Устройство для измерения порового давления грунта Советский патент 1985 года по МПК G01L9/04 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения порового давления в естественных и искусственных средах, насыщенных жидкостью, например, водонефтенасыщенных грунтах и горных породах, средах химических реакторов, являющихся смесью жидких (жидкогазовых) реагентов и твердого катализатора и т. д.

. Известно устройство для определения давления воды в порах грунта, основанное на измерении исследуемого гидравлического давления по величине регулируемого противодавления, содержащее приемник давления с капиллярной иглой, помещаемые в грунт и соединенные через мембрану в гидравлическую систему, заполняемую передающей средой, с нуль-индикатором и узлом регулирования противодавления 1.

Однако оценка величин порового давления с помощью данного устройства производится визуально и поэтому может использоваться для измерения только установившихся во времени процессов. Гидравлическая связь приемника давления с измерительной частью затрудняет использование устройства в глубоких скважинах. Мембрана как чувствительный элемент, имеет сравнительно небольщую частоту собственных колебаний, причем упругие свойства ее зависят от числа циклов нагружений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения порового давления грунта, содержащее корпус с расположенной в центре его внутренней рабочей полостью, заполненной разделительной жидкостью, отделенной от измеряемой среды с помощью жестких фильтров, установленных в корпусе заподлицо с двух его противоположных торцов, и размещенный в рабочей полости преобразователь давления 2.

Однако известное устройство отличается большими габаритами за счет использования массивного дискообразного корпуса. Уменьшение корпуса ведет к передачи деформации корпуса на преобразователь давления, что приводит к погрешностям измерения.

Цель изобретения - повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения порогового давления грунта, содержащем плоский корпус с расположенной в центре его внутренней рабочей полостью, заполненной разделительной жидкостью, отделенной от измеряемой среды с помощью жестких фильтров, установленных в корпусе заподлицо с двух его противоположных торцов, и размещенный в рабочей полости преобразователь давления, преобразователь давления выполнен в виде диска, имеющего осевое отверстие и на, цилиндрической стенке тензорезисторы, причем диск по периферии укреплен на внутренней стенке камеры с помощью эластичного кольца.

Плоский корпус датчика может быть выполнен с малым отношением высоты к диаметру, поэтому не вносит существенных искажений напряженного состояния среды, повышая точнЬсть измерения, и позволяет проводить измерение порового давления при любой ориентации датчика. Корпус с фильтрующими пластинами,закрепленными заподлицо на его боковых поверхностях, отделен от чувствительного элементами эластичным профилированным кольцом, которое снимает с чувствительного элемента концентрацию напряжений, возникающую на краях корпуса датчика, и повышает точность измерений.

.,.,

Чувствительный элемент выполнен в виде тонкого диска из достаточно жесткого материала (например, дюралюминия), такое выполнениечувствительного элемента позволяет значительно расширить диапазон измерений не только по амплитуде, но и по частоте, так как измеряется деформация сжатия, а не деформация изгиба.

Наличие сквозных отверстий в чувствительном элементе для соединения пространств, заполненных передающей жидкостью

позволяет повысить точность измерений порового давления и уменьшить влияние ориентации на его чувствительность.

На чертеже изображен датчик, общий вид. Датчик содержит плоский корпус 1 с фильтрующими металлокерамическими пластинами 2 на боковых поверхностях. Фильтрующие пластины пропитаны передающей жидкостью (жидкое мыло), заполняющей пространства полностью без пузырьков воздуха между пластинами и чувствительным элементом 3. Последний имеет форму тонкого диска и отделен от корпуса профилированным кольцом 4 из резины. На боковой поверхности чувствительного элемента диаметрально по отношению один к другому приклеиваются полупроводниковые тензорезисторы 5. Распайка выводов тензорезисторов 5 и кабеля 6 производится на колодочках 7. Полупроводниковые тензорезисторы соединены по схеме полумоста. Жидкость под действием силы тяжести не просачивается через фильтрующие пластины.

Для измерения порового давления датчик помещается в среду с произвольной ориентацией. Фильтрующие пластины не передают напряжений твердого компонента

среды чувствительному элементу. Давление в порах среды через жидкость, наполняющую датчик, передается чувствительному элементу, деформация сжатия которого выделяется полупроводниковыми тензорезисторами, как полезный сигнал, и регистрируется с помощью стандартно выпускаемой аппаратуры. Собственная частота датчика определяется толщиной и скоростью распространения звука в материале чувствительного элемента.

3

Преимущество предлагаемого датчика погружениями независимо от ориентации, рассравнению с известным состоит в том, чтоширяет диапазон и повышает точность измедатчик практически не искажает напряжен-рений. Ошибка измерений порового давленого состояния окружаюш.ей среды, позволя-ния датчиком не превышает 15%, что приет проводить измерения быстропротекаюш;ихменительно к грунтам определяет высокую процессов, вызванных сейсмовзрывными на-точность измерений.

1165903.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОРОВОГО ДАВЛЕНИЯ ГРУНТА, содержащее плоский корпус с расположенной в центре еговнутренней рабочей полостью, заполненной разделительной жидкостью, отделенной от измеряемой среды с помощью жестких фильтров, установленных в корпусе заподлицо в двух его противоположных торцов, и размещенный в рабочей полости преобразователь давления, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, преобразователь давления выполнен в виде диска, имеющего осевое отверстие и на цилиндрической стенке тензорезисторы, причем диск по периферии укреплен на внутренней стенке камеры с помощью эластичного кольца. (Л 05 СП СО о со