Устройство для определения прочности пород в скважинах

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение информативности определения прочности пород за счет дополнительной регистрации осредненного показателя прочности. На составном стержне (С) с хвостовиком установлен с возможностью перемещения шарнирный узел. На нем закреплена плавающая платформа (П), соединенная рычагами с регулируемыми по длине ножами (Н), расположенными на хвостовике и имеющими зубчатые секторы, связанные с соответствующими линейными толкателями, установленными вдоль оси С. Нагрузочный узел установлен на С и включает неподвижную П, подвижную П, соединенную с шарнирным узлом, и пружина между ними, степень поджатия которой регулируется гайкой. Над неподвижной П на С установлен самописец с записывающими элементами, каждый из которых связан с одним из толкателей. Шестерня установлена на подвижной П с возможностью вращения и связана с закрепленной на С гребенкой и дополнительным толкателем, который соединен с дополнительным записывающим элементом. За счет усилия пружины происходит внедрение Н в породу и при перемещении устройства вдоль скважины угол поворота Н, зависящий от прочности породы, преобразуется в перемещение линейных толкателей и регистрируется на самописце. Перемещение подвижной П, посредством шестерни и дополнительного толкателя, регистрируется дополнительным элементом, записывающим осредненное по всем Н значение показателя прочности пород. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН

ОЮ 01) А2 (51) 5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО И306РБТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ПЮТ СССР (61) 1348517 (21) 4440117/23-03 (22) 15.06.88 (46) 15.06.90. Бюл. М 22 (71) Специализированное отделение по изысканиям и исследованиям института

"Союзгипроводхоз" (72) Е.А.Воробьев, Ю.В.Семенов, Ю.А.Олоновский и А,Д.Ефремов (53) 622.289(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1348517, кл. Е 21 С 39/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ПОРОД В СКВАЖИНАХ (57) Изобретение относится к горному делу Цель изобретения — повышение информативности определения прочности пород за счет дополнительной регистрации осредненного показателя прочности, На составном стержне (С) с хвостовиком установлен с возможностью перемещения шарнирный узел. На нем закреплена плавающая платформа (П), соединенная рычагами с регулируемпки по длине ножами (Н), расположенными на хвостовике и имеющими зубчатые секторы, связанные с соответствующими лиk.

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для исследования физико-механических свойств пород в скважинах.

Цель изобретения — повышение информативности определения прочности пород за счет дополнительной регистрации осредненного показателя прочности.

2 нейными толкателями, установленными вдоль оси С. Нагрузочный узел установлен на С и включает неподвижную II, подвижную П, соединенную с шарнирным узлом, и пружину между ними, степень поджатия которой регулируется гайкой.

Над неподвижной П на С установлен самописец с записывающими элементами, каждый из которых связан с одним из толкателей, Шестерня установлена на подвижной П с возможностью вращения и связана с закрепленной на С гребенкой и дополнительным толкателем, который соединен с дополнительным записывающим элементом. За счет усилия пружины происходит внедрение Н в лоро- g ду и при перемещении устройства вдоль скважины угол поворота Н, зависящий от прочности породы, преобразуется в перемещение линейных толкателей и регистрируется на самописце. Перемеще-. ние подвижной II посредством шестерни и дополнительного толкателя регистрируется дополнительным элементом, записывающим осредненное по всем

Н значение показателя прочности пород.

2 HJIo

На фиг ° 1 показано устройство для определения прочности пород в скважинах; на фиг..2 — сечение А-А на фиг.1.

Устройство содержит стержень 1 с ф ) хвостовиком 2, поворотные к вертикальной оси ножи 3 регулируемой длины с зубчатыми секторами, установленные на хвостовике,2, нагрузочный узел, включающий неподвижную и подвижную

1571244 платформы 4 и 5, установленные на стержне 1, пружину б, размещенную между платформами 4 и 5, шарнирный узел

7, установленный на стержне 1 с возможностью перемещения вдоль оси стержня 1 и соединенный с подвижной платформой S плавающую платформу 8, закрепленную на шарнирном узле 7 и соединенную посредством рычагов 9 с тыль-!р ной стороной ножей 3, линейные толкатели 10, установленные в продольных пазах стержня 1 и соединенные посредством шестерен 11 с соответствующими зубчатыми секторами ножей 3, самопи- !5 сец 12, установленный на стержне 1 над платформой 4, включающий барабаны

13 и записывающие элементы 14 каждый из которых посредством поводка 15 соединен с одним из линейных толкгтелей 2Q

10, редуктор 16 с роликом 17, установленный в верхней части стержня 1 и кинематически связанный с барабанами

13 самописца 12, дополнительную шестерню !8, установленную на подвижной 25 платформе 5 с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оси стержня 1, гребенку 19, закрепленную на стержне 1 и связанную с шестерней

18, дополнительный линейный толка- 30 тель 20, связанный с шестерней 18 и дополнительным записывающим элементом

21 самописца 12 трос 22, охватываю" щий ролик 17 и служащий для перемещения устройства вдоль оси скважины, выталкиватели 23„ножей 3, установленные на стержне 1 и взаимодейс.твующие с подвижной платформой 5 для удержания ножей 3 в транспортном положении при спуске в скважину, гибкую тягу 24 40 для выталкивателей 23 и регулировочную гайку 25, установленную на стержне в контакте с неподвижной платформой 4 и служащую для контропируемого по шкале 26 на стержне 1 измене- 45 ния степени поджатия пружины б, Степень поджатия пружины б определяет величину усилия Р, передаваемого через платформы 5 и 8 на ножи 3.

Барабаны 13 самописца 12 выполнены съемными, что обеспечивается подпружиненными центровочными осями 27, и снабжены храповиком (не показан) для исключения вращения при спуске уст55 ройства в скважину. Стержень 1 выполнен составным, что позволяет по раэьему 28 отсоединять самописец 12 с редуктором 16 от нагруэочного узла и заменять его пружину б.

Устройство содержит также грязеэащитный кожух 29 с пазами для ножей

3, боковой кожух 30, раздвижной кожух

31 для смены барабанов 13 самописца

12 и кожух 32 редуктора 16 с гряэеэащитными сальниками для троса 22.

Устройство работает следующим образом.

Регулировочной гайкой 25 сжимают пружину 6, создавая требуемое усилие

Р. Ножи 3 приводят в транспортное положение, от раскрытия они удерживаются выталкивателями 23. Устройство на тросе 22, перекинутом через ролик !

7 и закрепленном одним концом на поверхности, спускают к забою скважины, располагая выше забоя на 15-20 см.При этом барабаны 13 самописца 12 не вращаются, а самописец 12 не работает.

При помощи гибкой тяги 24 с поверхности отпускают выталкиватели 23, высвобождая пружину 6, которая разжимается, передавая усилие на плавающую платформу 8, и выбрасывает в стороны ножи 3, Последние внедряются в стенки скважины на некоторую глубину, зависящую от прочности пород.

На тросе 22 равномерно поднимают устройство к поверхности при помощи любого подъемного приспособления, одновременно выбирая тягу 24 выталкива-. телей 23, При этом ножи 3 автоматически центрируют устройство в скважине, Подпружиненные постоянным усилием, ножи 3 внедряются в грунты различной прочности на различную глубину, Угол их раскрытия (поворота) через шестерни 11 в линейные толкатели 10 фиксируется на вертикальной оси барабанов 13 самописца 12, .а глубина нахождения ножей 3 в скважине отмечается по величине подъема троса 22 через редуктор 1.6 на горизонтальной оси барабанов 13 самописца 12. Каждый нож 3 имеет на самописце 12 свой участок записи "Глубина-угол раскрытия" при заданной величине Р давления пружины 6, Нижний участок барабана 13 отведен для записи осредненного значения угла раскрытия ножей 3 в зависимости от глубины. В результате получают на самописце 12 одновремено три (при наличии трех ножей 3) графика изменения угла раскрытия и один график с их осредненными значениями. Осредненный график получают в результате преобУстройство для определения прочности пород в скважинах по авт,св, Ф 1348517, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности определения прочности пород за счет дополнительной регистрации осредненного показателя прочности, оно снабжено шестерней, установленной на подвижной платформе с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оси стержня, гребенкой, закрепленной на стержне и связанной с шестерней, дополнительным записывающим элементом самописца и дополнительным линейным толкателем, связанным с шестерней и дополнительным записывающим элементом, 40

5 15712 разования и записи на самописце 12 величины движения нижней подвижной платформы 5, в зависимости от глубины положения ножей 3 в скважине, 5

Подвижная платформа 5 приходит в движение при изменении среднего значения угла наклона ножей 3. Движение платформы 5 передается при помощи шестерни 18 и толкателя 20 на элемент

2! самописца 12 ° Размеры шестерни 18 подбирают так, чтобы масштаб записи был идентичен масштабу записи индивидуальных самописцев от каждого ножа 3.

При опробовании пород, в том числе 15 содержащих обломочный материал, в работу включается плавающая платформа

8 с шарнирным узлом 7, В том случае, когда ножи 3 встречают включения одновременно или каждый на своей глубине, они складываются к вертикальной оси, пропуская обломки, и после прохождения их снова внедряются в породу. При этом через рычаги 9 наклоняют плавающую платформу 8 в сторону наибольшей глубины внедрения ножа 3. Когда угла наклона платформы 8 становится недостаточно или при изменении среднего значения угла наклона ножей

3, поднимаются шарнирный узел 7 с 30 платформой 8 на некоторую высоту по стержню 1. При этом на индивидуальных графиках от ножей 3 отмечены места появления включений пиками, а их размер величиной "полки", что позволяет определить в разрезе скважины как количество обломочного материала, так и его размеры, в том числе и в пространстве по трем сторонам скважин, а по графику, фиксирующему движение платформы 5 — осредненные значения углов поворота ножей на данном горизонте скважины. Применяя ножи 3 с регулируемой длиной, можно опробовать грунты скважин с минимальным диамет- 45 ром 127 мм на всю их длину, в том

44 6 числе скважины обводненные и с переменным диаметром по глубине.

При каждом диаметре скважины тарируют угол поворота ножей 3, непосредственно связанный с глубиной их внедрения в породу под действием усилия P что позволяет судить об относительной прочности встреченных литологических разностей пород, Усилие P задают, исходя из средней прочности встреченных при бурении пород, Дополнительную шестерню 18 подбирают при разных углах наклона ножей 3, сверяя их среднюю величину наклона, полученную вычислением по графикам углов наклона отдельных ножей 3 с графиком, регистрируемым элементом 21.

Таким образом, благодаря повышению информативности за счет обеспечения возможности производить запись осредненных значений показателей прочности пород, значительно сокращаются трудозатраты при последующей обработке результатов испытаний, что важно при проведении инженерно-геологических изысканий.

Формула изобретения

157)244

7

Фиг. f

Составитель В,Тальвойш редактор И.Касарда Техред N,Дидь1к Корректор А,Обручар

Заказ 149б Тираж 392 Подписное

ЙНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

11роизводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 1Î1