2.2 Зондтардың жіктелуі

Электрлік өрістерді зерттеу сипатына байланысты көрінерлік кедергі әдісінің зондтары потенциал және градиент зондтарға бөлінеді. КК әдеттегі үшэлектродты зонды үшін өлшенеу нәтижелері AM және AN (AB) арақашықтық қатынасындағы электрлік сипаттарға байланысты.

Потенциал зонд

Потенциал зонд деп көрінерлік кедергіні өлшеу негізінен M электродының потенциалын U_м анықтаумен жүретін зондты атайды. Бұл жағдай алшақ орналасқан N электродының потенциалы U_N нолге ұмтылғанда, яғни шексіз алшақталған (геофизикалық зерттеулер тәжірибесінде ол ұңғыма сағасының айналасында орналасады), орндалуы мүмкін. Мұндай зондтар шексіз потенциал зонд (идеалды) деп аталады.

Потенциал зондтың М және N электродтар арасында өлшенетін потенциалдар айырымы:

мұнан потенциал зондпен өлшенген көрінерлік кедергі:

, (1.6)

мұндаL_П=АМ –потенциал-зондтың мөлшері, аК_П=4π L_П– потенциал-зондтыңкоэффициенті.

1-сурет. Зондтарды белгілеу 1- градиент-зонд: а - жабындық (кровельный),

б—табандық (подошвенный), II — потенциал-зонд: жақша ішіндегі: 1- бірполюсті зонд; 2- екіполюсті зонд; I- ток жүретін электродтар (А,В);

2 — өлшеуші электродтар (M,N); 3 — тіркеу орны; 4— ұңғымадағы табиғи өpic потенциалын өлшейтін электродтар

Келтірілген формула өлшенген көрінерлік кедергінің ρ_К М электрод потенциалына U_M пропорционал екенін дәлелдейді.

Потенциал-зонд екіэлектродты (А және М) болуы тиіс, бірақ мұндай зондтармен алынған нәтижелер А және М электродтары түсірілген кабель желілері арасындағы индукция әсерінен өзгереді. Осыған байланысты өлшеу сұлбасына тағы да бір кабель желісі N электродымен қосылады. Үшэлектродты потенциал-зонд АМ <<MNшартын қанағаттандыруы тиіс.

2-сурет. Жоғары кедергілі (а,б)және төменгі кедергілі (в,г) бірнеше қабаттар үшін кедергі әдісінің қисық сызықтары. а, в— табандылық градиент-зонд; б,г- потенциал –зонд

Потенциал зондпен өлшенетін көрінерлік кедергі А және М электродтары арасындағы О жазу нүктесінен тиісті деп алады. Жазу нүктесінің мұндай болған кезде ρ_К қисығы қабаттың ортасына симметриялы болып келеді. Потенциалөзондтың зерттеу радиусы оның екі еселенген өлшеміне сәйкес келеді, яғни 2АМ.

2.3 Тапсырма:

1. КК әдісінің физикалық негізімен танысыңыз.

2. КК әдісінің зондтарының түрлерімен танысып, олардың жұмыс істеу принципін оқыңыз.

3. Оқытушының тапсыруымен берілген зондтардың түрін, өлшемін анықтап, зерттеу радиусы туралы түсінік беріңіз.

2.4 Бақылау сұрақтары

1. КК әдісіне түсінік (түрлері, физикалық негізі)

2. Әртүрлі арақашықтықтағы зондтардың бір-бірінен артықшылығы мен ерекшелігі неде?

3. Градиент зонд пен потенциал зондқа толық анықтама беріңіз (схемасын салыңыз).

4. Қандай зондтар жабындылық және табандылық деп аталады?

№3 ТӘЖІРИБЕЛІК ЖҰМЫС

БҮЙІРЛІК ЖӘНЕ ИНДУКЦИЯЛЫҚ КАРОТАЖДАР

3.1 Жұмыстың мақсаты

Кәсіптік геофизиканың аппаратураларымен және жабдықтарымен, ұңғымадағы геофизикалық әдістерді жүргізу технологиясымен, геофизикалық парметрлерді өлшеу мен тіркеу әдістерімен танысу.

3.2 Теориялық мағлұматтар

Бүйiрлiк каротаж. Бүйiрлiк каротаж кедергi әдiсi бойынша электрлiк каротаждың бiр түрi болып табылады. Ол, сонымен бiрге, ұңғыма қиып өткен жыныстардың салыстырмалы кедергiсiн зерттеуге арналған.

Бүйiрлiк каротаж зондында негiзгi қорек электродынан А₀ басқа қосымша қалқандайтын электродтар бар. Олар арқылы қорек электродынан өткен ток, дәл сондағы өрiспен өтедi. Ток күшi негiзгi және қалқандайтын электродтармен А₀ электродынан шыққан ток қажеттi қабаттың белгiлi қалыңдығында таралатындай етiп автоматты түрде реттеледi.

Бүйiрлiк каротажды жетi электродты немесе үш электродты зондтармен жүргiзедi.

Жетi электродты зонд аз өлшемдi (нүктелi) жетiэлектродтардан тұрады; бiреуiорталық электрод А₀және оған сәйкес симметриялы орналасқан электродтардың үш жұбы М₁және М₂;N₁менN₂, А₁мен А₂. Жұп электродтар жұп-жұбымен өзара қосылған. А₀электроды арқылыI₀ток жiберiледi, ол қисықты жазу процессiнде өлшемiбойынша тұрақты болып сақталады. А₁мен А₂қалқандаушы болып табылады. Олар арқылы күшiавтоматты түрде М₁немесеN₁т.б.с.с электродтар арасындағы кернеу нөлге тең болатындай етiп реттелетiн ток өтедi.

U_КСпотенциалдар айырмашылығы зондтың өлшеушi электродтары арасында өлшенiп, зондтан алшақ орналасқанNэлектродынан әлдеқайда алыс. Өлшеулерден көрiнетiн салыстырмалы кедергi_калынады да, мына формула бойынша анықталады.

_к= КU_КС/I_О;

мұнда I₀– А₀негiзгi электродынан өтетiн ток күшi.

К – зонд коэффициентi, ол бiртектi ортада көрiнетiн салыстырмалы кедергi шын кедергiге жуық деп алынады.

Бүйiрлiк каротаж зондымен өлшенген нәтижелер А₀нүктесiне тиiстi, зонд ұзындығыLдеп О₁мен О₂нүктелерiнiң арасы алынады (М₁N₁мен М₂N₂аралығының ортасы), зондқаL_об= А₁А₂аралығыда жатады, ол жалпы өлшемi деп аталады.

Сонымен бiрге, зонд фокусировкасының параметрi q=L_об-L/Lболады. Өлшеу электродтары М₁менN₁арасындағы кернеу нөлге тең шарты орындалғандықтан, (М₂менN₂) осы аралықтағы ток күшiде нөлге тең. Осындай жағдайда А₀электродының жоғарғы және төменгiжағында ұңғы мен оған тиiп тұрған қабат бөлiктерiнде изолятор орналасқан сияқты болады. А₀электродынан шыққан ток радиалды бағытта үлкен қашықтыққа, ұңғы осiне перпендикуляр қабат (көлденең) болып тарайды.U_Көлшенген кернеу көрсетiлген қабат бойынша ұңғымадан салыстырмалы нүктеге дейiн потенциалдық төмендеуiн көрсетедi. Әрине, ұңғыма мен сыйдырушы жыныстар потенциалдың төмендеуiне бiршама әсер етедi. Бұл, көп жағдайда, жай әдiстерге қарағанда салыстырмалы кедергiге жуық кедергi алуға мүмкiндiк бередi. Көбiнесе, жiңiшке қабаттардың салыстырмалы кедергiсiн жақсы көрсетедi.

Сурет-1. Жоғары кедергілі қабаттың ортасында орналасқан бүйірлік зондтың А₀ электродынан таралған тоқ сызықтары

Бүйiрлiк каротаждың үш электродты зонды деп изоляциялық қабаттармен үш бөлiкке бөлiнген ұзын цилиндрлiк электрод түсiндiрiледi: ұзындығы бойынша үлкен емес орталық (негiзгi) электрод А₀ және оған сәйкес орналасып, бiр- бiрiне қысқа қосылған қалқандаушы электродтар А₁ және А₂. Негiзгi және экрандаушы электродтар арқылы ток өтедi. Оның күшi электродтардың потенциалдары бiрдей болатындай етiп реттеледi. Ол келесi әдiстердiң, бiрiмен iске асуы мүмкiн:

а) қалқандаушы электрод арқылы ток күшi автоматты түрде негiзгi және қалқандаушы электродтарының потенциал айырмасы нолге тең болатындай етiп реттеледi.

б) негiзгi электрод қалқандаушы электродтармен қысқа жалғанады.

Көрiнетiн салыстырмалы кедергiнi анықтау үшiн негiзгi электродтың потенциалын – одан және зондтан едәуiр қашықтықта орналасқан N электроды арасындағы потенциал айырмашылығын U_КС бiлу қажет. Негiзiнде қалқандаушы электродтың потенциалын өлшейдi, қалқандаушы және негiзгi электродтардың потенциалдары бiрдей болғандықтан нәтижелерi де солай болып шығады. Сондай-ақ, үлкен өлшемдi қалқандаушы электродтың потенциалын өлшеген кезде байланыс кедергiлерiнiң әсерi аз көрiнедi.

Бүйiрлiк каротаждың қолданылуы.Бүйiрлiк каротаж өте минерализацияланған бұрғылау ерiтiндiсi мен кедергiсi жоғары тау жыныстарының қимасында қолданылады. Мұндай жағдайда, әдеттегi зондтың нәтижелерiне ұңғыма көп әсер етедi. Ал нәтижесi ұңғыма әсерiне тәуелдiлiгi аз бүйiрлiк каротажда ыңғайлы қисықтар алынады, және олар арқылы қабаттардың дәл салыстырмалы кедергiсi туралы, сонымен бiрге, қалыңдығы аз қабаттар туралы мәлiмет алуға мүмкiндiк бередi.

Бүйiрлiк каротаж, одан басқа, кедергiнiң жай әдiстерiне қарағанда қималарды жақсы бөлiп, қабаттардың шекарасын дәл белгiлейдi.

Индукциялық каротаж. Индукциялық каротаж деп ұңғыма қиып өткен тау жыныстарының салыстырмалы кедергiсiн жыныста индукцияланған құйынды токтың екiншi магниттiк өрiсiн өлшеу негiзiнде зерттеудi атайды. Индукциялық каротаждың зонды ең қарапайым түрде, екi катушкадан (генераторлық және қабылдағыш) тұрады. Катушкалардың арасындағы L қашықтық зонд ұзындығы деп аталады.

Генераторлық катушкадан мөлшерi бойынша тұрақты, жиiлiгi жоғары (ондаған килогерц) айнымалы ток жiберiледi. Осы токтың көмегiмен пайда болған айнымалы магниттiк өрiс (тiк немесе бiрiншi) құйынды токты айналасындағы тау жыныстарында индукциялайды. Бiртектi ортада ток сызықтары ұңғыманың өсi бойымен айналады. Осы токтар өз кезегiнде екiншi магниттiк өрiстi туғызады.

2-сурет. Индукциялық каротаж аспабының

сұлбасы. а — кеңістік

сұлба;

1 — генератор;

2. — генератор катушкасы;

3. — күшейткіш;

4. - қабылдаушы катушка;

5. — күшейткіш пен генератор

Бiрiншi және екiншi айнымалы магниттiк өрiстер катушканың қабылдағышында ЭҚК индукциялайды. Олардан тiк өрiс болып түзiлген ЭҚК- те Е₁ теңгерiледi: катушка қабылдағышының тiзбегiне оған тең және фазасы бойынша қарама-қарсы ЭҚК-ке Е_К қосылады да, олардың қосындысы нөлге тең болады.Теңгеру генераторлық пен қабылдаушы катушкалар тiзбегiнiң арасындағы сәйкес индукциялық байланысты енгiзумен қамтамасыз етiледi. Екiншi магниттiк өрiспен индукцияланған және қабылдағыш тiзбекте қалған ЭҚК Е₂ күшейiп түзелiп, тiркелiп жатқан жерге берiледi. Тiк өрiстiң әсерiнен тау жыныстарында пайда болған құйынды токтың күшi тау жынысының салыстырмалы электр өкiзгiштiгiне пропорционал. Сондықтан, осы токтан туындаған екiншi магниттiк өрiс пен катушка қабылдағышына енгiзелген ЭҚК Е_ч ортаның электр өткiзгiштiгiне жуық пропорцианал болады. Нәтижесiнде, жазылған қисық ұңғыма қиып өткен тау жыныстарының электр өткiзгiштiгiнiң өзгерiсiн сипаттайды.

Генераторлық катушкадан өткен ток күшi мына заңдылықпен өзгередi.

I= I₀ sin2t;

мұнда

I₀ – ток күшiнiң амплитудасы;

 - оның жиiлiгi;

t – уақыт.

Бұл ток айнымалы магниттiк өрiс түзедi.

Индукциялық каротаждың қолданылуы.Кедергiнiң басқа әдiстерiнен индукциялық каротаждың ерекшелiгi- мұнда өлшеу үлгiсiнiң бұрғылау ерiтiндiсiмен тiкелей байланысы (гальваникалық байланыс) талап етiлмейдi. Бұл айтылған әдiстi ұңғымадағы бұрғылау ерiтiндiсi өткiзгiш болмаған кезде және ұңғыма құрғақ болған кезде қолдануға мүмкiндiк бередi. Сонымен бiрге индукциялық каротаж бұрғылау ерiтiндiсi өткiзгiш болатын ұңғымаларда да, басқа әдiстерге қарағанда жақсы нәтиже бередi. Жыныстардың кедергiсi төмен, ал бұрғылау ерiтiндiсiнiң салыстырмалы кедергiсi жоғары болған жағдайда, индукциялық каротажды қолдану өте қолайлы болып табылады.

3.3 Тапсырма

1. Бүйірлік каротаждың физикалық негізі мен жұмыс істеу принципін оқып танысыңыз.

2. Индукциялық каротаждың жұмыс істеу принципін оқыңыз.

3. Бүйірлік каротаж бен индукциялық каротаждың бір-бірінен ерекшелігін оқып түсініңіз.

3.4 Бақылау сұрақтары

1. Бүйірлік каротаждың жұмыс істеу принципі (сұлбасы) мен қолдану аймағы?

2. Индукциялық каротаждың жұмыс істеу принципі (сұлбасы) мен оның шешетін мәселелері?

3. Мұнай газ кен орындарында осы әдістерді қолданудағы жетістіктері?

№4 ТӘЖІРИБЕЛІК ЖҰМЫС

РАДИАКТИВТІК КАРОТАЖДАР

4.1 Жұмыстың мақсаты: Радиоактивті каротаждардың түрлерімен, олардың физикалық негізімен және жұмыс істеу принципімен танысу.