ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

Сущность предлагаемого способа поясняется фиг. 2, на которой представлены зависимости индуктивности l 5 и тока i 6 генераторной катушки в диапазоне изменения удельного электросопротивления массива от _max до _min.

Осуществляют способ следующим образом. Все основные параметры индукционного зонда определяют известным путем, реализуя изложенные выше при анализе расчетной зависимости (1) факторы повышения чувствительности способа. Генераторную катушку подключают, используя резонансный контур. Дополнительно измеряют индуктивность l генераторной катушки в рабочем диапазоне изменения удельного электросопротивления массива . Для этого используют физические модели массива горных пород: замкнутые проводящие кольца соответствующего диаметра и сечения, разомкнутые кольца с включением в разрыв переменного сопротивления или объем, заполненный раствором электролита (см. Плюснин М.И. Индукционный каротаж. - М.: Недра, 1973. - 142 с.).

На полученном графике l ( ) определяют максимальное значение l _max. Величину резонансной емкости определяют из выражения

После подключения резонансной емкости c измеряют действующее значение тока генераторной катушки i, применяя ранее использованную модель массива. Зависимость i ( ) должна быть монотонной, т.е. величина i должна непрерывно уменьшаться от i( _max) до i( _min) без локальных экстремумов. При обнаружении подобных экстремумов применяют специальные способы намотки (секционная, "внавал" и т. п. ), обеспечивающие уменьшение собственной емкости катушки. Затем операцию установления генераторной катушки повторяют.

Установленный таким образом резонансный режим работы генераторной катушки обеспечивает повышение точности контроля состояния массива горных пород при сохранении требуемой чувствительности. При максимальном удельном электросопротивлении массива вторичное магнитное поле вихревых токов в массиве минимально, однако величина i генераторной катушки в этом случае максимальна, что согласно (1) обеспечивает максимальную величину полезного сигнала e, т.е. чувствительность способа к изменениям на 1-2 порядка превышает чувствительность описанного аналога. При уменьшении величина i изменяется монотонно, что обеспечивает близкую к линейной тарировочную зависимость e ( ) во всем рабочем диапазоне измерений. Измеряя величину e в различных точках массива и сопоставляя измеренные величины с опорными, соответствующими, например, ненарушенным участкам с естественной влажностью вне зоны опорного давления, судят о расположении и размерах нарушенных зон, размерах зон опорного давления и концентрации напряжений вокруг выработки, степени пустотности и влажности пород. По сравнению с известными способами предложенный способ обеспечивает более высокую точность контроля состояния массива.

Пример исполнения. Генераторная катушка опытного образца датчика индукционного каротажа содержит 1000 витков провода диаметром 0,27 мм, имеет активное сопротивление 40 Ом.

Для оценки влияния проводящей среды на изменение индуктивности катушки применяли разомкнутое проводящее кольцо с радиусом, равным глубине максимальной чувствительности датчика, составляющей 0,2 м. В разрыв кольца было включено переменное сопротивление. Величину моделируемого удельного электросопротивления породного массива определяли по формуле, Ом м:

где z _к - величина сопротивления в разрыве кольца, Ом; x - размер зоны осевой чувствительности датчика, м.

Величина x на основе лабораторных испытаний определялась из выражения

Х=3В

Зависимость индуктивности l катушки от _М приведена в табл. 1.

Величину резонансной емкости для l _max = 20,2 10 ^-3 Гн и частоты f = 45 10 ³ Гц определим по формуле (2)

Катушка намотана в виде 10 секций, что позволило снизить ее паразитную емкость и устранить дополнительные электромагнитные связи. Зависимость тока i секционированной катушки с использованием резонансного контура от _М приведена в табл. 2.

Таким образом, максимальное значение i и наибольшая чувствительность измерений соответствует _max = 200 Ом м, в диапазоне от 2 до 200 Ом м величина i изменяется монотонно, без локальных экстремумов.