隨著地表淺層礦產(chǎn)資源的逐漸枯竭,尋找深部礦和隱伏礦成為解決資源危機的緊迫任務(wù)。井中磁測由于探頭深入地下,遠(yuǎn)離地表磁性物質(zhì)干擾,更加靠近地下深部礦產(chǎn),十分適合尋找深部礦和隱伏礦。井中磁測從磁總場、磁三分量測量,逐漸向磁梯度張量測量方向發(fā)展,磁梯度張量具有信息豐富、受地磁場影響小等優(yōu)點,在尋找和定位深部礦和隱伏礦方面更具有優(yōu)勢。旋轉(zhuǎn)調(diào)制法是一種新穎的張量測量方法,有別于傳統(tǒng)差分式磁梯度張量系統(tǒng),在旋轉(zhuǎn)法張量測量過程中,磁傳感器繞旋轉(zhuǎn)軸按一定轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn),將有用信息調(diào)制到指定頻點,利用泰勒展開公式和傅立葉分析的方法,從頻率域?qū)π盘栠M(jìn)行分析,提取指定頻率信號的特征,從而得到磁梯度張量。旋轉(zhuǎn)法磁梯度張量測量系統(tǒng)能夠利用兩個甚至一個單軸磁傳感器來獲取全部張量信息,傳感器數(shù)量減少,能簡化系統(tǒng)的復(fù)雜度,對于張量測量系統(tǒng)的實現(xiàn)、系統(tǒng)優(yōu)化、誤差校正等具有重大意義。除此之外,旋轉(zhuǎn)法張量測量可以通過增加旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的個數(shù)來測量高階張量,從而得到更加豐富的磁場信息,對于拓寬張量測量研究方向和進(jìn)行高階張量測量具有重大的積極意義。論文從理論推導(dǎo)旋轉(zhuǎn)法測量原理出發(fā),分析和仿真驗證了旋轉(zhuǎn)法測量原理的可行性和先進(jìn)性,然后根據(jù)旋轉(zhuǎn)法測量原理設(shè)計和搭建磁梯度張量測量系統(tǒng),包括旋轉(zhuǎn)運動機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動控制與數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計、儀器坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系對準(zhǔn)模塊設(shè)計和系統(tǒng)交互軟件設(shè)計等,完成基于旋轉(zhuǎn)法的磁梯度張量測量系統(tǒng)的搭建。最后設(shè)計和實施相關(guān)實驗,并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析。設(shè)計磁偶極子實驗,通過分析實驗數(shù)據(jù)并與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,驗證旋轉(zhuǎn)法張量測量系統(tǒng)的正確性;設(shè)計地下磁層模擬實驗,模擬張量測量系統(tǒng)測井時穿過地下磁層的情況,為野外井中磁測和數(shù)據(jù)處理打下基礎(chǔ);設(shè)計旋轉(zhuǎn)法與差分法磁通門張量系統(tǒng)的對比實驗,實驗結(jié)果說明了旋轉(zhuǎn)法張量測量系統(tǒng)的實用性;設(shè)計張量不變量校正實驗對張量系統(tǒng)進(jìn)行誤差校正,改善系統(tǒng)精度,校正后張量模值的改善比達(dá)到3.74;進(jìn)行旋轉(zhuǎn)法磁梯度張量系統(tǒng)分辨率測試實驗,旋轉(zhuǎn)法張量系統(tǒng)的分辨率能夠達(dá)到8.76n T/m;最后進(jìn)行井中探測實驗,證明儀器具有實用性。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P631.2
【部分圖文】：

相比較于傳統(tǒng)的磁梯度張量測量系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)法能在不增加硬件成本的情況下，通過增加旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的個數(shù)來獲取高階張量[16]，得到更豐富的磁場信息，對井中磁測的發(fā)展有重要意義。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀已有的井中磁測分為井中磁總場和磁三分量測量，為獲取更加豐富的井中磁場信息，逐漸從磁總場過渡到磁三分量、磁梯度張量測量。首先介紹磁總場測量的研究情況，2007 年俄羅斯 Ural Federal University 的 Quantum MagnetometryLaboratory 研制了 LOM-2 型高靈敏度井下總場磁力儀[17]（Overhauser），圖 1.1所示為傳感器探頭和梯度容限測試實驗，傳感器探頭直徑僅為 35mm，井下儀器直徑為 42mm，量程為 30000~70000nT，梯度容限為 30000nT/m，分辨率為 0.01nT，最高工作溫度為 90℃。

第 1 章 緒論個測斜儀，精度為 0.3°；(b)為三個相互垂直的高精度光纖陀螺儀，每小于 1.5°；(c)為三軸磁力儀，x、y 軸量程為±50000nT，分辨率為 6.1nT，為±70000nT，分辨率為 8.5nT，三軸磁場與三軸陀螺儀方向?qū)?zhǔn)。三軸量磁場三分量，利用三軸高精度光纖陀螺儀和兩個測斜儀數(shù)據(jù)的融合對量進(jìn)行高精度定向，獲得高質(zhì)量的井中三維磁場數(shù)據(jù)。

圖 1.2 德國 Braunchweig 大學(xué) GBM 結(jié)構(gòu)圖本 JOGMEC(Japan Oil, Gas and Metals National Corporation) EM 系統(tǒng)[19]，目的是提高采收率和監(jiān)測儲層中油氣和流體的分布線圈和 HTS-SQUID 接收探頭兩部分組成，圖 1.3 所示為 SQUID 信SQUID 傳感器部署在深井中，發(fā)射線圈產(chǎn)生 27500A·m2的磁矩，磁信號，最終得到磁場數(shù)據(jù)。在實驗室環(huán)境下該系統(tǒng)能夠進(jìn)行 300探測。
【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：2854483