Скважинный источник колебаний Советский патент 1983 года по МПК G01V1/04 

Изобретение относится к геофизи ческим исследованиям и горному дел и предназначено для вибрационного воздействия на горные породи. Изве ны протяженные устройства цилиндри ческой формы, закрепленные в пробу ренных скважинах - скважинные дефо мометры, которые закрепляются -с по мощью опор и распорных элементовфиксаторов Cl . Недостатком данного устройства является обеспечение возможности фиксации устройств в скважине и не возможность передачи 31начительных вибрационных усилий. Наиболее близким к предлагаемом является скважинный источник колебаний, включающий вибровозбудитель и тяги , связанные с распорными эле ментами. Распорные элементы, выпол нены из клиньев, подвижно связанных с корпусом вибровозбудителя. Эти клинья с помощью тяг, пружин и опорных гаек фиксируют источник колебаний в скважине 23. Устройство недостаточно эффекти но, так как возможно разрушение стенок скважин из-за ограниченной площади контакта распорных элементов со стенками скважин и отсутств регулировки нагрузок. Цель изобретения заключается в повышении эффективности источника колебаний и снижения степени разру шения стенок скважин за счет увеличения площади контакта распорных элементов со стенками скважин исоздания регулируемых нагрузок путем изменения плотности прилегания распорных элементов к стенкам сква жины, а также в перераспределении нагрузок на стенки скважины по ее длине. Поставленная цель достигается тем, что в скважинном источнике ко лебаний, включающем вибровозбудитель и тяги, связанные с распорными элементами, распорные элементы полнены упругими из цельных полос, изогнутых в виде трапеций, основания которых.закреплены с возможностью продольного скольжения отно .сительно корпуса. Кроме того, углы, образованные наклонными сторонами распорных эле ментов, последовательно увеличиваются от дна к устью скважины, а длина наклонных сторон последовате но уменьшается от дна к устью сква жины. На фиг. 1 изображен скважинный источник колебаний, в исходном положении введенный в скважину и подготовленный к расклинованию; на фиг. 2 - то же, после расклиновани на фиг. 3 - то же, разрез А-А на фиг. 2, на фиг. 4 - то же, разрез Б-% на фиг. 2. На корпусе вибровозбудителя 1 располагается втулка 2 с возможностью осевого перемещения и тяги 3. К тягам 3 прикреплены наклонные участки 4 распорных элементов 5. Тяги 3 и распорные элементы 5, выполненные в виде полых трапеций, соединены так, что они образуют неразъемную полосу. Наклонные участки 4 наклонены навстречу друг od....oi. другу так, что образуют углы ои. возрастающие от левого первогоконца вибровозбудителя к правому (второму ) концу (фиг. 1 и 2). Благодаря этому жесткость распорных элементов 5 при продольном сжатии или растягивании полос возрастает от .первого конца вибровозбудителя ко второму. Наклонные участки 4 имеют разную длину и расположены так, что их длина уменьшается от первого конца вибровозбудителя ко второму. Благодаря этому поперечник распор,ных элементов уменьшается от первого конца вибровозбудителя ко второму, а расстояние между распорными элементами 5 и стенками скважины уменьшается от второго конца к первому. Одна: ( из крайних тяг неподвижно прикреплена ко второму концу корпуса вибровозбудителя 1, а другая - к втулке 2. К корпусу вибровозбудителя 1 правее втулки 2 неподвижно, например, с помощью сварки, прикреплены опоры б с гладкими отверстиями, сквозь которые пропущены винты 7, несущие гайки 8 и 9. Взаимное расположение полос фиксируется направляющими хомутами 10, которые представляют собой металлические свободно°охватываю11 ие вибровозбудитель кольца с пазами таких размеров, что одновременно они свободно охватывают тяги 3. На фиг. 1-4 изображены четыре полосы с четырьмя распОрными. элементами по длине каждой полосы. Однако количество полос и количество распорных элементов могут быть другими. Количество полос выбирается в зависимости от диаметра вибровозбудителя и создаваемого им вибрационного усилия, а количество распорных элементов - в зависимости от длины вибровозбудителя и усилия. С увеличением диаметра, длины и усилия, развиваемого вибровозбудителем, количество полос и распорных элементов увеличивается. Скважинный источник колебаний работает следующим образом. Скважинный источник вводится в пробуренную скважину. Вращением гаек 8 и 9 перемещают в сторону дна скважины винты 7 и втулку 2. Тяги 3 начинают воздействовать на распорные элементы 5, которые, изменяя свою форму, распирают вибровозбуди тель 1. Из-за различной жесткос -и и расстояния до стенки скважины распорных элементов 5 в первую оче редь начнут распираться распорные элементы у дна скважины. После их . расклинивания начнут распираться следующие и так до устья скважины. После расклинивания последнего, ближнего к устью, гайка 8 и 9 стопе рят, скважинный источник колебаний . готов к работе. Включают двигатель вибровозбудителя, появляются колебания/ передающиеся через распорные элементы 5 горной породе. Вслед ствие вибрации распорные элементы стремятся ослабнуть. Однако этому ,препятствует жесткая фиксация распорных элементов 5 за счет усилия сжатия. Усилие сжатия создается втулкой 2, перемещающейся от конца вибровозбудителя, расположенного в устье скважины, к противоположному при помощи винтов 7. Перемещение винтов 7 осуществляется гайками 7, упирающимися в опоры 6. Таким образом, все элементы конструкции находятся в состоянии сжатия. Благодаря этому распорные элементы, несмотря на воздействие вибрации, постоянно затянуты. Направляющие хомуты 10, свобод. но охватывающие тяги 3, при сжатии полос и распираний перемещаются вдоль вибровоэбудителя вместе с тягами 3 и не дают им возможности взаимного смещения. Для разборки устройства после окончания работы отвинчиваются гайки 8 и затягиваются гайки 9, При этом втулка 2 перемещается вдоль корпуса вибровозбудителя 1 %право и растягиваются распорные элементы 4, сначала под воздействием сил упзатем под воздействием ругости, силнатяжения, развиваемых перемещающейся втулкой 2. Распорные элементы 5, тяги 3 и направляющие хомуты 10 приходят в исходное положение, источник колебаний можно извлечь из скважины При выборе размеров скважинного источника колебаний следует руководствоваться потребными вибрационными усилиями, технологическими возможностями бурового и вибрационного оборудования, контактной прочностью пород. Скважинный источник колебаний дает возможность вибрационного воздействия на горные породы для перераспределения напряжений в целиках и устранения опасных динамических проявлений горного давления. По сравнению с известными вновь предлагаемая конструкция скважинного источника колебаний отличается большей надежностью в работе. Площадь соприкосновения распорных элементов со стенками скважины может быть увеличена за счет более рационального размещения распорных элементов в пространстве между корпусом вибровозбудителя и стенками скважины. Кроме того, предлагаемая конструкция позволяе сократить метгшлоемкость источника, повысить его эффективность и снизить степень разрушаемости стенок скважин.

1. СКВЛЖНННЫЙ ИСТОЧНИК КОЛЕБАНИЙ, включающий вибровозбудитель и тяги, связанные с распорными элеме.нтами, отличающийся , тем, что, с целью повышения эффективности источника и снижения степени разрушения.стенок скважины за счет увеличения плседади контакта распорных элементов со стенками скважины и создания регулируемых нагрузок путем изменения плотности прилегания распорных элементов к стенкам скважины, распорные элементы выполнены упругими из цельных полос, изогнутых в виде .трапеций, основания которых закреплены с возможностью продольного скольжения относительно корпуса. 2. Скважинный источник колебаний по п. 1, о т л и ч а ю m н и с я тем, что, с целью перераспределения нагрузок на стенки скважины по ее длине углы, образованные наклонными сторонами распорных элементов, последовательно увеличиваются от дна к устью скважины, а длина наклон| ных стенок последовательно уменьшается от дна к устью скважины. О &д эо Эб ч