8-маъруза. Қудуқларни ўрганишнинг индукцион усуллари. Индукцион зондлар. Долл назарияси. Кўп ғалтакли зондлар. Усулнинг ишлатиш шароитлари.

    Индукцион усуллар қудуқларда ўзгарувчи электромагнит майдонларини ўрганишга асослангандирлар. Ўзгарувчи электр майдонлари қудуққа туширилган ИК (индукцион каротаж) зондида ўрнатилган генератор ғалтаги ГК (расм 8.1) орқали ҳосил қилинади. Генератор ғалтаги ГК ўзгарувчи ток генератори Г (расм 8.1) уланган бўлиб, ундан 20-60 кГц частотага эга бўлган ўзгарувчи ток ўтади. Бу токнинг частотаси ва амплитудаси ўзгармас-мутадил бўлади. Генератор ғалтаги ГК дан ўтаётган ўзгарувчи ток зонд теварак атрофидаги муҳитларда бирламчи магнит майдонини ҳосил қилади. Бу майдон ўз навбатида зонд атрофида уюрма (вихревой) ток индукция қилади. Уюрма токлар ўз навбатида ўзгарувчи ва ГК дан ўтаётган ток частотасида иккиламчи магнит майдонини ҳосил қилади

расм 8.1

Бирламчи ва иккиламчи ўзгарувчи магнит майдонлари қабул қилувчи ПК (расм 8.1) ғалтагида э.ю.к. индукция қилади. Бирламчи майдоннинг катталиги тоғ жинсларининг хусусиятларига боғлиқ бўлмаганлиги туфайли унинг ПК даги таъсири шу э.ю.к. катталигида ва унга тескари фазада бўлган э.ю.к. билан компенсация қилинади.

Иккиламчи магнит майдони туфайли ПК да индукцияланган э.ю.к. кучайтиргич У (расм 8.1) орқали кучайгач, юқорига қайд қилувчи қурилмага узатилади. Бу э.ю.к. нинг актив ташкил қилувчиси, тоғ жинсларининг солиштирма ўтказувчанлиги билан узвий боғлиқ бўлиб, индукцион усулларда ушбу э.ю.к. Қайд қилинади.

Тоғ жинсларининг солиштирма ўтказувчанлиги s, тоғ жинсларининг солиштирма қаршилиги r га тескари пропорционалдир, яъни s =1 ¤ r. Агарда тоғ жинсларининг солиштирма қаршиликлари r- омм да ўлчанса, тоғ жинсларининг ўтказувчанлиги  s-Сm (сименс)да ўлчанади.

Сm = 1 ¤ омм. Амалда сименснинг мингдан бир улуши миллисименс (mCm) ишлатилади.

Индукцион усулда эҳтимолий ўтказувчанлик (ЭЎ)- s_к ўлчанилади. ЭЎ (s_к ) қатламнинг s_п , бурғи қоришмасининг s_р , сингиш зонасининг s_зп , қатламни қамраб олган тоғ жинсларининг s_вм  ўтказувчанликлари, ҳамда қудуқ диаметри d_с , қатламнинг қалинлиги h, зонднинг тури ва узунлигига боғлиқ бўлади.

ЭЎ (s_к ) билан тоғ жинсларининг солиштирма ўтказувчанликлари s_п,уларнинг геометрияси (h, d_c, D_зп) ва зонднинг кўрсаткичлари  -узунлиги L, ғалтаклар сони, ғаклтак ўрамлари сони ва ҳ.к. ораларидаги боғлиқликлар Х.Г. Долл томонидан унинг индукцион каротажнинг назарияси деб номланган ишида кўриб чиқилган.

Бу назарияни кўриб чиқишда расм 8.1 мурожат қиламиз. Зондимиз икки ғалтакли, яъни генератор (ГК) ва қабул қилувчи (ПК) ғалтаклардан иборат бўлиб, бир турдаги изотроп, солиштирма ўтказувчанлиги-s доимий бўлган муҳитда жойлашган.

Генератор ғалтакдан ўтаётган ўзгарувчи ток I теварак атрофда магнит майдонини ҳосил қўлади. Бу ток қуйида келтирилган қонунга бўйсинган ҳолда ўзгаради:

I= I₀• sin2p¦t                                       (8.1)

формулада: I₀- ток кучининг амплитудаси; ¦ - унинг частотаси; t- вақт.

Ўрганилаётган муҳитни элементар тороидларга (ҳалқаларга) бўлиб чиқамиз (расм 8.1). Бу ўрамнинг маркази зонд ўқида бўлиб, зонд ўқига перпендикуляр ётади. Агарда эхтиётрий олган тороидимизнинг радиуси r бўлса ва зонд ўртаси (ёзув нуқтаси О дан z узоқликда ётса, генератор ғалтаги ГК дан ўтаётган ток ушбу элементар тороид (ҳалқа)да э.ю.к. е₁ ҳосил қилади.

е₁=-MI^¢                                                                    (8.2)

М- элементар ўрам ва ГК ўзаро индуктивлиги;

I^¢ - ток кучининг вақт ичида ўзгариш тезлиги.

I ^¢=2p¦I₀ соs2p¦t                                   (8.3)

М=2pr²n_гs_г/ R_г²                                  (8.4)

S_г ва n_г - генератор ғалтагининг юзаси ва ўрамларининг сони; R_г- зонд ўртасидан элементар ҳалқагача бўлган масофа.

(8.2)-(8.4) формулаларни ҳисобга олганда;

е₁=-4p²r²¦n_гS_гI₀соs2p¦t¤ R_г²                    (8.5)

Индукцияланган э.ю.к. элементар ҳалқада ток ҳосил бўлади ва унинг кучи:

i₁қe₁¤ R_к =-2prs_пs¦n_гS_гI₀2p¦t ¤ R_г³              (8.6)

бу ерда R_к - элементар ҳалқанинг қаршилиги ва у;

R_к=2pr ¤s_пs   s- ҳалқанинг юзаси.

Элементар ҳалқадан ўтаётган i₁ токи ўлчовчи ғалтак ПК ўқи бўйлаб иккиламчи магнит майдонини ҳосил қилади. Бу магнит майдонининг кучланганлиги H_э элементар ҳалқа учун:

H_э=2pr²i₁¤ R_п³                                           (8.7)

R_п- элементар ҳалқадан зонд ўртасигача бўлган масофа.

Элементар ҳалқадан ўлчовчи (қабул қилувчи) ғалтак ПК да магнит оқими Ф=n_пS_пH_э  пайдо бўлади ва у ўз навбатида ғалтакда э.ю.к. ҳосил қилади.

е₂=-Ф¢=-n_пS_п2pr² i₁¢¤ R_п³                                 (8.8)

Ф¢- магнит оқимининг ўзгариш тезлиги; i₁¢ -ҳалқа бўйлаб ўтаётган ток кучининг ўзгариш тезлиги; S_п ва n_п ўлчовчи (қабул қилувчи) ғалтакнинг юзаси ва ўрамларининг сони.

Юқорида келтирилган формулалар (8.3), (8.6), (8.7) га биноан:

i₁¢=2p ¦(2prs_пs¦n_гS_г)(I₀sin2p¦t)¤ R_г³              (8.9)

(8.8) ва (8.9) формулаларига биноан ПК да ҳосил бўлган э.ю.к.:

е₂=-8p³¦²r³S_пn_пs_пs¦n_гS_гI₀sin2p¦t¤ R_г³R_п³             (8.10)

(8.10)-формуласида индукцион зондга тегишли ўзгармас кўрсаткичларни К_и-зонд коэффициенти деб белгилаймиз ва у:

К_и=16p³¦² S_гS_пn_гn_пI₀ ¤ L                                    (8.11)

L- зонд узунлиги, икки ғалтак орасидаги масофа.

Элементар ҳалқанинг зонд нисбатан жойлашиши, ҳалқанинг геометрик фактори деб аталади ва у:

g= Lr³ s ¤ 2R_г³R_п³                                                  (8.12)

Охирги икки  формулани ҳисобга олганда элементар ҳалқадан ҳосил бўлган э.ю.к.:

е₂=-К_иs_п g sin2p¦t                                    (8.13)

қабул қилувчи ғалтакда ҳосил бўлган умумий сигнал элементар ҳалқаларнинг z ўқи бўйлаб - ¥ дан + ¥ гача ва r радиуси бўйича 0 дан  ¥ гача ўзгарганда ҳосил бўладиган сигналларнинг йиғиндисига, яъни:

     _{¥  ¥}

Е₂=-К_иs_пsin2p¦t S  S g                                    (8.14)

     ^{0  -¥}

Бир турдаги муҳитда G -тўлиқ фазовий геометрик фактор деб аталади ва у қуйида кўрсатилган формула билан аниқланади:

                  _{¥  ¥}

           G=- S  S g =1                                                  (8.15)

                  ^0-¥

Бир турдаги муҳитда s_п=Е₂ ¤ К_и                              (8.16)

Агарда зонд биртурда бўлмаган муҳитда ётган бўлса ҳам (8.16) формуласи қўлланилади, лекин бу шароитда қатламнинг ҳақиқий ўтказувчанлиги эмас, балки эҳтимолий ўтказувчанлик-s_к аниқланади.

Юқорида айтганимиздек ЭЎ-s_к қатламнинг s_п, қудуқнинг s_р, сингиш зонасининг s_зп, қатламни қамраб турган қатламларнинг s_вм ўтказувчанликлари ва теварак-атроф муҳитнинг геометриясига боғлиқ бўлади. Буни:

s_к =1 ¤ r_к = G_рs_р+G_зпs_зп +G_пs_п +G_вмs_вм                 (8.17)

Бу формулада G_р, G_зп, G_п, G_вм -қудуқнинг, сингиш зонасининг, қатламнинг ва қатламни қамраб олган қатламларнинг фазовий геометрик факторларидир. Булар ўз навбатларида қудуқ диаметри d_с, сингиш зонасининг диаметри D_зп , қатламнинг қалинлиги h ва зонд турига боғлиқ бўладилар.

Бу формуладан кўриниб туриптики муҳитнинг солиштирма ўтказувчанлиги ва унинг фазовий геометрик фактори умумий сигналга бирҳил таъсир қилишга эга, яъни катта ўтказувчанликка, лекин кичкина фазовий геометрик факторга эга бўлган муҳит ҳамда, аксинча кичкина ўтказувчанликка, лекин катта фазовий геометрик факторга эга муҳит билан умумий сигналга бирҳил хисса қўшиши мумкин.

Икки ғалтакли зондларга (8.17) формуласида қатнашган ҳадларнинг бари қатнашади, шунинг учун ўлчанаётган ЭЎ қатламнинг ҳақиқий ўтказувчанлиги -s_п катта фарқ қилиши мумкин.

қудуқнинг, сингиш зонасининг, ҳамда қўшни қатламларнинг таъсирини камайтириш, базан бутунлай йўқотиш мақсадида кўп ғалтакли индукцион зондлар қўлланилади (расм 8.2).

Кўп ғалтакли индукцион зондлар битта изоляцион материалдан ясалган ўққа ўрнатилган электродлар тизимидан иборатдир (расм 8.2). Асосий генератор ГК ва ўлчовчи (қабул қилувчи) ПК билан қаторда, К-компенсацион, фокусловчи Ф -генератор занжирида ФГ ва ўлчовчи занжирда ФП ғалтаклари мавжуддир. Расм (8.2,а,б)да уч ғалтакли, расм (8.2,в) беш ғалтакли фокусланган индукцион зондлар кўрсатилган.

  расм 8.2

Компенсацион К-ғалтаклар генератор ғалтакидан ток ўтаётганда қабул қилувчи ғалтакда тўғридан-тўғри пайдо бўлган майдоннинг э.ю.к. компенсация қилиш учун ишлатилади.

Фокусловчи ғалтаклар қабул қилувчи ғалтакка келган бефойда сигналларни йўқотиш (камайтириш) учун қўлланилади.

қўшимча ғалтакларнинг сони, улар ўрамларининг сони ва уларни асосий ғалтаклар ГК ва ПК нисбатан жойлашиши қудуқнинг, сингиш зонасининг, қўшни қатламларнинг таъсирини камайтириш, баъзан бутунлай йўқотиш учун мўлжалланган бўлиши керак.

Зондлар, масалан, қуйидагича белгиланади: 5Ф1.2. Биринчи 5 сони ғалтакларнинг умумий сони бешталигини, Ф-зонднинг фокусланганлигини, 1.2 -зонд узунлиги, асосий ғалтаклар ПК ва ГК орасидаги масофани 1.2 м. лигини кўрсатади.

Ўзбекистон неф ва газ конлари қудуқларини индукцион усулларда ўрганишда қуйидаги кўп ғалтакли зондлар ишлатилади: 4Ф0.75, 5Ф1.2, 6Ф1.

Тўрт ғалтакли 4Ф.75 зонди ПИК-1 аппаратурасида ишлатилиб, ғалтаклар қуйидагича жойлашган бўлади: ПК0.2ФГ₂0.24ФГ₁0.31ГК

Беш ғалтакли 5Ф1.2 зонди ИК-2 аппаратурасида ишлатилиб, ғалтаклар қуйидагича жойлашган бўлади: ПК0.48ФГ0.24ФП0.14КГ0.34ГК.

Олти ғалтакли 6Ф1 зонди АИК-3 аппаратурасида ишлатилиб, ғалтаклар қуйидагича жойлашган бўлади:

ФП₂0.42ГК0.4ФГ₁0.2ФП₁0.4ПК0.42ФГ₂

Индукцион зонд диаграммалари оддий потенциал зонд диаграммаларига ўхшаб кетади. Алоҳида қатламлар ўтказувчанликларига қараб симметрик эгри чизиқлар билан ажралиб турилади. ЭЎ -s_к максимал қиймати қатламларнинг ўртасига, чегаравий қийматлари эса  s_к^мак ярмига тенг бўлади.

Индукцион усул қудуқ кесимларида кичкина солиштирма қаршиликка эга бўлган қатламларни бўлаклашда, сувли ва нефтли қатламларни бир-биридан ажратишда, ҳамда солиштирма қаршиликлари 50 омм дан ошмаган қатламларнинг ҳақиқий солиштирма қаршиликларини аниқлашда ишлатилади.

катта ўқитувчи Абдулла Набихоновнинг "Қудуқларни геофизик усулларда ўрганиш" қўлланмасидан