычитани  29 производит вычитание сигнала из напр жени  и,, которое соответствует члену обычной матричной плотности 2,65 в выражении (2), дл  получени  сигнала, соответствующего члену (2,65-D). Величина матричной плотности почвенного сло  обычно находитс  в пределах 2,60- 2,/5 г,хл и  вл етс , по суш.еству, посто нной д.ч  данной площади. Умножитель 30 производит умножение сигнала, полученного из устройства вычитани  29, на напр жение Us, которое соответствует числу 57 в выражении (2), дл  получени  сигнала Е , соответствующего члену Ui в выражении (2). Сигнал 5 подводитс  к записывающему устройству 24 и к устройству вычитани  31. Устройство 24 производит запись сигнала Es дл  получени  записи процентного содержани  льда в земл ной породе.

Устройство вычитани  31 производит вычитание напр жени  LJe (которое соответствует члену С в нижеследующем выражении (3)) из сигнала Ев, соответствующего процентному содержанию излищнего льда lexc в соответствии со следующим выражением: .

lexc Ь-с...,(3)

где С - оставща с  после та ни  пористость , котора  имеет определенное значение в пределах 45%-75%.

Ожидаемое оседание S замерзшей земл ной породы может быть определено из выражеуи  4

S Jlexcdz...,(4)

где dz - дифференциал глубины иг - наибольша  глубина погружени  приборов.

Сигнал Ев из устройства 31 подаетс  к интегратору 32, который получает также сигнал Ег. Интегратор 32, который может быть любого серийного типа, производит интегрирование сигнала EG в зависимости от сигнала Ег дл  получени  импульсов ;. Импульсы Е соответствуют Jlexcdz. Подсчет импульсов EJ производитс  при помощи счетчика 33. Счетчики 33 подают множество имеющихс  выходных цифровых сигналов в обычной цифроаналоговый конвертер 34. Содержимое счетчика 33 соответствует глубине, то есть на поверхности, и прекращаетс  тогда, когда устройство записи показаний приборов останавливаетс  на глубине Z. Конвертор 34 производит преобразование выходных сигналов счетчика 33 в аналоговый сигнал ЕЗ, соответствующий ожидаемому оседанию замерзшей земл ной породы при та нии. Сигнал ,, подводитс  к записывающему устройству 24.

После завершени  операции OhHTi,--; ч.. казаний прибора обычны; выключатель MMKI венного действи  35 . ;-:| |:р -етс  д.1Я мо .ментального прохо/клснин ппсю нного иапр жени  Ug, получ; ем.()1о ir,n помощи источника 17. Напр жение I.. в х5вращает в исходное положение счетчик 33.

Описанна  система обеспечивает получение выходных сигналов, соответствующих ожидаемому оседанию замерзшей земл ной породы при оттаивании. (Система также обеспечивает запись плотности замерзшей земл ной породы, процентного содержимого льда в земл ной породе и излишнего льда.

Claims (1)

1. Патент США № 2972682, кл. 250-108, 1961,