Устройство для измерения давления подземных вод Советский патент 1985 года по МПК G01L9/00 

00

ел

11185

Изобретение относится к гидрогеологии и может быть использовано для измерения давления подземных вод, в том числе в слабопроницаемых горных породах.5

Целью изобретения является повышение точности измерения абсолютного давления.

На фиг.1 схематически изображено устройство, общий вид, разрез; на Ю фиг.2 - плечо манометра с внутренними неподвижными контактами, разрез, вид сбоку; на фиг.З - схема размещения и соединения неподвижных контактов.15

Устройство для измерения давления подземных вод, опущенное в скважину 1 на колонне труб 2, содержит трубчатую герметичную камеру 3 с установленным в ней резистивным ртутным 20 манометром 4. Затрубное пространство скважины заполнено тампонирующим материалом 5. Одно из колен манометра гидравлически соединено с фильт ровой камерой 6, а другое - с полос- 25 тью колонны труб. Колена манометра имеют сообщающиеся щелевидные полости, заполненные через штуцер 7 ртутью 8 и дистиллированной водой 9. Имеются также сосуды 10 и 11, соединенные с зо ппечамк манометра для предотвращения перелива ртути в фильтровую камеру или колонну труб при Нескомпенсированном перепаде давления, превышающем задан-. .,ньй предел измерений.На выводах 1 2 и j 13 колен манометра 4 из герметичной камеры 3 смонтированы эластичные емкости 14 и 15, заполненные дистиллированной водой и имеющие объем боль- щий объема внутренних полостей мано- 40 метра. Высота столба воды 16 в полости колонны труб 2 регулируется и позволяет производить компенсацию перепада давления при приближении разности отметок ртути в коленах манометра 45 к заданному пределу. Таким образом, колонна труб 2 выполняет роль компенсационной камеры.

В колена манометра вмонтированы равномерно разнесенные по вертикали 50 и горизонтали неподвижные контакты 17, расположенные в наклонных рядах и соединенные с внешней стороны в электрическую цепь через постоянные резисторы 18. Перемещение ртути, вызывае- 55 мое перепадом давления между фильт- . розой и компенсационной камерами, шунтирует часть резисторов через смо312

ченные ртутью неподвижные контакты, изменяя сопротивление электрической цепи.

Кроме того, с целью контроля за герметичностью рабочей камеры в ней установлен шунт 19 электрической схем измерителя перепада давления.

С целью повышения точности измерений конструкция преобразователя перепада давления в электрический сигнал содержит переменные сопротивления в обоих плечах манометра. При этом точка С включена в диагональ измерительного моста, а сопротивление преобразователя между точками А и В остается постоянным. Для передачи сигнала на измерительньй прибор, установленный на поверхности, используются три проводника 0, 21 и 22. В случае разрыва электрической цепи одного из плеч манометра измерения могут проводиться по схеме, в которой в качестве переменного сопротивления используется исправное плечо преобразователя. Передача информации на поверхность в этом случае осуществляется по двум проводникам 20 и 21 или 21 и 22. Проводники 20 и 22 выводятся через герметичный проходной контакт 23, а проводник 21 крепится к монтажному лепестку 24 с внутренней стороны корпуса рабочей камеры, а вьюодится на поверхность с ее наружной стороны т.е. проводник 21 не Имеет проходного контакта.

Манометр 4 выполнен из толстостенного корпуса. Колена манометра собраны из трех пластин, скрепленных следующим образом. Две идентичные пластины, каждая из которых с одной стороны имеет широкую борозду с вмонтированными в нее неподвижными контактами, наклеены симметрично на разделительную пластину, именщую сквозное отверстие у основания борозд. На уровне верха борозд внешние пластины имеют отверстия, через которые щелевидные полости манометра соединены с сосудами 10 и 11. Сосуд 10 имеет вьшод в полость колонны труб, а сосуд 11 - в фильтровую камеру.

Сборка устройства производится при его изготовлении. При этом к отрезку трубы, служащей корпусом рабочей камеры, приваривается нижняя торцовая крышка, имеющая проходное отверстие для штуцера 13 и резьбовое соединение 25 для крепления корпуса

3,,

фильтровой камеры 6, После этого в корпусе герметичной камеры 3 устанавливается полностью собранный манометр 4; проводник 21 соединяется с монтажным лепестком 24, прикрепленным к верхней торцовой крышке рабочей камеры, а проводники 20 и 22 с контактами проходного отверстия 23i верхняя торцовая крьшоса рабочей камеры. Имеющая, кроме того, проходные отверстия для штуцеров 7 и 12 и резьбовое соединение 26 для крепления с колоной труб 2, .устанавливается на корпус рабочей камеры и приваривается к ней. Зазоры между штуцерами 7, 12 и 13 и проходными отверстиями для них устраняются сваркой.

Корпус фильтровой камеры 6 представляет собой отрезок перфорирован ной трубы, имеющий на одном торце резьбу для соединения с рабочей камерой 3 посредством резьбового соединения 25, а на другом - коническу заглушку.

Подготовка устройства к работе заключается в следующем.

Перед погружением в скважину манометр, установленньш в трубчатой герметичной камере, заполняют дистиллированной водой. Для этого на штуцер 13 надевают и закрепляют эластичную (например, резиновую) емкость 15, имеющую цилиндрическую форму и вмещаю1дук) при избыточном напоре 1 м вод.ст. объем воды больший суммарного объема внутренних полостей системы манометра. Прокачкой воды, осуществляемой с помощью элас тичной емкости 15, из системы маноMeTpia вытесняют защемленный воздух и доливают воду. После этого через штуцер 7 заливают дозированный объе ртути, заполняющий плечи манометра наполовину. Штуцер 7 закрьгоают, на резьбовое.соединение 25 навинчивают корпус фильтровой камеры 6, а само устройство с помощью резьбового соединения 26 - на трубу 2 и начинают спуск в скважину.

314

Устройство опускается в скважину, оборудованную на всю глубину колонной обсадных труб, имеющих внутренний диаметр больший внешнего диаметра рабочей камеры (на фиг.1 колонна обсадных труб не показана). При этом оно опускается при помощи колонны труб 2 имеюащхвнешний диаметр меньший диаметра рабочей камеры. Колонна труб 2 наращивается по мере погружения устройства в скважину.

При опускании устройства в скважину ниже уровня подземных вод проводят наблюдения за величинами перепада давления и, если они приближаются к заданному пределу, производят процедуру компенсации. С этой целью в полость труб, выполняющей роль компенсационной камеры,доливают (или отливают) воду, высота столба которой над измерительным плечом манометра должна соответствовать глубине его погружения под уровень подземных вод. При дальнейшем погружении устройства в скважину процедуру компенсации перепада давления повторяют.

После достижения заданной глубины погружения устройства в скважину затрубное пространство тампонируют. С этой целью в пространство между колонной обсадных труб и колонной труб 2 опускают вспомогательную колонну труб малого диаметра (на фиг.1 не показана) до отметки верха рабочей камеры. Затем извлекают колонну обсадных труб, нагнетают в скважину цементный раствор на всю высоту ствола и извлекают вспомогательную колонну труб, использованную для нагнета;ния раствора.

I К систематическим наблюдениям за режимом давлений подземных вод приступают после выстойки скважин.

Устройство работает на принципе уравновешивания давления подземных вод, действующего на фильтровую камеру. При этом изменения давления подземных вод, воспринимаемые эластичной емкостью 15, приводят к перераспределению воды и ртути в гидравлической системе устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД, содержащее и-образный ртутный манометр с измерительной схемой, размещенный в герметичной рабочей камере, установленной в колонне труб, причем одно из колен манометра гидравлически соединено с фш1ьтровой камерой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения абсолютного давления, U-образный ртутный манометр выполнен в виде толстостенного диэлектрического корпуса, в котором образованы вертикальные щелевидные колена, на внутренних стенках которых в наклонных рядах с постоянным шагом по вертикали установлегаэ неподвижные контакты, а на выводах i каждого колена установленыэластичные емкости, заполненные водой, при (Л этом второе колено манометра гидравлически соединено с внутренней полостью колонны труб.