22-маъруза. Цементлаш сифатини гамма-гамма ва акустик усуллари билан аниқлаш

22-маъруза. Цементлаш сифатини гамма-гамма ва акустик усуллари билан аниқлаш.

Гамма-гамма усули билан: 1) цементларнинг кўтарилган баландлигини; 2) қудуқ кесими бўйича қувур ортидаги цементнинг қалинлигини; 3) цементланган оралиқ ва цементсиз (бурғи қоришмалий) оралиқ -ўтиш зонасини; 4) цемент тоши орасида кавак, каналлар борлигини; 5) мустаҳкамловчи қувур билан қудуқ ўқлари орасидаги мувофиқлик (эксцентриситет) ни аниқлайди.
Гамма-гамма усули билан цементланганлик сифатини аниқлаш мумкинлигини қудуқ атрофидаги муҳитларни зичлик бўйича тавсифини ўрганишимиз крак. Расм 24.1 да шартли белгилар билан қуйидагилар кўрсатилган: 1- бурғу қоришмаси; 2- цемент тоши; 3-металли мустаҳкамловчи қувур; 4-қумтош; 5-гил. Зичликлар 10³ кг/м³ да берилган.

Расм 24.1

Расм 24.1 да кўрсатилишича цемент тошнинг зичлиги қ(1.8-1.9) 10³кг/м³ бўлиб,бурғу қоришмасининг зичлиги қ(1.0-1.3) 10³кг/м³ дан фарқ қилади, ҳамда тоғ жинсларининг ўрта зичликлари қ(2.3-2.8) 10³кг/м³ анча кичикдир. Бу ГГК зондлари учун, теварак атрофдаги муҳитларни зичликлари бўйича фарқланиши, цементланганлик сифатини аниқлаш имконини беради.

Мустахкамловчи қувр ортидаги муҳитларнинг зичлигини аниқлаш учун одатда икки турдаги ўлчаш қурилмалари: 1-гамма-гамма цементамер (ГГЦ) ва гамма-гамма дефектомер (ГГД) лар ишлатилади.
Расм 24.2а да 3та каналли ГГЦ қурилмаси кўрсатилган.
Бунда 3та детектор 1 бир-биридан қўрғошин тўсиқ 2 билан ажратилган.Қўрғошин тўсиқ 2 ён томонидан 3 дарчага эга ва детекторга қайтган гамма нурлар ушбу дарча 3 орқали тушади. Расм 24.2б да ГГД кўрсатилган.Унда детектор 1 ҳалқасимон қўрғошин тўсиқ 2 билан ўралган. Бу тўсиқда ҳам дарча 3 мавжуд. Ҳалқасимон тўсиқ бир меёрда электродвигател ёрдамида айланади. Бу мустаҳкамловчи қувурлар ортидаги цемент қалинлигини қудуқ периметри бўйлаб ўзгаришини ўлчайди.

Расм 24.2 
ГГЦ ва ГГД натижаларига қувурлар ортидаги муҳитларнинг зичликларидан ташқари мустаҳкамловчи қувурларнинг ҳолати (қалинлиги,бутунлиги ва б.қ.) ҳам таъсир кўрсатади. Бу мақсадда ЦГДТ - 2 аппара- турасини (расм 24.3) қўллаш тавсия этилади.
Гамма нурларини тарқатувчи манбаъ сифатида, одатда, кобальт-60, цезий-137 ва тулий-170 лар ишлатилади.
Цементланганлик сифатини назорат қилиш учун бир, уч ва тўрт каналли ГГК эондлари қўлланиши мумкин.
Бир каналли зондларда битта индикатор (газ-разряд ҳисоблагичи) бўлиб, қудуқ бўйлаб битта ГГК диаграммасини ёзиб борилади.
Уч каналли зондларда учта бир-бирига нисбатан 120° бурчак остида ётган учта индикатор билан учта ГГК нинг диаграммалари ёзиб борилади.
Тўрт каналли зондларда тўрта индикатор билан тўрта ГГК диаграммалари ёзилади.
Уч ва тўрт каналли зондлар билан ёзилган диаграммалар цементограмма деб аталади.
Цементограммаларни ёзиш учун ЦМТУ-1, ЦФ-4 ва СГДТ-2 аппаратуралари қўлланилади.
СГДТ-2 (расм 24.3) аппаратураси бир пайтда қудуқларда мустаҳкамловчи қувурлар қалинлиги ва унинг ортидаги цемент тошининг ҳолатини аниқлаб беради. Қудуққа туширилган зонд икки қисмдан иборат бўлиб, ҳар хил энергиядаги тарқалаётган гамма нурларини ўлчашга асослангандир.
Пастки қисми (расм 24.3) да цезий-137 гамма нур тарқатувчи манбаъ-7, индикатор-6 ва а, а₁ дарчали, айланувчи қўрғошин тўсиқ (экран) дан иборат бўлиб, қувур ортидаги цемент тошининг сифатини текширади.
Юқори қисмида қувурларнинг қалинлигини аниқлайдиган зонд жойлашган бўлиб, юмшоқ нур тарқатувчи тулий-170 манбаъси-2 дан, индикатор-3 ва б, б₁ дарчали қўрғошин тўсиқ (экран)-1 дан иборатдир. Тулий-170 манбаъи юмшоқ нур тарқатганлиги ва зонд узунлиги кичкина (8 см.) бўлганлиги учун ёзиб олинаётган гамма нурлар фақат қувурларнинг қалинлигига боғлиқ бўлади.
Индикаторлар сифатида 3 ва 6 (расм 24.3) сцинтилляцион ҳисоблагичлар ишлатилади ва улардан олинган сигналлар электрон блоки-4 да стандарт-амплитудаси ва давомийлиги бирҳил, ҳамда ҳар хил қутбли импулсларга айлантирилади.

Расм 24.3

Бу стандарт импулслар юқорида ИП панелида икки каналга бўлиниб, РП орқали иккита диаграмма ёзилади.
Цементограммалар (расм 23.3.б) ГГК усулининг учта диаграммаси энг катта кўрсаткич Iggmax ва энг кичик кўрсаткич Iggmin нисбатлари, яъни диаграммалар дифференцияси аниқланади. Қудуқ кесимларида бу нисбат қанча бирдан фарқ қилса, шунча қудуқ ва қувур ўқлари бир бирларига мувофиқ эмасдирлар. Расм 23.3.б. да қуйидаги вариантлар кузатилган:
1. Уччала ГГК нинг кўрсаткичлари бирҳил (23.3.б.I). Бу ҳолат мустаҳкамловчи қувур центрлашган, яъни қудуқ ўқи ва қувур ўқлари битта. Қувур ортидаги цемент тоши ёки бурғи қоришмасининг қалинлиги қудуқ кесими бўйича бирҳил. Цемент бўлган оралиқда кўрсаткич суюқлик бўлган оралиқдан кичкина қийматлари билан ажралиб туради.
2. ГГК икки зондининг кўрсаткичи учинчи зондникига нисбатан катта ва бир-бирига тенг (расм 23.1.б.II). Учинчи зонд тоғ жинсларига яқин тургани учун унинг кўрсаткичи кичкина. Қудуқ ўқи ва қувур ўқи бир-бирига мос эмас.
3. Уччала зонднинг диаграммалари турлича (расм 23.1.б.III,IV). Қувур ўқи ва қудуқ ўқи бир-бирига мос эмас. Бирёқлама цемент қуйилган бўлиши мумкин.
Цементланган оралиқларда Igg энг катта кўрсаткичи каваклар қаршисида кузатилади, чунки цемент тошларининг зичлиги 1.8-1.9 г¤ см³ бўлиб, чўкинди тоғ жинсларининг зичлигидан анча кичкина (чўкинди тоғ жинсларининг зичлиги 2.1-2.9 г¤ см³ оралиқда ўзгаради).
Гамма-гамма усули билан қудуқларда цементланганлик сифатини исталган вақтда сифатини аниқлаш мумкин. ГГЦ катта диаметрли (250-290 мм) қудуқларга 146 мм мустаҳкамловчи қувирлар туширилганда, яъни цементнинг қалинлиги етарли даражада катта бўлганида, яхши натижалар беради. Агарда қудуқларнинг диаметри 190 мм бўлганда ва унга 146 мм ли мустахкамловчи қувурлар туширилганда, ҳамда енгил маркали цементлар қуйилганда ГГЦ олдига қуйган мақсадни ечаолмаслиги мумкин.
Акустик усуллар билан цементлаш сифатини аниқлаш.
Цементлаш сифатини акустик усулларда назорат қилиш мустаҳкамловчи қувур бўйича тарқалаётган синган бўйлама тўлқинларнинг амплитудаси ва қайишқоқ тўлқинларнинг тарқалиш вақтини ўлчашга асослангандир.
Акустик усуллар билан қуйидаги вазифаларни ечиш мумкин:
1) Цементнинг кўтарилган баландлигини аниқлаш; 2) қувур ортида цемент бор-йўқлигини аниқлаш; 3) цемент тоши ичида каваклар, дарзликлар ва каналлар бор-йўқлигини аниқлаш; 4) цемент тошининг тоғ жинслари ва металл қувурлар билан жипс тиркалганлигини аниқлаш; 5) вақт ўтиши билан цементнинг қотиш жараёнини назорат қилиш.
Цементланганлик сифатини аниқлаш учун қудуқларда тарқалаётган тўлқинлардан энг кўп маълумот берадигани қувур бўйлаб тарқаладиган-қувур тўлқинларидир.
Қувур тўлқинларининг тезлиги қуйида келтирилган формула орқали аниқланади:
V=E ¤ d_т (24.1)
Формулада: Е- Юнг модули; d_т-қувурларнинг зичлиги.
Қувур тўлқинларининг амплитудаси бўйлама тўлқинларнинг ютилиши (сўниши) коэффициенти a_ак-боғлиқ.
А=A₀·е^-aакDL (24.2).
Формулада DL - тўлқин тарқатгич ва тўлқин қабул қилгич орасидаги масофа, А ва А₀ бошланғич ва ундан DL масофа нарида ётган нуқталардаги тўлқин амплитудалари.
Назарий ва эксперериментал тадқиқотлар натижасида қуйидаги хулосаларни қилиш мумкин:
1. Агарда цемент тоши қувур билан мустаҳкам тиркалмаган бўлса, қувурдан тарқалаётган тўлқин амплитудалари максимал, тоғ жинсларидан тарқалаётган бўйлама тўлқин амплитудалари эса минимал бўлади.
2. Агарда цемент тоши қувур билан мустаҳкам тиркалган бўлса қувурдан тарқалаётган тўлқин амплитудалари минимал бўлади. Агарда тоғ жинсларидан тарқалаётган тўлқинларнинг тезлиги юқори бўлса, унда қўшимча аномалиялар пайдо бўлиши мумкин. Бундай шароитда акустик усулнинг тезлик услуби диаграммаларидан фойдаланиб бу ноаниқликни ечиш мумкин.
3. Цемент тоши ва қувур орасида тўла бўлмаган жипслашиш ўртача қувур тўлқинларининг амплитудаси билан ажралиб туради. Бу ҳолатни акустик усуллар билан ҳар доим ҳам тўғри аниқлаб (талқин қилиб) бериш мумкин эмас.
Асосий кўрсаткич қувур тўлқинларининг амплитудасига қуйидаги омиллар таъсир этади: ўлчаш базаси; мустаҳкамловчи қувурларнинг диаметри ва қалинлиги; цемент тошининг қалинлиги ва унинг таркиби; цементлангандан кейин ўтган вақт; цемент тоши ичидаги каваклар, дарзликлар, ҳар хил қўшимчалар; қудуқ ичидаги босим ва температура ва ҳоказолар.
Цементланганлик сифатини аниқлашда, одатда акустик усуллар икки элементлик зондлар билан ўтказилади. Зонд базаси ва узунлиги тўлқин тарқатгич ва тўлқин қабул қилгич орасидаги масофадир. Бу масофа қанча катта бўлса қувур тўлқинларининг амплитудаси шунча кичик бўлади, лекин цементланган ва цементланмаган оралиқ орасидаги амплитудар фарқи шунча катта бўлади. Шунинг учун оптимал база қилиб 2.5 м масофа олинган. Бу масофа ҳар хил турдаги акустик усул зондларида турличадир: АКЦ-1 (акустик-цементомер) да 2.5 м.,АКЦ-2 да-2.9 м., АКЦ-4 да 2.8 м.
Қувур диаметрининг ва қалинлигини ошиши қувур тўлқинларининг амплитудасини камайтиради. Лекин a_ак цементланган оралиқда ва цементсиз оралиққа нисбатан 15-16 марта каттадир. Шунинг учун қувур диаметри ва қалинлигининг ўзгариши келтириб чиқарадиган тўлқинларининг амплитудалари ўзгариши нисбатан унчалик катта бўлмайди.
Цемент тошининг кичкина қалинлиги (бирнеча мм.) ҳам a_ак ни ўзгаришига олиб келади, шунинг учун акустик усуллар билан қувур ортидаги кичкина қалинликдаги цемент тошини борлигини ва унинг сифатини аниқлаш имкони бўлади.
Цемент маркаларига қараб,ҳар хил зичликка ва қотиш вақтига эга бўладилар, Шунинг учун цементнинг маркасига ҳам аҳамият бериш керак. Кичкина зичликка ва катта вақт давомида тошга айланадиган цемент турларида a_ак кичкина, қувур тўлқинларининг амплитудаси катта бўлади.
Цементларнинг қотиши маълум вақт ўтишини тақоза қилади. Шунинг учун акустик усул диаграммаларини цемент қуйилгандан сўнг вақт ўтказмасдан ёзиб олсак, ҳали қотиб улгурмаган цемент қоришмасида қувур тўлқинларининг амплитудасини юқори эканлигини кузатамиз. Вақт ўтгандан сўнг цемент қоришмаси тошга айланади ва бу ҳолатда ўтказилган акустик усулда эса қувур бўйлаб тарқалаётган тўлқинларда унинг амплитудасини сезиларли камайганини кузатамиз. Демак акустик усуллар билан цементнинг қотиш жараёнини ҳам кузатишимиз мумкин экан.
Юқорида келтирилган термометрия, изотоп, гамма-гамма усуллари билан акустик усуллар мажмуаси қувур ортидаги цементланганлик сифатини бир маънода аниқлаш имконини беради. Бу усуллар натижалари қудуқларни синаш, эксплуатация қилишда ўз самараларини беради. Бу мақсадда акустик ҳамда гамма цементамерни бир вақтда ўтказиш имконини берадиган ЦМГА-2 аппаратураси яратилган .Бу аппаратура аустик цементамер АК -1 билан гамма – плотномер-толҳиномер ЦГДТ-3 автоном бирикмасидан иборат.Акустик цементомер АК-1 уч элементли зонддан иборат бўлиб a_{к –}қувурдан ўтаётган тўлқинларнинг сўниш коэффиценти, a_п-тоғ жинсларидан ўтаётган тўлқинларнинг сўниш коэффицентини ёзиш имконига эга.a_к- коэффиценти цемент билан қувурлар ўртасидаги жипслашиш даражасини кўрсатади.