Список використаної літератури

1. Разведочная ядерная геофизика. Справочник геофизика. М.: Недра, 1977, §5.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8

МАГНІТОМЕТРИЧНИЙ СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ МАГНІТНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОРІД

Мета роботи

Вивчити теоретичні відомості магнітометричного способу для визначення магнітних властивостей порід

 

Завдання

1. Вивчити теоретичні відомості магнітометричного способу.

2. Визначення магнітних властивостей порід.

3. вивчення будови апаратури МС.

 

Теоретичні відомості

Метод магнітної сприйнятливості (МС) базується на вивченні штучного змінного електромагнітного поля гірських порід, величина е.р.с. якого визначається їх магнітною сприйнятливістю.

Для однорідного магнітного ізотропного середовища у випадку двохкотушечного зонда можна записати

 

                                 (8.1)

 

З формули випливає, що величина ЕРС електромагнітного поля, наведеної в прийомній котушці при приміщенні зонда в магнітне середовище, зростає зі збільшенням її магнітної сприйнятливості. Частка сигналу, обумовлена величиною c, залежить від відношення c і електропровідності δ.

Електрорушійна сила, що виникає при низькочастотному змінному полі за рахунок магнітної сприйнятливості середовища, являє собою реактивну складову сигналу, фаза якої утворить 90° з фазою струму генераторної котушки. Активна складова ЕРС, обумовлена електропровідністю середовища, збігається по фазі з струмом живлення і зміщена щодо реактивної складової також на 90°. Реєструвати можна або одну складову сигналу – реактивну, або одночасно дві складові – реактивну й активну, одержуючи свідчення як про магнітну сприйнятливість, так і про електропровідність порід.

У випадку однокотушечного зонда, складеного із соленоїда із сердечником з феромагнітного матеріалу, виміряється зміна індуктивності котушки, що залежить від магнітної сприйнятливості порід.

Зміна індуктивності D L в однорідному середовищі з магнітною сприйнятливістю х при низькочастотному змінному полі визначається виразом

,                                              (8.2)

 

де L – індуктивність соленоїда в повітрі; C –коефіцієнт, що визначає чутливість апаратури; g ₀ =f (d _c/ λl _c) – геометричний фактор (d _c – діаметр свердловини, λ – коефіцієнт скорочення соленоїда, що залежить від неоднорідності намагнічування сердечника, λ =0.64, l _c – довжина сердечника соленоїда, λl _c – діюча довжина чуттєвого елемента; χ _еф – ефективна магнітна сприйнятливість, зв'язана з дійсним значенням χ співвідношенням

,                                                      (8.3)

 

де N – коефіцієнт розмагнічування середовища, що залежить від її геометрії; при малих змінах d _c його можна вважати постійним.

Магнітна сприйнятливість гірських порід може бути виміряна двома принципово різними способами: по зміні індуктивності соленоїда і величині реактивної складової напруженості вторинного магнітного поля.

Дослідження розрізів свердловин методом МС здійснюється апаратурою КМВ, АМК-3 і комплексною апаратурою ЕМК-1, КМК і ТСМК-40.

Апаратура типу КМВ розроблена на основі мостової схеми (Рис. 13.1). Міст живиться струмом частотою 1 кГц від електронного генератора через трансформатор. Напруга розбалансу моста надходить на підсилювач, потім на фазовий випрямляч для випрямлення реактивної складової поля, далі через фільтри подається на прилад, що реєструє. Свердловинний прилад живиться від генератора струмом частотою 50 Гц, анодна напруга знімається з випрямляча. Фільтри призначені для поділу живильної і вимірювальної ланцюгів.

В апаратурі КМВ застосовуються два датчики: 1) чутливий – для вимірів у слабомагнітних породах і рудах; 2) грубий – для вимірів у сильномагнітних рудах. Чутливий датчик довжиною 20 см з феритовим сердечником має високу індуктивність при низькому омічному опорі (велика добротність датчика). Його чутливість складає 3-5 мільйонних частинок одиниці. Довжина грубого датчика 12 див, індуктивність його порівняно невелика (мала добротність датчика). Датчики поміщені в заповнений маслом неметалічний кожух.

Масштаб запису кривих c _еф встановлюється за даними еталонування апаратури на моделях з матеріалів з відомими значеннями магнітної сприйнятливості (наприклад, з магнетиту, магнетиту з гіпсом).

Масштаб запису кривих МС обчислюється по формулі

 

,                                                                  (8.4)

 

де K =40·π· n – коефіцієнт соленоїда (п – число витків, що приходяться на 1 см довжини соленоїда); I – сила струму; l – величина ефекту, що спостерігається, від градуйованого соленоїда.

Масштаб глибин кривих χ _ефпри детальних дослідженнях розрізів рудних свердловин складає 1:50 або 1:25. Оптимальна швидкість запису кривих МС порядку 1000-1500 м/с.

Свердловинний прилад стабільно працює при температурі до 60°С.

Контрольні запитання

1.Фізична суть методу природного магнітного поля.

2. Як вимірюється магнітна сприйнятливість гірських порід?

3. Якою апаратурою здійснюється дослідження розрізів свердловин методом МС?