Устройство для определения плотности формаций земли - SU652917A3

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области ядернофизических методов исследования и может быть использовано в геолого-разведочной практике.

Предлагаемое устройство относится к аппаратуре, предназначенной для определения плотности земных формаций и вырабатывает сигнал, соответствующий ожидаемому оседанию замерзших земляных пластов при оттаивании.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для определения плотности земляной породы 1, содержап 1ее скважинный прибор с источником гамма-измерения и детектором, подсоединенным к устройству вычисления плотности формаций земли в зависимости от глубины, средство для движения источника по скважине, подсоединенное к устройству определения глубины погружения . Устройство выдает импульсы, соответствующие детектированному гаммаизлучению , которое связано с плотностью земляной породы.

Недостатком такого устройства является то, что оно не учитывает изменение плотности вследствие оседания при оттаивании мерзлой формации земли.

Устройства, вырабатывающие тепло в областях вечной мерзлоты, являются причиной оттаивания вечной мерзлоты. Оседание пород, вызываемое оттаиванием, может нанести повреждение строениям, текстуре и т. д. Таких повреждений можно избежать, если определить заранее, каково будет это оседание.

Целью изобретения является обеспечение возможности определения ожидаемого оседания при оттаивании мерзлой формации земли.

Цель достигается тем, что в устройство введены источник постоянного тока, имеюни-1Й пять выходов, три блока вычитания, блок деления, блок умножения и интегратор , причем первый выход источника постоянного тока и выход устройства вычисления плотности подсоединены ко входам первого

ri блока вычитания, выход которого и второй выход источника постоянного тока подсоединены ко входу блока деления, выход которого и третий выход источника постоянного тока подсоединены ко входу второго блока вычитания, выход которого и четвертый выход источника постоянного тока подсоединены ко входу блока умножения, выход которого и пятый выход источника постоянного тока подсоединены ко входу третьего блока вычитания, выход которого и выход устройства определения глубины подсоединены ко входу интегратора. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство для измерения и записи оседания замерзшей породы, плотности породы и содержания льда в породе; на фиг. 2 - подробная 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 земляной породе. Скважинный прибор снятия выдает импульсы Е, соответствующие детектированному гамма-излучению , которое связано с плотностью земляной породы. Импульсы Е передаются при помощи кабеля 2 к приемнику 5. Кабель 2 проходит через колесо 3 и связан с барабаном 4. Барабан 4 электрически связан с приемником 5. Так как колесо 3 вращается благодаря движению вниз по буровой скважине скважинного прибора 1, оно создает возбуждение в роторной обмотке 6 сельсина постоянного 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 подается напряжение постоянного тока U|. Так как роторная обмотка 6 вращается благодаря вращению колеса 3, то в результате этого, соответственно, изменяются напряжения , наведенные в статорных обмотках 8, 9 и 10. Наведенные в статорных обмотках 8, 9 и 10 напряжения подаются в приемник 5. Сельсин 12 имеет роторную обмотку 13 (фиг. 2). Напряжения статорных обмоток 8, 9 и 10 подводятся к соответствующим статорным обмоткам 14, 15 и 16, которые имеют общее заземление 11 с сельсином постоянного тока 12. К роторной обмотке 13 подводится напряжение Ui от источника напряжения постоянного тока 17, который также подключен к заземлению 11 и вырабатывает также постоянные напряжения Uj-Ug. Роторная обмотка 13 сельсина 12 вращается в соответствии с сигналами, приложенными к статорным обмоткам 14, 15 и 16. Роторная обмотка 13 механически соединена с рычагом 18 таким образом, что рычаг 18 вращается в соответствии с вращением колеса 3. Рычаг 18 имеет щпильку 19, вставленную в рычаг под прямым углом. Предельный (концевой) . выключатель 20 обычного типа запитан постоянным напряжением 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 для выдачи импульса на выходе выключателя 20. Счетчик 22 производит подсчет каждого импульса, полученного от выключателя 20. Цифроаналоговый конвертер 23 обычного типа прербразует цифровые сигналы, полученные при помощи счетчика 22 и выдает сигнал i, соответствуюпшй глубине погружения устройства записи показаний приборов в буровой скважине. Сигнал 2 используется для управления пятиканальным записывающи .м устройством 24 так, что записанные сигналы соответствуют глубине, на которой была получена информация, представленная сигналами. Импульсы Е из скважинного прибора 1 подводятся к обычному измерителю скорости счета 25, который вырабатывает сигнал ,, соответствующий частоте следования импульса , который затем подается па устройство 24 для записи частоты следования импульсов . Сигнал Е преобразовывается также в сигнал Et, который соответствует плотности земляной породы, в соответствии с нижеследующим paBencTBOjM D (1) где D - плотность. к и S - константы и могут, например, иметь значения соответственно от - 0,219 до 3,415; R - частота следования импульсов. Логарифмический усилитель 26, устройство вычитания 27 и делитель 28 работают совместно для выработки сигнала плот ности ,,. Логарифмический усилитель 26, получая сигнал з, вырабатывает на выходе сигнал, соответствующий члену logR в выражении (1). Устройство вычитания 27 вычитает напряжение U, соответствующее константе S, из напряжения, имеющегося на выходе усилителя 26 для получения сигнала, соответствующего члену log R-S в выражении (1). Делитель 28 производит деление сигнала из устройства вычитания 27 на напряжение Uj, соответствующее .постоянной К, для получения сигнала . Сигнал Е подводится к устройству 24 и устройству вычитания 29. Устройство записи 24 производит запись сигнала Ец для получения записи плотности земляной породы. Устройство вычитания 29 работает совместно с умножителем 30 для рещения следующего выражения: Ш 57 (2,65-D),(2) где I и- процентное содержание льда в земляной породе. Устройство вычитания 29 производит вычитание сигнала из напряжения и,, которое соответствует члену обычной матричной плотности 2,65 в выражении (2), для получения сигнала, соответствующего члену (2,65-D). Величина матричной плотности почвенного слоя обычно находится в пределах 2,60- 2,/5 г,хл и является, по суш.еству, постоянной д.чя данной площади. Умножитель 30 производит умножение сигнала, полученного из устройства вычитания 29, на напряжение Us, которое соответствует числу 57 в выражении (2), для получения сигнала Е , соответствующего члену Ui в выражении (2). Сигнал 5 подводится к записывающему устройству 24 и к устройству вычитания 31. Устройство 24 производит запись сигнала Es для получения записи процентного содержания льда в земляной породе.

Устройство вычитания 31 производит вычитание напряжения 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 - оставщаяся после таяния пористость , которая имеет определенное значение в пределах 45%-75%.

Ожидаемое оседание S замерзшей земляной породы может быть определено из выражеуия 4

S Jlexcdz...,(4)

где dz - дифференциал глубины иг - наибольшая глубина погружения приборов.

Сигнал Ев из устройства 31 подается 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 для получения импульсов ;. Импульсы Е соответствуют Jlexcdz. Подсчет импульсов EJ производится при помощи счетчика 33. Счетчики 33 подают множество имеющихся выходных цифровых сигналов в обычной цифроаналоговый конвертер 34. Содержимое счетчика 33 соответствует глубине, то есть на поверхности, и прекращается тогда, когда устройство записи показаний приборов останавливается на глубине Z. Конвертор 34 производит преобразование выходных сигналов счетчика 33 в аналоговый сигнал ЕЗ, соответствующий ожидаемому оседанию замерзшей земляной породы при таянии. Сигнал ,, подводится к записывающему устройству 24.

После завершения операции OhHTi,--; ч.. казаний прибора обычны; выключатель MMKI венного действия 35 . ;-:| |:р -ется д.1Я мо .ментального прохо/клснин ппсюянного иапряжения Ug, получ; ем.()1о ir,n помощи источника 17. Напряжение I.. в х5вращает в исходное положение счетчик 33.

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

Формула изобретения

Устройство для определения плотности формаций земли, содержащее скважинный прибор с источником гамма-; злучения и детектором , иодсоединен11ым к устройству вычисления плотности формации земли в зависимости от глубины, средство для движения источника но скважине, подсоединенное к устройству определения глубины погружения, отличающееся тем, что, с целью обеспечения

возможности онределения ожидаемого оседания при оттаивании мерзлой формации земли, в него введены источник постоянного тока, имеющий пять выходов, три блока вычитания , блок деле1П я, блок умножения и интегратор, причем первый выход источника постоянного тока и выход устройства вычисления плотности подсоединены ко входам первого блока вычитания, выход которого и второй выход источника постоянного тока подсоединены ко входу блока деления, выход

которого и третий выход источника постоянного тока подсоединены ко входу второго блока вычитания, выход которого и четвертый выход источника постоянного тока подсоединены ко входу блока умножения, выход которого и пятый выход источника постоянного тока подсоединены ко входу третьс -о блока вычитания, выход которого и выход, устройства определения глубины подсоединены ко входу интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

Реферат

Формула