21.06.2017
Гидроизоляция в комнате, где будет устанавливаться ванна или душ, должна быть качественной, ведь именно здесь возможны постоянные...


21.06.2017
Мрамор появляется в результате соединения известняка и доломита под воздействием перекристаллизации различных осадочных пород в...


21.06.2017
Трактор - это техника, без которой сложно представить выполнение дорожно-строительных, землеройных и других работ. Именно поэтому...


20.06.2017
При монтаже пластиковых окон немаловажным пунктом является оформление ее откосов. Для отделки проемов используется материал, из...


20.06.2017
Первые недели жизни малышу требуется на сон не менее 18 часов в сутки. Поэтому очень важно правильно организовать место для сна....


20.06.2017
Утепление или же преобразование лоджии собственными силами, как и при работе профессионалов, всегда начинается с робот по ее...


Принципиальная схема, устройство и работа аппаратуры магнитного каротажа КМК-3

19.01.2017

1. Назначение и краткая техническая характеристика аппаратуры. Комплексная аппаратура магнитного каротажа типа КМК-3 предназначена для непрерывной одновременной регистрации магнитной восприимчивости и вертикальной составляющей магнитного поля в скважинах глубиной до 2000 м, пробуренных в сильномагнитном разрезе.
Аппаратура применяется совместно с автоматическими и полуавтоматическими каротажными станциями, работающими на трехжильном кабеле. Нормальная работа скважинного прибора обеспечивается при температуре окружающей среды до +40° С и давлении до 200 кГ/см2. Питание электрической схемы аппаратуры осуществляется от сети переменного тока частотой 50 гц, напряжением 220 в или от аккумуляторов напряжением 12 в. Потребляемая мощность — не более 75 ет. Общий вес комплекта аппаратуры 50 кг.
2. Принцип работы аппаратуры. Упрощенная принципиальная схема аппаратуры магнитного каротажа приведена на рис. 121, а.
Питание электрических схем наземной панели управления и скважинного прибора осуществляется от электронного генератора ЭГ частотой 1000 гц через трансформатор Tp1. Переменное напряжение для питания скважинного прибора со вторичной обмотки трансформатора Tp1 через жилы I и III кабеля передается на первичную обмотку трансформатора Tp2.
Принципиальная схема, устройство и работа аппаратуры магнитного каротажа КМК-3

Трансформатор Tp2 имеет две вторичные обмотки: одна из них служит для питания схемы Z-датчика, другая — для питания схемы х-датчика.
Z-датчик состоит из двух вертикально ориентированных пермаллоевых сердечников с обмотками возбуждения OB и измерительной обмоткой ИO. Через обмотки возбуждения OB пропускается ток от стабилизатора напряжения CH частотой 1000 гц. Ввиду того что обмотки возбуждения на пермалловых стержнях включены навстречу одна другой, при отсутствии внешнего магнитного поля в измерительной обмотке не будет возникать ток. Под воздействием внешнего магнитного поля Земли баланс напряжений в обмотках возбуждения нарушается, благодаря чему в измерительной обмотке возникает напряжение, величина которого пропорциональна вертикальной составляющей магнитного поля, а частота равна удвоенной частоте возбуждения, т. е. 2000 гц. Сигнал от Z-датчика через жилы II и I—III кабеля передается в наземную измерительную схему.
Для компенсации нормального магнитного поля Земли в наземной панели предусмотрен компенсатор магнитного поля КМП, представляющий собой стабилизированный выпрямитель, питающийся от вторичной обмотки трансформатора Tp1. Постоянное компенсирующее напряжение противоположного знака через жилы II и I-III кабеля передается в измерительную обмотку датчика.
х-датчик представляет собой мостовую схему, на которую напряжение питания подается от вторичной обмотки трансформатора Tp2 через стабилизированный выпрямитель CB и полупроводниковый генератор ПГЧ с частотой 475 гц. Три пассивных плеча мостовой схемы представлены сопротивлениями R1—R3, которые в момент измерений постоянны. Четвертым плечом служит катушка индуктивности с разомкнутым сердечником. Магнитный поток катушки замыкается через окружающие породы, которые составляют как бы продолжение сердечника. По этой причине при изменении магнитности пород индуктивность катушки изменяется, и в измерительной диагонали моста возникает напряжение небаланса, пропорциональное магнитной восприимчивости пород. Напряжение небаланса частотой 475 гц через конденсатор С по жилам II и I—III кабеля поступает в наземную измерительную схему.
Конденсатор С необходим для того, чтобы не пропустить постоянную составляющую от компенсатора магнитного поля в схему х-датчика. Сопротивление R служит для пропускания постоянного тока компенсации в схему Z-датчика.
Таким образом, в наземную измерительную схему из скважинного прибора одновременно поступают два сигнала: один с частотой 2000 гц от Z-датчика и другой с частотой 475 гц из х-датчика. Усилительно-выпрямительный блок УВБ х-канала настроен на полосу пропускания 450—500 гц, т. е. пропускает на регистратор «Рег. х» сигнал с частотой 475 гц. Усилительно-выпрямительный блок Z-канала пропускает сигнал на регистратор «Рег. Z» лишь с частотой 2000 гц. Чтобы предохранить Z-канал от влияния сигналов-помех основной частоты и более высоких гармоник, в канале использовано фазочувствительное выпрямление. Опорное напряжение на фазочувствительный выпрямитель снимается с фазовращателя ФВ. В результате фазочувствительного выпрямления в цепь Z-регистратора пропускается напряжение постоянного тока, пропорциональное активной составляющей сигнала Z-датчика.
Чтобы исключить влияние переменного напряжения питания от электронного генератора на измерительные каналы, передача сигнала по жилам I и III осуществляется через симметричные точки а и б обмоток трансформаторов Tp1 и Tp2.
3. Конструкция аппаратуры. Аппаратура КМК-3 состоит из скважинного прибора и наземной панели управления.
Скважинный прибор представляет собой герметизированный цилиндр диаметром 60 мм, длиной 1900 мм, состоящий из трех частей: в верхней части, имеющей стальной кожух, расположены измерительные схемы; в средней части, имеющей кожух из немагнитного металла, находится Z-датчик; в нижней части, в корпусе из непроводящего и немагнитного материала, расположен датчик магнитной восприимчивости.
Наземная панель находится в специальном металлическом корпусе. Размеры панели позволяют вставлять ее в отсек сменной панели аппаратурного стенда автоматических каротажных станций.
На лицевой стороне панели расположены необходимые элементы управления аппаратурой (рис. 121, б).
Контрольно-измерительный прибор 1 при помощи переключателя 2 может устанавливаться для измерения напряжения питания скважинного прибора (положение «Пит.» переключателя 2), для визуального измерения магнитной восприимчивости или магнитного поля (положения «К» и « Z» переключателя 2) и для измерения тока компенсации в схеме Z-датчика (положение «Комп. Z» переключателя 2). При помощи переключателя 3 напряжение питания скважинного прибора устанавливается равным 60 в.
Переключатель 5 в положениях «1; 2; 3» позволяет установить пределы измерения магнитного поля соответственно 15 000—30 000—60 000 гамм. Переключателем 6 в положениях «1; 2; 3; 4» устанавливаются пределы измерения магнитной восприимчивости, равные 0,015—0,045—0,135—0,405 ед. СГСМ.
В положении «0» переключателя 5 и в положении «Z» переключателя 2 при помощи потенциометра 9 выполняется установка нуля фазочувствительного выпрямителя (стрелка контрольно-измерительного прибора выводится на нулевой отсчет).
В результате указанной регулировки в измерительную схему Z-регистратора будет пропускаться лишь активная составляющая сигнала Z-датчика, которая пропорциональна вертикальной составляющей земного магнитного поля. В положении «0» переключателя бив положении «К» переключателя 2 производится запись нулевой линии канала магнитной восприимчивости.
Потенциометром 8 балансируется симметрия точек а и б на обмотках трансформаторов Tp1 и Tp2 (рис. 121, а), при помощи которых осуществляется передача сигналов датчиков скважинного прибора на поверхность. Практически при помощи потенциометра 8 влияние напряжения питания скважинного прибора на измерительные каналы сводится к минимуму.
Компенсация нормального магнитного поля Земли в пределах от нуля до 1 э осуществляется реостатами 4 грубой и точной компенсации. Схема компенсации включается специальным тумблером. К клеммам 14 подключается измерительный прибор высокого класса точности для контроля за током компенсации нормального магнитного поля. Клеммы 10—12 служат для включения скважинного прибора, клемма 13 — для заземления панели.
Панель управления магнитного каротажа подключается к регистраторам станции при помощи штепсельного разъема 16. Через штепсельный разъем 15 включается сетевой провод или провода от преобразователя (при питании от аккумулятора).
Подключение электрической схемы аппаратуры к источникам питания (сети или батарей) производится переключателем 7. Лампа 17 является индикатором подачи питания в электрическую схему прибора.
4. Подготовка аппаратуры к работе. Подготовку аппаратуры к работе выполняют в следующем порядке.
1. Панель управления (см. рис. 121, б) подключают к сети переменного тока напряжением 220 в или через преобразователь к аккумулятору (батареи) напряжением 12
2. При помощи омметра на коллекторном проводе определяют питающие жилы скважинного прибора (сопротивление между ними около 100 ом) и подключают к клеммам I и II панели управления.
3. Переключатель 2 ставят в положение «Пит.», переключатели 5 и 6 — в положение «0», переключатель 3 — в положение «1», а переключатель 7 и реостат 4 — в положение «Выкл.».
4. Переключателем 7 подключают питание к аппаратуре и прогревают ее в течение 5 мин.
5. После прогрева аппаратуры переключателем 3 устанавливают напряжение питания на скважинном приборе, равное 60 в (стрелочный прибор должен установиться против деления «60»).
6. При положении «К» переключателя 2 и положении «1» переключателя 6 потенциометром 8 устанавливают минимальное показание (3—5 делений) стрелочного прибора; при этом скважинный прибор должен быть удален от магнитных и проводящих объектов.
7. В положении «Z» переключателя 2 потенциометром 9 устанавливают нулевое показание стрелочного прибора.
8. Скважинный прибор ставят вертикально, переключатель пределов измерений переводят в положение «3», после чего потенциометром, расположенным на шасси панели, устанавливают максимальное показание стрелочного прибора.
9. При помощи проводов с надписями «+и», «-х», «+Z» и «-Z», идущих от штепсельного разъема 16, панель управления подключают к I и II измерительным каналам станции. Далее градуируют каналы аппаратуры.
5. Градуировка Z-канала. Градуировку Z-канала аппаратуры КМК-3 выполняют для того, чтобы установить зависимость между отклонением пишущих устройств регистраторов на каротажной ленте (в см) и величиной вертикальной составляющей магнитного поля (в гаммах).
Градуировку Z-канала проводят на специальном контрольном пункте (КП), вблизи которого отсутствуют магнитные объекты — помехи (автомашины, буровые вышки, высоковольтные линии), а также аномальные геологические объекты. Величина абсолютного поля на КП должна быть известна.
Перед градуировкой производят компенсацию нормального магнитного поля. С этой целью скважинный прибор ставят в вертикальное положение, в измерительном канале станции устанавливают максимальную величину постоянной по напряжению, переключатель 5 панели управления аппаратурой переводят в положение «1» (максимальная чувствительность) и при помощи реостатов 4 грубой и точной компенсации стрелку или карандаш регистратора выводят на середину ленты.
Далее в измерительном канале станции устанавливают необходимую величину постоянной по напряжению и градуируют Z-канал. Величина постоянной по напряжению обычно известна из практики работ в районе и должна обеспечивать запись Z-составляющей в масштабах приблизительно 1000; 2000 и 4000 гамм/см соответственно при положениях «1; 2; 3» переключателя пределов измерений 5 (см. рис. 121, б).
Градуировку выполняют при помощи градуировочных колец (типа колец Гельмгольца) или специального соленоида, которые надевают на скважинный прибор таким образом, чтобы Z-датчик находился в их центре. Через кольца или соленоид пропускают ток нескольких величин в различных направлениях и при каждом значении тока записывают отклонение пера или блика на каротажной ленте. Каждой величине тока в кольцах или соленоиде соответствует определенная величина магнитного поля (в гамм), вычисляемая по формуле
Z = FI,

где I — сила тока в ма; F — постоянная колец или соленоида в гамм/ма.
Градуировку выполняют на всех трех диапазонах измерений. На каждом диапазоне выбирают не менее четырех значений тока, которым соответствуют четыре значения магнитного поля, равномерно расположенные в данном диапазоне. По результатам градуировки в специальном журнале Z-канала для каждого диапазона строят график. По горизонтальной оси откладывают отклонения лера или блика в см (в масштабе 0,5—1 см записи в 1 см графика), по вертикальной оси — значение магнитного поля в гамм (в масштабе 500—1000 гамм/см).
На каротажной ленте, где выполнялись градуировочные записи, а также на градуировочном графике отмечают тип и номер станции, номер аппаратуры КМК-3, постоянную колец или соленоида, масштабы записи, постоянную по напряжению, дату градуировки, название КП и значение абсолютного магнитного поля на КП; на каротажной ленте и градуировочном графике должна быть подпись лица, выполнившего градуировку.
Градуировку Z-канала проводят ежемесячно, а также после ремонта аппаратуры, смены скважинного прибора, смены кабеля.
6. Градуировка х-канала. Канал для измерения магнитной восприимчивости аппаратуры КМК-3 градуируют при помощи специальных цилиндрических эталонов, которые изготовляются из смеси порошка магнетита со скульптурным гипсом. Высота эталона должна быть в 4—5 раз больше длины датчика, диаметр отверстия в эталоне равен диаметру прибора, а внешний диаметр должен превышать диаметр прибора на удвоенную длину датчика.
Если каротаж проводится в слабомагнитных породах (магнитная восприимчивость не более 15 000*10в-6 ед. СГСМ), то для градуировки х-канала достаточно иметь один эталон, создающий магнитную восприимчивость, равную средней восприимчивости наиболее магнитных пород района. В этом случае градуировку выполняют в следующем порядке.
1. В измерительном канале станции устанавливают такую постоянную по напряжению, при которой обеспечивался бы масштаб записи магнитной восприимчивости, равный приблизительно 1000*10в-6 ед. CГCM/см при первом диапазоне и 3000*10в-6 ед. CГCM/см на втором диапазоне х-канала (положения «1» и «2» переключателя 6; рис. 121, б).
2. Переключатель 6 панели управления аппаратуры переводят в положение «О» и записывают нулевую линию на ленте регистратора станции.
3. Скважинный прибор помещают в эталон таким образом, чтобы х-датчик находился в его центре.
4. Переключатель пределов измерений 6 устанавливают в положение «1», и на ленте регистратора записывается отклонение пера или блика, которое соответствует магнитной восприимчивости эталона.
Пo результатам градуировки вычисляют масштаб записи (цену отклонения пишущего устройства) в 10в-6 ед. С ГСМ/см; полученная величина служит в дальнейшем для перевода показаний регистратора в 10в-6 ед. СГСМ.
Если каротаж выполняется в районе, где встречаются сильномагнитные породы (до 0,4 ед. СГСМ), то выполняют аналогичные описанным выше измерения в 3—4 эталонах и более. При этом минимальная магнитная восприимчивость должна быть около 0,01 ед. СГСМ, максимальная — должна быть близка к средней магнитной восприимчивости наиболее магнитных пород района или месторождения. В этом случае по результатам измерений в нескольких эталонах строят эталонировочный график, при помощи которого в дальнейшем показания регистратора переводят в 10в-6 ед. СГСМ.
Эталонировочные графики х-канала и Z-канала аппаратуры строят в одном журнале. На эталонировочных ленте и графике х-канала приводят сведения о размерах эталонов, их магнитной восприимчивости, а также все другие сведения, подобно тому как это делают при оформлении результатов градуировки, Z-канала.
Для контроля постоянства чувствительности х-канала во времени изготовляют легкие переносные рабочие эталоны. По окончании градуировки х-канала выполняют измерение в рабочем эталоне и результат записывают в градуировочный журнал.
7. Проведение магнитного каротажа с аппаратурой КМК-3. Перед выездом на скважину станцию с аппаратурой перемещают на КП. На контрольном пункте производят компенсацию магнитного поля Z-датчика. Нулевой линии регистратора, которая соответствует положению компенсации нормального поля, приписывают абсолютное значение вертикальной составляющей магнитного поля на КП.
По приезде на скважину станцию устанавливают на ровную площадку, собирают схему внешних соединений и проверяют работу измерительных каналов аналогично тому, как это делают при электрокаротаже.
Вблизи устья скважины, но вдали от автомашины и железных предметов выбирают контрольный пункт скважины (КПскв), на котором скважинный прибор устанавливают в вертикальное положение, и на всех диапазонах Z-канала записывают показания регистрирующего устройства. Далее скважинный прибор помещают в рабочий эталон, при помощи которого контролируют чувствительность х-канала путем записи показаний на каротажной ленте. Показание с рабочим эталоном не должно отличаться более чем на 10% от аналогичного показания, полученного при градуировке аппаратуры.
После указанных подготовительных операций скважинный прибор спускают в скважину, соблюдая правила, изложенные в главе XX. При спуске оператор следит за стрелочным индикатором, включая последний поочередно в тот или иной Канал, и оценивает величину возможных аномалий. Это позволяет более правильно выбрать необходимые диапазоны измерений.
Когда скважинный прибор достигнет забоя, устанавливают необходимые диапазоны измерений, масштабы записи и глубин; при подъеме выполняется каротаж. Масштаб глубин должен быть равен принятому масштабу геологической документации. При детализации рудных зон кривые записывают в более крупном масштабе (1:50 или 1:25).
Скорость магнитного каротажа с аппаратурой КМК-3 зависит от сложности геологических разрезов и может составлять 1000 —2000 м/ч.
Масштаб записи х-канала выбирают таким образом, чтобы наиболее часто встречающиеся в районе значения магнитной восприимчивости составляли 70—80% от ширины диаграммной ленты. Аналогичным образом при записи внутри рудных зон выбирают масштаб Z-канала. На безрудных интервалах кривую Z записывают обычно на наиболее высокой чувствительности.
Если в процессе каротажа кривая Z выходит за пределы ленты, то реостатами компенсации нулевое положение записи смещают. При этом некоторый интервал записи перекрывается аналогично тому, как это делается в методе ПС.
После проведения измерений выполняют замеры магнитной восприимчивости в рабочем эталоне, записывают отметки магнитного поля на всех диапазонах на KПскв, повторно измеряют магнитное поле на КП0.
8. Оформление магнитокаротажных диаграмм. На подлинники Z- и х-диаграмм наносят стандартные заголовки и оцифровывают метки через каждые 10 см ленты. В полевом журнале указывают номер скважины, название участка, тип и номер аппаратуры и станции, время измерений, фамилию исполнителя.
На Z- и х-диаграммах проводят нулевые линии. Нулевая линия на Z-диаграмме должна соответствовать нормальному значению магнитного поля; ее находят следующим образом:
1) положение контрольного пункта КП0 наносят на карту нормального поля;
2) с карты снимают значение нормального поля в точке КП0;
3) из абсолютного значения магнитного поля на КП0 вычитают значение-нормального магнитного поля; полученная разность может быть с положительным или с отрицательным знаком;
4) на диаграмме находят точку ZКП0, соответствующую среднему значению записей на КП перед выездом на скважину и после каротажа скважины;
5) от точки ZКП0 в масштабе записи откладывают отрезок, равный разности между абсолютным и нормальным значениями поля в точке КП; таким образом находят точку Z0, соответствующую положению нулевой линии Z-канала. Если разность между абсолютным и нормальным значениями поля в точке КП положительная, то нулевая линия будет находиться слева от точки ZКП0, и, наоборот, при отрицательной разности нулевая линия будет справа от точки ZКП0.
За нулевую линию кривой х-каротажа принимают прямую, соединяющую нулевые отметки до и после измерений на скважине.
На подлинниках диаграмм в виде шкал наносят масштабы кривых Z и х; масштабы изображают в верхней части каждого интервала глубин, в пределах которого они остаются постоянными. Значения Z и х на масштабных шкалах находят по градуировочным графикам.
Качество диаграмм должно отвечать всем требованиям, которые отражены в инструкции по магнитному каротажу.