Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2461850

(19)

RU

(11)

2461850

(13)

C2

(51) МПК G01V13/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 17.09.2012 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2010126402/28, 28.06.2010

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

28.06.2010

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 28.06.2010

(43) Дата публикации заявки: 10.01.2012

(45) Опубликовано: 20.09.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2152058 C1, 27.06.2000. RU 2187131 C2, 10.08.2002. SU 1242885 A1, 07.07.1986. US 2004/0113609 A1, 17.06.2004. WO 1994001791 A1, 20.01.1994. WO 2007112798 A1, 11.10.2007.

Адрес для переписки:

630090, г.Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, ИНГГ СО РАН, Е.А. Цырельсон

(72) Автор(ы):

Манштейн Александр Константинович (RU),

Эпов Михаил Иванович (RU),

Балков Евгений Вячеславович (RU),

Сухорукова Карина Владимировна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Учреждение Российской академии наук Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения РАН (ИНГГ СО РАН) (RU)

(54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАЗЕМНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИНДУКЦИОННОГО ЧАСТОТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

(57) Реферат:

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 (r 1 , r 2 ),

- моменты приемных контуров, зависящие от частоты (М 1 (f), М 2 (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 (f i , i=1 14) и высоты (h j , j=1 12) подбирают пять параметров r 1 (f i , h j ), r 2 (f i , h j ), M 1 (f i , h j ), M 2 (f i , h j ), h j . 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 (r 1 и r 2 ) и измерительных моментов (M 1 и M 2 ) 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.

Формула изобретения

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.