[其他]陀螺定向的超聲成象測井探管

無效

• 申請號: 86207534
• 申請日: 1986-10-18
• 公開（公告）號: CN86207534U
• 公開（公告）日: 1987-09-09
• 發明（設計）人: 南親江;葉曉彤
• 申請（專利權）人: 江蘇省地質礦產局第二水文地質工程地質大隊
• 主分類號: G01V1/40
• 分類號: G01V1/40;G01V9/00
• 代理公司: 地質礦產部專利代理事務所
• 代理人: 沈志海

本實用新型屬于一種測井用的井下探管。

測井是地球物理探礦的一種方法，是鉆孔中使用的地球物理勘探方法的通稱。以往，人們根據巖石的物理性質不同，研究出電測井、放射性測井、磁化率測井、聲波測井、熱測井和重力測井的方法。但是人們只能根據這些測井方法所提供的曲線、數據推斷解釋地質構造，地層及礦層的產狀。一九八四年鎮江煤礦設備廠研制和生產出一種超聲成象儀，它能用成象的方法形象直觀地反映鉆孔內的地質情況。這與過去的測井方法相比，無疑是一大進步。但是這種儀器也有其缺點，在磁性物質干擾下，無法測定方位，在鋼質套管中因地磁場被屏蔽或鋼質套管本身帶磁，儀器無法工作。經反復分析、研究，我們找出了癥結之所在：現有超聲成象儀的井下探管主要依靠地球磁場確定方位，在地球磁場受到歪曲或被屏蔽的鉆孔中，接收線圈輸出信號錯誤或過于微弱，這就給在這些鉆孔中的測井工作帶來困難。

本實用新型的任務就是要提供一種陀螺定向的超聲成象測井探管，使它能克服已有技術的缺點，既能用于查明一般沉積巖地層鉆孔中的地質情況，也能查明諸如金屬礦區、強磁性的火山巖地區、古地磁倒轉地區、高緯度地區鉆孔中以及鋼質井管中的情況。

本實用新型的任務是以如下方式完成的：（1）在原有的井下探管中安裝一個陀螺儀。該陀螺儀包括修正電機〔2〕、聯軸器〔3〕、陀螺框架〔4〕、陀螺電機〔5〕，集流環〔6〕。安裝陀螺儀的目的是保持磁場的方向始終不變。（2）在陀螺儀上安裝一個長50～70毫米的金屬桿〔7〕，該金屬桿可用硬鋁這樣的輕質金屬制成。（3）在金屬桿上安裝一根重1～3克，長25～35毫米的磁鋼〔8〕，其目的是使磁鋼產生的磁場代替地磁場。（4）將電動機的后軸延長，在延長的軸上裝上一個齒輪減速箱〔15〕。（5）在磁鋼〔8〕和接收線圈〔10〕的部位包裹一圈軟磁屏蔽〔10〕，以防止外界磁場的干擾。軟磁屏蔽的材料可以是電工軟鐵，也可以是硅鋼片，最好是坡莫合金。

通過上述改進而研制成的陀螺定向的超聲成像測井儀能在磁性鉆孔內取得地層、斷層、巖溶裂隙的產狀要素，金屬礦體的產狀要素；能了解礦體內夾層與圍巖、礦體與圍巖的接觸關系。還可在任何材料（如金屬、水泥、塑料）井管內正確查明井管破壞的方位、深度位置、形態特征，為檢查成井質量及處理井內事故提供可靠的圖象資料。人們在橋梁、大壩、廠房工程施工中，經常采用打鉆取芯方法來檢驗工程質量，如果用該探管配合井中成像，則檢查效果會更佳。該探管研制成功后，我們曾做過多次試驗，均取得滿意效果。如利國磁鐵礦區進行測井，試驗結果表明，儀器工作正常，超聲圖象上清晰地反映了鐵礦層的位置、厚度和產狀形態，且礦層上下界面清楚，與圍巖有明顯的波阻抗差異。因此該探管用途廣泛，能產生積極效果。

以下將結合附圖對發明作進一步的詳細描述。

圖1是本實用新型的縱向剖面圖。

參照圖1，〔5〕是一只轉速極高的陀螺電機，用滾珠軸承支承在可以自由轉動的陀螺框架〔4〕上，組成一個三自由度的陀螺。修正電機〔2〕通過聯軸器〔3〕與陀螺框架〔4〕的轉動軸相聯接，當陀螺電機〔5〕的工作姿態不正確時，通過檢測電路檢測出修正信號，啟動修正電機〔2〕通過聯軸器〔3〕向陀螺框架〔4〕提供修正力矩，利用陀螺的進動性使陀螺電機〔5〕回復正確姿態。在陀螺框架〔4〕的另一端裝上一根長50～70毫米金屬桿〔7〕。在靠近陀螺框架的部位套上集流環〔6〕，通過集流環〔6〕向陀螺電機提供電源。在金屬桿〔7〕的一端裝有條形磁鋼〔8〕，磁鋼以長25～35毫米重1～3克為宜。金屬桿〔7〕、集流環〔6〕和條形磁鋼〔8〕的加工制作要求精密，安裝要求對稱，以免破壞陀螺儀的平衡，裝配好以后可以在陀螺儀的適當位置粘貼小鉛塊調整平衡。電動機〔14〕經過改制，兩端都有軸伸出，以便同時安裝上齒輪減速箱〔13〕和下齒輪減速箱〔15〕。上齒輪減速箱〔13〕和下齒輪減速箱〔15〕完全相同。下齒輪減速箱〔15〕聯接超聲探頭〔16〕的軸，帶動探頭中的超聲換能器旋轉，上齒輪減速箱〔13〕通過萬向節〔12〕帶動集流環〔11〕和接收線圈〔9〕旋轉，接收線圈〔9〕采用直徑0.07毫米的高強度漆包線，在直徑5毫米，長35毫米的骨架上繞5000～6000匝，并用熔融的蜂蠟或醇酸清漆浸漬以提高防潮能力，骨架中放入坡莫合金片以增強接收靈敏度。接收線圈〔9〕距離條形磁鋼〔8〕0.7～1.3厘米，根據磁鋼的磁性強弱，在調試儀器時可在這個距離內作些適當調整。萬向節〔12〕的作用在于，當上齒輪減速箱〔13〕的軸和集流環〔11〕因裝配誤差不完全同心時，萬向節〔12〕仍能很好地傳遞動力。由于上齒輪減速箱〔13〕和下齒輪減速箱〔15〕完全相同，所以超聲探頭〔16〕和接收線圈〔9〕同步旋轉。陀螺儀通過磁鋼〔8〕提供一個指向不變的磁場，在接收線圈〔9〕中感應出一個可以代表超聲探頭〔16〕方位的交變電壓，經過集流環〔11〕引出，和超聲探頭接收到的信號一起送到電子元件板〔1〕進行處理，處理后的復合信號通過電纜送到地面儀器。為了保證接收線圈不受外界磁場的干擾，在相應部位包裹了軟磁屏蔽〔10〕，軟磁材料可以采用電工軟鐵，硅鋼片或坡莫合金，可以包裹在探管外管上，也可以裝在探管內。陀螺儀工作時，會產生電火花干擾，這些干擾主要由繼電器引起，干擾有時會進入復合信號中，影響儀器正常工作。如對這些繼電器加以屏蔽，在陀螺儀的供電線路中串入由電感線圈和電容器組成的濾波網絡，干擾即可消除。