Способ определения физико-механических характеристик ледовых образований в натурных условиях в скважинах

Авторы патента:

G01L1/02 - с помощью гидравлических или пневматических средств

Владельцы патента RU 2348018:

Государственное учреждение "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт" (ГУ"ААНИИ") (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению физико-механических характеристик (прочности) ледовых образований в натурных условиях в скважинах. Способ заключается в пробуривании во льду скважины, размещении в ней зонда, создании в гидроцилиндре повышенного давления, создающего внедрение в стенку скважины расположенных соосно относительно гидроцилиндра инденторов, и определении прочности путем измерения давления в цилиндре. При этом на время измерения после размещения зонда в скважине и перед подачей высокого давления перед одним из инденторов размещается опорная плита. Технический результат - обеспечение глубокого внедрения индентора в стенку скважины. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к измерению силы или механического напряжения с помощью гидравлических или пневматических средств, в том числе к определению физико-механических характеристик ровного льда и ледяных образований в натурных условиях в скважинах. Способ может быть использован для определения характеристик прочности ровного льда и ледовых образований в натурных условиях при строительстве ледостойких сооружений в замерзающих морях.

Известен прессиометрический способ определения реологических характеристик льда в натурных условиях в скважинах при радиальном нагружении стенки скважины на ограниченном участке гидростатическим давлением через резиновую оболочку и измерении деформации льда под нагрузкой. Нагрузка создается давлением сжатого газа и передается через рабочую жидкость, заполняющую полость зонда [1].

Недостатком способа является невозможность определения прочности льда при его разрушении вследствие поверхностного, радиального воздействия на стенку скважины. Кроме того, испытания требуют длительного времени, что не дает возможности получить статистически значимое количество данных.

Известен также взятый за прототип способ определения характеристик прочности льда в натурных условиях в скважинах, заключающийся в пробуривании в ледяном покрове скважины, в опускании в нее гидроцилиндра, на выдвигающемся штоке которого закрепляются инденторы. После подачи высокого давления инденторы упираются в скважину, а давление измеряется соответствующими датчиками давления и образцовым манометром, по показаниям которых определяют локальную прочность при появлении зоны смятия во льду [2].

Недостатком способа является невозможность глубокого внедрения инденторов в стенку скважины для получения полной характеристики разрушения льда, что снижает качество и полноту информации.

Техническим результатом изобретения является обеспечение глубокого внедрения индентора в стенку скважины.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе определения физико-механических характеристик ровного льда и ледовых образований в натурных условиях, заключающемся в пробуривании во льду скважины, размещении в ней зонда, создании в гидроцилиндре повышенного давления, во внедрении соосно расположенных относительно гидроцилиндра инденторов в стенку скважины и измерении давления в цилиндре, после размещения зонда в скважине и перед подачей высокого давления на время работы перед одним из инденторов размещается опорная плита.

Ограничение перемещения гидроцилиндра со стороны одного из инденторов позволяет увеличить глубину внедрения другого индентора в несколько раз (в зависимости от соотношения размера площади опорной плиты и индентора) по сравнению с прототипом. Увеличение глубины проникновения дает возможность определять локальную прочность льда при образовании зоны смятия и напряжение, при котором возникают радиальные сквозные трещины, приводящие к полному разрушению льда. Технический результат достигается тем, что опорная плита по площади во много раз превышает площадь индентора, и поскольку при подаче давления в гидроцилиндр напряжение на стенке скважины будет обратно пропорционально площади, на которую оказывается воздействие, то это обеспечит более глубокое внедрение индентора без внедрения опорной плиты.

Сущность предлагаемого способа иллюстрируется чертежом.

На схеме соединения представлены гидростанция 1, соединенная измерительной гидролинией 4, включающей датчик давления 2 и образцовый манометр 3, и рукавом высокого давления 5 с гидроцилиндром 8, перемещающим инденторы 7, перед одним из которых на время работ размещается опорная плита 9.

Предлагаемый способ определения физико-механических характеристик льда в натурных условиях осуществляется следующим образом. В ледяном покрове пробуривается скважина 6, в которую опускается гидроцилиндр 8, на выдвигающемся штоке которого закрепляются инденторы 7. Перед подачей в цилиндр 8 высокого давления по соответствующему рукаву высокого давления 5 против одного из инденторов 7 на время измерений размещается опорная плита 9. После подачи высокого давления инденторы 7 упираются в скважину 6 и опорную плиту 9, а давление измеряется датчиком давления 2 и образцовым манометром 3, по показаниям которых определяют прочность при появлении трещин во льду. После производства измерения опорная плита 9 вместе с гидроцилиндром 8 извлекаются из скважины 6.

Предлагаемый способ определения физико-механических характеристик льда в натурных условиях в скважинах был отработан и апробирован при проведении экспедиционных исследований на ледяном покрове Каспийского моря и Обской губы [3].

Источники информации

1. Зарецкий Ю.К., Фиш А.М. Исследование реологических свойств льда с помощью прессиометра. Труды ААНИИ, том 324, Гидрометеоиздат, 1974, с.156-162.

2. Nirmal K.Sinha. NRCC borehole indentor: measuring ice strength. Proc of the 18^th Int. Conf. on Port and Ocean Eng. Under Arctic Conditions. Vol.1 (2005) pp. 153-164.

3. Kovalev S.M., Korostelev V.G., Nikitin V.A., Smirmov V.N., Shushlebin A.I. Application of a borehole jack for determining the local strenght of fresh and sea ice. Proceeding of the 17' International Symposium on Ice. Saint Petersburg, Russia, 21-25 June 2004. International Association of Hydraulic Engineering and Research. Vol. 2, pp.147-153

Способ определения физико-механических характеристик ледовых образований в натурных условиях в скважинах, заключающийся в пробуривании во льду скважины, размещении в ней зонда, создании в гидроцилиндре повышенного давления, создающего внедрение в стенку скважины расположенных соосно относительно гидроцилиндра инденторов, и определений прочности путем измерения давления в цилиндре, отличащийся тем, что на время измерения после размещения зонда в скважине и перед подачей высокого давления перед одним из инденторов размещается опорная плита.

Изобретение относится к силоизмерительной технике, и может быть использовано при создании прецензионных силонагружающих и весосило-измерительных устройств, например, образцовых силозадающих машин, рабочих средств измерений и крановых весов.

Устройство для испытания образцов // 2184357

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для проведения механических испытаний, в частности испытаний на циклическую прочность образцов прямоугольного сечения, в том числе образцов, предварительно облученных в атомном реакторе.

Устройство для измерения усилия перевода стрелки с асимметричным приложением силы // 2125253

Изобретение относится к устройству для измерения усилия перевода стрелки в рельсовых стрелочных переводах с чувствительным элементом и соединенным с чувствительным элементом, выполненным в виде деформируемого тела, измерительным стержнем, который может быть вставлен в шарнир стрелочного привода, причем чувствительный элемент выполнен в виде электромеханического чувствительного элемента и расположен вне приложения силы к измерительному стержню в соединенной с измерительным стержнем головке.

Устройство для измерения контактного напряжения // 2023995

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения контактного напряжения на границе двух сред. .

Устройство для определения контактного давления в уплотнительных узлах // 1818551

Способ испытания керамических изоляторов и устройство для его осуществления // 1817838

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при испытании изоляторов на изгиб. .

Способ определения полной нормальной силы в уплотнительных узлах // 1814037

Способ определения фазовых переходов первого рода // 1781564

Способ изменения характеристики гидравлического динамометра // 1763915

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании прецизионных гидравлических динамометров с упругим элементом в виде сильфона.

Устройство для испытания образцов // 1737288

Изобретение относится к испытательной технике. .

Способ определения сцепления и угла трения частично разрушенного объема льда с ненарушенным ледяным покровом // 2365885

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к определению параметров состояния ледяного покрова с помощью гидравлических или пневматических средств, в том числе к определению физико-механических характеристик льда и ледяных образований

Машина силозадающая (силоизмерительная) образцовая рабочая гидравлическая // 2431123

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к образцовым и рабочим средствам хранения, воспроизведения, передаче единицы силы к средствам измерения или испытываемых объектов

Машина испытательная силоизмерительная электрогидравлическая с расширенным диапазоном управления и измерения // 2477844

Изобретение относится к метрологической технике - образцовым и рабочим средствам хранения, воспроизведения, передаче единицы силы к средствам измерения или испытываемых объектов (образцов)

Устройство для измерения контактного давления эластичных уплотнений // 2477845

Изобретение относится к испытательной технике для определения механических характеристик материалов, а именно к устройствам для измерения контактного давления эластичных уплотнений

Машина силовоспроизводящая эталонная // 2494360

Изобретение относится к метрологической технике, а именно к технике обеспечения единства измерения силы. Техническим результатом является упрощение конструкции устройства. Машина силовоспроизводящая эталонная состоит из нагружающего модуля, включающего силовую раму, образованную основанием с силовыми гидроцилиндрами с поршнями-колоннами и траверсой, реверсной рамы, соосной с силовой рамой и снабженной устройством установочного перемещения ее относительно траверсы силовой рамы, опирающейся на траверсу силовой рамы через посредство эталонного датчика силы сжатия, и соединяемую поверяемым датчиком силы растяжения с основанием, системы гидропривода нагружения системы управления, системы индикации силы нагружения штатного эталонного датчика силы, электрических и гидравлических линий связей агрегатов и блоков машины. Машина силовоспроизводящая эталонная снабжена расположенной в рабочей зоне силовой рамы дополнительной траверсой, жестко связанной посредством колон-стоек с основанием силовой рамы и образующей с нижней поперечиной реверсной рамы зону установки поверяемых датчиков силы (динамометров) сжатия. 1 ил.

Устройство для испытания материалов в ядерном реакторе // 2525678

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при проведении радиационных испытаний, в частности испытаний при исследовании влияния облучения на механические свойства, зависимости деформации радиационного формоизменения и радиационно-термической ползучести образцов исследуемых материалов в ядерных реакторах. Для этого устройство для испытания материалов в ядерном реакторе содержит корпус и раму, с соосно установленной обоймой, в которой расположен образец для испытания на растяжение, закрепленный верхней частью к обойме, а нижняя его часть установлена в упор к нижнему торцу рамы, причем верхняя часть рамы содержит коромысло, к которому с двух сторон шарнирно закреплены образцы для испытания на растяжение, а их нижние части закреплены к корпусу блока нагрузки, нагружающий шток которого установлен в упор к нижнему торцу обоймы. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для испытания материалов в ядерном реакторе // 2533749

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при проведении радиационных испытаний. Устройство для испытания материалов в ядерном реакторе содержит корпус, одну или несколько герметичных ампул, каждая из которых содержит наружную и внутреннюю полости, разделенные внутренней оболочкой с заглушкой, причем наружная и внутренняя оболочки закреплены к наконечнику, а во внутренней полости расположена кассета с закрепленными в ней образцами материалов. Технический результат - повышение точности температуры образцов. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для измерения усилия прижатия клемм // 2587125

Изобретение относится к железнодорожному строительству и предназначено для периодической проверки усилия прижатия клеммы во время монтажа и эксплуатации. Устройство для измерения усилия прижатия клемм состоит из опоры, силоизмерителя и узла захвата, включающего насадку и шарнирно соединенные с ней подпружиненные лапы узла захвата. Опора выполнена в виде кронштейна, выполненного с возможностью опирания на шпалу и подошву рельса. Силоизмеритель выполнен в виде закрепленного на опоре гидравлического домкрата с насосом, ручным приводом и выпускным клапаном. На выдвигаемом поршне домкрата установлена насадка с лапами и выполнено осевое отверстие с установленным в нем сверху манометром. В результате повышается точность измерения усилия прижатия клеммы. 2 ил.