Метод магнітної сприйнятливості
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 двокотушечного зонда можна записати
(2.34)
З формули випливає, що величина ЕРС електромагнітного поля, наведеної в прийомній котушці при переміщенні зонда в магнітне середовище, зростає зі збільшенням її магнітної сприйнятливості. Частка сигналу, обумовлена величиною , залежить від відношення 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 L в однорідному середовищі з магнітною сприйнятливістю χ при низькочастотному змінному полі визначається виразом
,
(2.35)
де L – індуктивність соленоїда в повітрі; C – коефіцієнт, що визначає чутливість апаратури; g0=f(dc/λlc) – геометричний фактор (dc – діаметр свердловини, λ – коефіцієнт скорочення соленоїда, що залежить від неоднорідності намагнічування сердечника, λ=0.64, lc – довжина сердечника соленоїда, λlc – діюча довжина чуттєвого елемента; χеф – ефективна магнітна сприйнятливість, зв’язана з дійсним значенням χ співвідношенням
,
(2.36)
де N – коефіцієнт розмагнічування середовища, що залежить від її геометрії; при малих змінах dc його можна вважати постійним і рівним 10.9.
Апаратура методу мс
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. 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: перший чутливий – для вимірів у слабомагнітних породах і рудах; другий грубий – для вимірів у сильно магнітних 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 см, індуктивність його порівняно невелика (мала добротність датчика). Датчики поміщені в заповнений маслом неметалічний кожух.
Масштаб запису кривих 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 за формулою:
,
(2.37)
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 χеф при 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.