×
10.07.2019
219.017.b192

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КАЛИБРОВКИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАЗЕМНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИНДУКЦИОННОГО ЧАСТОТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к способам определения технических параметров приборов, выполняющих дистанционные исследования геологической среды. Согласно заявленному способу калибровку выполняют при помощи замкнутого токопроводящего калибровочного кольца, расположенного между устройством для электромагнитного индукционного частотного зондирования и поверхностью земли. Выполняют измерения сигнала от индуцированных токов в кольце при нескольких положениях устройства над кольцом. С помощью математического расчета подбирают эффективные расстояния от центра генераторного диполя до центров приемных диполей, моменты приемных диполей, зависящие от частоты, и уточненное положение калибровочного кольца, обеспечивающие совпадения расчетных сигналов с экспериментальными для всех рабочих частот и множества расстояний до кольца. Технический результат: повышение точности настройки прибора.

Изобретение относится к способам определения технических параметров приборов, выполняющих дистанционные исследования геологической среды.

Известен способ электромагнитного индукционного частотного зондирования (патент РФ №2152058, М. кл.7, G01V 3/10, опубл. 27.06.2000), включающий генерацию переменного магнитного поля последовательно на нескольких частотах и измерение на каждой частоте компонент вторичного магнитного поля приемными датчиками с предварительной компенсацией сигнала прямого поля на средней частоте диапазона. При этом жестко фиксируют положение датчиков относительно генераторной петли.

Устройство для осуществления данного способа содержит индукционный зонд, снабженный генератором и двумя приемными датчиками, которые рассматриваются как диполи, размещенные на одной прямой. Моменты диполей расположены в одной плоскости, перпендикулярной поверхности земли. Все элементы зонда соединены с электронным блоком, включающим узлы управления, преобразования, питания и компьютер. Прибор выполняет измерения кажущейся удельной электропроводности грунта последовательно на нескольких частотах.

Для количественной интерпретации данных, получаемых устройством, требуется знать действующие расстояния между центрами генераторного и приемных диполей и зависящие от частоты измерительные моменты. Определить эти параметры с требуемой точностью прямым измерением не удается. Имеющиеся в настоящее время подходы к калибровке каротажных и наземных электромагнитных приборов (например, а.с. №1242885, М. кл.4, G01V 3/18, опубл. 07.07.1986) также не обеспечивают требуемой точности калибровки устройства для наземного электромагнитного индукционного частотного зондирования.

Предлагаемое изобретение позволяет с помощью математической процедуры минимизации функции невязки в автоматическом режиме подобрать пять параметров указанного устройства.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. Калибровку выполняют при помощи замкнутого токопроводящего калибровочного кольца (например, из медной проволоки) диаметром около 1 м, расположенного между устройством для электромагнитного индукционного частотного зондирования и поверхностью земли. Выполняют измерения сигнала от индуцированных токов в кольце при нескольких положениях устройства над кольцом. С помощью математического расчета подбирают параметры устройства, а именно эффективные расстояния от центра генераторного диполя до центров приемных диполей и моменты приемных контуров, зависящие от частоты, и уточненное положение калибровочного кольца, обеспечивающие совпадения расчетных сигналов с экспериментальными для всех рабочих частот и множества расстояний до кольца.

Участок земли, где производят калибровку, выбирают с наименьшей электропроводностью, по строению близким к полупространству. Поиски такого участка выполняют с помощью электроразведочных методов исследования геологических сред. Высота расположения устройства для электромагнитного индукционного частотного зондирования над поверхностью земли обеспечивает пренебрежимо малый сигнал от земли по сравнению с сигналом от замкнутого проволочного кольца.

В данном способе определению подлежат следующие параметры:

- эффективные расстояния от центра генераторного диполя до центров приемных диполей (r1, r2),

- моменты приемных контуров, зависящие от частоты (М1(f), М2(f));

- уточненное положение калибровочного кольца.

В результате измерений получают набор из нескольких десятков величин, которые необходимо уточнить исходя из максимальной близости экспериментальных и синтетических данных, полученных в калибровочной модели. Одиночные эксперименты не обеспечивают достаточной информации для определения этих параметров. Более того, подбор параметров из различных диапазонов сигналов дает несогласованные результаты. Например, при подборе только по отрицательным и только по положительным сигналам получаются различные значения параметров. Таким образом, необходимо установить соответствие между экспериментом и расчетом на основании полного набора экспериментальных данных при условии согласования подбираемых параметров между различными подмножествами - наборами положений эксперимента. Имеющиеся погрешности измерений делают невозможным взаимно однозначное определение значений всех искомых параметров по равному числу экспериментальных данных. Таким образом, необходим избыточный набор измерений. Задача калибровки сводится к минимизации целевой функции. Измерения при фиксированных положениях калибровочного кольца обеспечивают избыточность такой системы данных.

В качестве целевой функции F для минимизации выбрано относительное среднеквадратичное расхождение между измеренными и расчетными значениями сигнала

здесь N - число измерений.

Из-за большого числа искомых во всем пространстве параметров поиск минимума является ресурсоемким. Поэтому необходимо производить минимизацию на некоторых подмножествах полного набора. В качестве алгоритма минимизации используется симплекс метод Нелдера-Мида. Для исключения ложных решений задаются диапазоны допустимых изменений подбираемых величин.

Способ калибровки выполняют в следующей последовательности. Прибор размещают над калибровочным кольцом в нескольких фиксированных позициях по вертикали (например, 12). Для каждой (например, из 14-ти) частоты (fi, i=1…14) и высоты (hj, j=1…12) подбирают пять параметров r1(fi, hj), r2(fi, hj), M1(fi, hj), M2(fi, hj), hj. При этом отслеживают условие согласования этих параметров для различных срезов, заключающееся в совпадении параметров, подбираемых для разных подмножеств. В результате выбирают осредненные значения. Затем найденные приближения используют для уточнения положений кольца. Автоматизированный подбор осуществляют последовательно по ряду подмножеств из пяти параметров для каждой частоты и высоты над кольцом. Значения расстояний (r1 и r2) и измерительных моментов (M1 и M2) для различных положений калибровочного кольца получают согласованными с достаточной точностью (например, 2%). После подбора параметры усредняют и используют для расчета абсолютной и относительной погрешности технических параметров устройства.

Способ калибровки устройства для наземного электромагнитного индукционного частотного зондирования, включающий расположение замкнутого калибровочного кольца между устройством и поверхностью земли, измерение сигнала от индуцированных токов в калибровочном кольце при нескольких фиксированных положениях устройства над кольцом, подбор с помощью математического расчета эффективных расстояний от центра генераторного диполя до центров приемных диполей, моментов приемных диполей, зависящих от частоты, и уточненного положения калибровочного кольца, обеспечивающих совпадения расчетных сигналов с экспериментальными для всех рабочих частот и множества расстояний до кольца.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-1 of 1 item.
18.05.2019
№219.017.5b42

Способ диагностики опасных ситуаций при подземной добыче каменного угля и методика прогноза параметров зон трещиноватости, образованной гидроразрывом пласта

Группа изобретений относится к технологиям, обеспечивающим безопасную подземную добычу твердых углеводородов шахтным способом. Способ основан на наземном сейсмическом мониторинге геодинамического состояния горного массива по наблюдениям за сейсмической активностью кровли пласта и его выработки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002467171
Дата охранного документа: 20.11.2012
Showing 1-7 of 7 items.
20.12.2013
№216.012.8e39

Способ и устройство для индукционного частотного зондирования

Изобретение относится к области электромагнитных индукционных неразрушающих зондирований, в частности к устройствам для измерения электропроводности почвы и грунтов. Сущность: устройство содержит плоский излучающий контур, источник переменного тока, непроводящую штангу, расположенную под углом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502092
Дата охранного документа: 20.12.2013
10.08.2014
№216.012.e7dc

Способ измерения удельной электропроводности и электрической макроанизотропии горных пород

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при изучении электрических свойств горных пород. Заявлен способ измерения удельной электропроводности и электрической макроанизотропии горных пород, включающий электромагнитное возбуждение тока, текущего вдоль проводящей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525149
Дата охранного документа: 10.08.2014
10.08.2014
№216.012.e881

Способ электромагнитного изопараметрического каротажного зондирования

Изобретение относится к области геофизических исследований электрических свойств горных пород на основе изопараметрического зондирования и может быть использовано для определения электрофизических параметров пластов-коллекторов при бурении скважин на нефть и газ. Сущность: способ заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525314
Дата охранного документа: 10.08.2014
10.09.2014
№216.012.f3f5

Устройство для измерения удельной электропроводности и электрической макроанизотропии горных пород

Устройство для измерения удельной электропроводности и электрической макроанизотропии горных пород относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах и может быть использовано для изучения электрических свойств горных пород (коллекторов), окружающих скважину, зондами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528276
Дата охранного документа: 10.09.2014
27.03.2016
№216.014.c929

Устройство для регистрации характеристик электромагнитного поля с использованием тороидальных катушек

Изобретение относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах, а именно к устройствам для изучения электрических свойств горных пород (коллекторов), окружающих скважину, методом электромагнитного каротажа. Технический результат: повышение точности измерений при упрощении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578774
Дата охранного документа: 27.03.2016
10.04.2016
№216.015.2cf4

Устройство для генерации электромагнитного поля тороидальной катушкой в геологической среде

Изобретение относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах, а именно к устройствам для изучения электрических свойств горных пород (коллекторов), окружающих скважину, методом электромагнитного каротажа. Технический результат: повышение точности измерений при упрощении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579177
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.05.2016
№216.015.3cca

Электромагнитный зонд для каротажа в нефтегазовых скважинах

Изобретение относится к области геофизических исследований в открытом стволе скважин, бурящихся на нефть и газ, а именно к устройствам для изучения электрических свойств горных пород, окружающих скважину. Технический результат: повышение информативности исследования электрических свойств горных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583867
Дата охранного документа: 10.05.2016
+ добавить свой РИД