Радиолокационный метод исследований отложений торфа и сапропеля
2.2.2. Установки для импульсного волнового электромагнитного каротажа.

Необходимость извлечения образца, транспортировка на базу, загрузка и выгрузка коаксиальной линии делают весь процесс измерений очень трудоемким.

Для обеспечения процесса измерения затухания и скорости распространения электромагнитных волн непосредственно в залежи автором разработано несколько специальных зондов и способ измерения свойств торфа и сапропеля непосредственно в залежи, т.е. в естественном залегании /24,25/.

Коаксиальный зонд для исследования электромагнитных свойств торфа и сапропеля представляет собой штангу ручного бура ТБГ-1, на конец которого надет крестообразный наконечник с приваренными к нему направляющими стрежнями (рис,2.4.). Другие концы стержней приварены ко второй крестовине, которая изолирована от штанги с помощью прокладки. Питание зонда осуществляется коаксиальным кабелем, продетым внутри штанги. Центральная жила кабеля подключена к штанге, оплетка кабеля – к крестовине. Подключение зонда к измерительной и регистрирующей аппаратуре и генератору аналогично подключению измерительной коаксиальной линии с короткозамкнутым концом (рис.2.3б). При полевых исследованиях в качестве генератора использовался георадар С-023.

Работает коаксиальный зонд следующим образом. В процессе задавливания зонда в залежь заостренная крестовина 1 разрезает торф, который затем попадает в зазор между штангой 2 и стержнем 3. Генератор импульсов, длительность которых определяется из условия /2..1/, соединяется с зондом посредством коаксиального кабеля. Импульсы, пройдя по кабелю, достигают зонда, далее они распространяются внутри зонда, т.е. по торфу, и, отразившись от короткозамкнутого конца, возвращаются к регистратору. Зонд позволяет определить скорость распространения электромагнитных волн и коэффициент затухания в широком диапазоне частот. Для исследований применялся зонд с рабочей длиной 40 см. Исследования велись импульсами с параметрами Umax=5 вольт, 0.5 =1 нсек. Результаты измерений и V относились к середине зонда.

К недостаткам коаксиального зонда, впрочем, как и любого другого используемого в настоящее время устройства для волнового электромагнитного каротажа, следует отнести необходимость опускания в скважину измерительного устройства или генератора, к которым подсоединяются идущие с поверхности кабели. Это сильно снижает производительность труда, усложняет все устройство в целом, уменьшает его надежность. Для устранения этих недостатков автором было разработано и изготовлено устройство, в котором зонд, в обычном понимании этого слова, остается на поверхности залежи, а в залежь погружается проводник, которым может служить буровая штанга, обсадная труба и др.

Принцип действия данного электрокаротажного устройства основан на следующем. Если на поверх ости линейного проводника на локальном участке возбудить электромагнитную волну, то она начнет распространяться вдоль проводника в обе стороны от точки возбуждения со скоростью равной скорости распространения электромагнитных волн в среде. Установка возле точки возбуждения проводящего экрана позволяет излучать все поле только в одну сторону. Волна, дойдя до конца проводника, отразится от него и вернется в точку возбуждения с обратной фазой. Если возбуждаемый проводник пересекает границы раздела сред с разными волновыми сопротивлениями, то возникает отраженные волны.

Конструкция устройства для волнового электромагнитного каротажа представлена на рис.2.5. Устройство состоит из проводящего экрана 1, на котором укреплены металлические ролики 2 , обеспечивающие электрический контакт экрана 1 и заглубляемого проводника 3 (в качестве проводника служила дюралевая штанга бура ТБГ-1), генератора наносекундных видеоимпульсов 4, передающей 5 и приемной 6 катушек, надетых на систему 3.

Генератор 4 вырабатывает наносекундный видеоимпульс, который возбуждает в передающей катушке 5 импульсное магнитное поле. Поле катушки индуцирует на поверхности штанги электрическую волну. Т.к. с одной стороны от передающей катушки находится экран, волна будет распространяться только в одну стороны. Непосредственно вблизи от передающей катушки 5 располагается приемная катушка 6, подсоединенная к регистрирующему блоку, в качестве которого используется георадар С-023.

Иногда применение экрана невозможно из-за чисто конструктивных соображений, поэтому был разработан и изготовлен зонд, в котором экран заменён ферритовым поглотителем 7 (рис.2.6). Поглотитель 7 уменьшает амплитуду отраженного и зондирующего сигнала вдвое, но, имея запас мощности генератора, на это можно пойти.

Таким образом, к настоящему времени разработана, изготовлена и испытана электронная аппаратуры для работы методами радиолокации. Созданы дополнительные устройства для исследования электромагнитных свойств торфа и сапропеля на образцах и в естественном залегании. Использование одной и той же радиолокационной аппаратуры для различных целей позволяет достичь значительного экономического эффекта.



на первую страницу