20-маъруза. Термик усуллар. Тоғ жинсларининг термик хусусиятлари. Табиий иссиқлик майдони усули. Термометрлар. Сунъий иссиқлик майдони усули

Термик усуллар қудуқларда теварак-атрофдаги тоғ жинсларида табиий ёки сунъий иссиқлик майдонларининг тарқалишини ўрганадилар.

Бу усулларда тоғ жинсларининг қуйидаги термик хусусиятлари ўрганилади.

1. Иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти l-ккал м соат град

бирликда ўлчаниб, тоғ жинсларининг иссиқлик ўтказиш (узатиш) қобилиятини кўрсатади.

2. Солиштирма иссиқлик қаршилиги x-м соат град ккал да ўлчанилади ва 0.2-10 оралиғида ўзгаради.

3. Солиштирма иссиқлик сиғими с-ккал¤ кг град да ўлчанилади ва 0.15-0.5 оралиғида ўзгаради.

4. Солиштирма температура ўтказувчанлик а-м² соат да ўлчанилади ва 200-27000 оралиғида ўзгаради.

Жадвал 20.1 нефт ва газ қудуқларида кўп учраб турадиган чўкинди тоғ жинсларининг термик хусусиятлари келтирилган. 

Жадвал 20.1

Тоғ жинслари	l	x	с	а
Ангидрит Сув Ҳаво Гипс Гил Доломит Оҳактош Ош тузи Зич қумтош	3.64 0.515 0.022 0.35-1.08 0.7-1.08 0.93-4.3 1.8-2.88 3.35-5.76 1.1-2.6	0.27 1.94 45.45 2.86-0.93 1.43-0.93 1.08-0.23 0.56-0.35 0.3-0.17 0.91-0.38	- 0.999 0.248 0.275 0.22 0.222 0.21 0.204-0.21 0.2	- 517 - 600-1100 - 1450-6700 3240-5180 7680 2120-5000

Ернинг табиий иссиқлик майдони усули (геотермия)

Ер бағрининг табиий температураси нефт ва газ конларини пайдо бўлиши, уларни миграцияси, қатламларда сақланиш шароитларини белгиловчи омиллардандир. Конларни қазиш, уларни эксплуатация қилиш, қудуқларда ишлатиладиган геофизик аппаратларини танлашда қудуқдаги температурани билиш муҳим аҳамиятга эгадир.

Геотермия усули қудуқларда бурғи қоришмасининг циркулцияси тўхтатилгандан кейин, бирқанча вақт  (ўртача 10-20 кун) ўтгандан сўнг қоришма қатлам температурасини қабул қилгандан сўнг ўтказилади. Бурғи қоришмаси ва қатлам температураларини бир-бирларига тенгликлари қудуқларда температура қарорлашган ҳолат деб аталади ва бу шароитда ўлчанган температура қатламларнинг чуқурликдаги ҳақиқий температуралари ҳисобланади.

Икки Н₁ ва Н₂ чуқурликларида ўлчанилган температуралар t₁ ва t₂ лардан геотермик градиентни ҳисоблаш мумкин, яъни:

Г=100(t₂-t₁)¤(H₂-H₁)                               (20.1)

Геотермик градиент ўз навбатида тоғ жинсларининг солиштирма иссиқлик қаршилиги x га тўғри пропорционалдир. Шунинг учун солиштирма иссиқлик қаршилиги кичкина ангидритларда (0.27 жадвал 20.1) температура чуқурлик билан озгина ўзгаради, гилларда эса (x=1.43-0.93) температура чуқурлик билан катта ўзгаради, яъни геотермик градиент гилларда ангидритларга нисбатан катта бўлади.

Қудуқларда температурани ўлчаш учун максимал симоб термометрлари ва электр термометрлари қўлланилади.

Максимал симоб термометрларнинг ишлаш принципи тиббиётда ишлатиладиган термометрлар кабидир. Термометрнинг симоб жойлашган резервуари билан капилляр уланган жойида  торайиш мавжуд бўлиб, температура ошган сари симоб юқорига капилляр бўйлаб кўтарилади. температура пасаябошлаганда, юқорида айтилган торайиш капилляр ва резервуардаги симобни узиб қўяди. Термометр энг баланд температурани кўрсатади, шунинг учун уни максимал термометр деб аталади. Симобни резервуарга қайтариш термометрни силкитиш билан амалга оширилади. Температурани аниқ ўлчаш учун қудуққа бирнечта термометр бир вақтда туширилади. Теварак атрофнинг температурасини термометр қабул қилиб олиши учун бирқанча вақт керак, шунинг учун термометр ўлчаш нуқтасида 0.5 соатдан 1 соатгача ушлаб турилади. Максимал симоб термометрлари температурани катта аниқликда ўлчайдилар.

Асосан, қудуқларда температура электр термометрлари билан  ўлчанилади. Термометрларнинг ишлаш принципи метал ўтказгичларнинг температура ўзгариши билан уларнинг қаршиликларининг ўзгариши орасидаги боғликликка асослангандир:

R_t»R₀(1+a(t-t₀))                                      (20.2)

Формулада: R_t ва R₀ -ўтказгичнинг ўлчанаётган t ва бошланғич t₀ температураларидаги қаршилиги; a-температура коэффициенти, мис ўтказгич учун унинг қиймати 0.004 °С^{-1 га тенгдир.}

R_t га қараб қудуқларда температурани аниқлаш мумкин.

Қудуқларда ишлатиладиган электр термометрларида кўприк схемаси қўлланидади (расм 20.1). Расм 20.1.а да температурани уч томирли кабелларда, расм 20.1.б да бир томирли кабелларда ўлчаш схемалари келтирилган. Расм 20.1.в да электрон термометри ТЕГ нинг электр схемаси келтирилган

                

 Расм 20.1

Уч томирли кабелларда ишлатиладиган термометр (расм 20.1.а)  R₂ ва R₄ ўзгармас елкалардан, R₁ ва R₃ сезгир елкалардан иборатдир. Ўзгармас елкалалар манганин ёки константандан тайёрланган бўлиб, унинг температура коэффициенти

a = (1-3) 10^-5°С^-1, сезгир елкалари эса мисдан тайёрланади.

Кўприк елкалари шундай танланганларки, бошланғич t₀ температурада кўприк елкаларининг қаршиликлари

R₁=R₂=R₃=R₄ =R₀ бўлади.  Бу температурада М ва N нуқталари орасидаги потенциаллар айирмаси нолга тенг бўлади. Температура ўзгариши билан М ва N орасида потенциаллар айирмаси ҳосил бўлади ва бу катталик температура ўзгаришига боғлиқ бўлади. Потенциаллар айирмаси DU тенг бўлади:

DU=U_m-U_n=U_A-(I¤2)·R₀-U_A+ (I¤2)·R₀(1+a(t-t₀)= (I¤2)·R₀·a(t-t₀)

бу формуладан t-t₀=(2¤ R₀a) ·( DU¤ I) =C·( DU¤ I)             (20.3)

C=2¤ (R₀a) термометрнинг дойимийлиги (коэффициенти) деб аталади ва град¤ ом да ўлчанилади. Термометрнинг коэффициенти С ни аниқлаш учун термостатда 10 дан 80 градус оралиғида термометр кўрсаткичлари DU олинади ва DU =¦(t) графиги чизилади. Бу боғликдан:

С=((t₂-t₁)¤(DU₂-DU₁))I                                         (20.4)

Кенг тарқалган термометрлардан яна бири электрон генераторлари асоси- да ишлайдиган электрон термометрлари ТЭГ (20,1.в) дир.

Бир толали кабелларга мўлжалланган ТЭГ туридаги термометрларда сезгир елка сифатида ишлатиладиган  R_t   - аппаратуранинг қудуққа тушириладиган қисмида жойлаштирилади.Температура ўзгариши билан сезгир елка R_t нинг қаршилиги ўзгаради.Бу ўзгариш RC- генератори Г (расм 20.1.в) нинг частотасини ўзгартиради. Генетарот Г нинг автотебраниш даври елка R_t  нинг қаршилигига, демак, теварак атрофнинг температурасига боғлиқ бўлади.

Юқоридаги аппаратура панелида жойлашган частота ўлчагич  Ч билан генератор тарқатаётган токнинг тебраниш давомийлиги ўлчанади.Частота ўлчагич Ч дан олинаётган кучланиш ИП (расм 20.1.в) да бевосита кузатилади ва РП да диаграммаларга узлуксиз равишда қудуқдаги температура ёзиб борилади.

Электрон термометрларда ўлчанилган температура анча аниқ бўлиб, кабелнинг характеристикаларига боғлиқ бўлмайди.

Қудуқга туширилган термометр 250 в ли доимий ток билан таъминланади.Иссиқликни сезадиган резисторлар R_t  термометрнинг пастки қисмида мис трубаларнинг ичига жойлаштирилган бўлиб, бевосита бурғи қоришмаси билан контактда бўлади.

Геотермия усулида температурани зондни тушираётганда ўлчанилади. Электр усулларига нисбатан термометрияни ўтказиш тезлиги анча камроқ 600-1000 м¤соат.

Табиий иссиқлик майдони усули газ қатламларини, кўмир, туз ва руда конларида ҳам ишлатилиши мумкин.

Сунъий иссиқлик майдони усули

Бу усулда сунъий равишда иссиқлик майдони ҳосил қилинади ва вақт ўзгариши билан бу майдонлар текширилади. Сунъий майдонлар тоғ жинсларининг температура ўтказувчанликлари билан узвий боғлиқдирлар.

Сунъий иссиқлик майдонларини бурғи қоришмасини иситиш йўли билан ҳам ҳосил қилиш мумкин. Расм 20.2.I да сунъий иссиқлик майдонлари бурғи қоришмасининг температураси t_р қатламлар температураси t_п дан катта, 20.2.II да t_р< t_п  бўлган ҳолатлар келтирилган. Қудуқ кесими 1-гил; 2-оҳактош; 3-қумтош; 4-ангидритдан ташкил топган. Қатламларнинг температура ўткзувчанлиги а =1¤(x·d·с), яъни солиштирма иссиқлик қаршилигига тескари пропорционал. 

Расм 20.2.

I да t_p>t_п дан ва шунинг учун вақт ўтиши билан бурғи қоришмаси совийди, яъни қатлам температурасини қабул қила бошлайди. Гилларнинг солиштирма иссиқлик қаршилиги қумтош, оқактош,ангидритларнинг x си дан катта (жадвал 20.1), шунинг учун гиллар қаршисида бурғи қоришмаси секинроқ совийди ва улар бошқа тоғ жинсларидан юқорироқ температурага эгадирлар. Агарда t_p< t_п бўлса, гиллар секинроқ исийдилар, уларда температура бошқа тоғ жинсларидан кам бўлади (расм 20.2.II).

Термометрия, одатда, қудуқларнинг  техник ҳолатини ўрганиш учун ишлатилади, буни эса алоҳида маърузада сизлар билан  танишамиз.

катта ўқитувчи Абдулла Набихоновнинг "Қудуқларни геофизик усулларда ўрганиш" қўлланмасидан