Датчик для одновременного измерения скоростей ультразвуковых волн и электрического сопротивления при исследовании образцов горных пород Советский патент 1986 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения скоростей ультразвуковых волн и электрического сопротивления образцов горных пород в условиях независимо изменяемых внешних и внутрипоровых высоких гидростатических давлений и высоких температур.

Целью изобретения является повышение информативности работы датчика, за счет измерения скоростей поперечных волн.

На чертеже представлена конструкция датчика.

Датчик Для одновременного измерения скоростей из волн и электрического сопротивления образцов горных пород содержит электрод 1 с осевым магистральным и наклонными распределительными каналами 2 и 3, служащими для создания внутрипорового давления и расположенными вдоль обра укицих с осевым отверстием конусов с углами при вершинах бО и 90 и с разными диаметрами оснований, лежащих в плоскости торца электрода, стальную трубу 4, впаянную в радиальное отверстие электрода 1, сооб«щающуюся с осевым магистральным каналом, являющуюся проводником при измерениях сопротивления образца и подводящую жидкость в его поровое пространство, корпус пьезодатчика 5 с крьшкой 6 и крепежными винтами 7, пьезоэлемент 8 с обкладками 9 и 10, пружину И, экранирующий стакан 12,

. коаксиальную фишку 13 с гайкой 14, коаксиалыйй кабель 15 с внутренней жилой 16 изоляторы 17 - 22. Электрод 1 установлен на торце образца горной породы 23, помещенного в герметизирующую резиновую оболочку 24, укрепленную на электроде 1 проволокой 25. Между обкладкой 9 и торцом электрода 1 расположен тонкий высокофрикционный электроизолирующий слой порошка окислов железа 26, связанного клеем. Слой 26 и комплект

. изоляторов 17 - 22 обеспечивают электроизоляцию лийии для измерений сопротивления образца от коаксиальнго кабеля 15 и 16, Внешнее гидростатическое давление прижимает электрод 1 к образцу 23, обеспечивая педачу поперечных ультразвуковых колебаний между ними.

Датчик работает следующим образо

Образец горной породы, заключенный в резиновую оболочку 24, в сборе с двумя электродами I и трубкагт 4, подводящими жидкость в поровое пространство образца, а также с двумя пьезодатчиками 5 устанавливают в камере высокого давления на специальном держателе. При измерениях скоростей поперечных ультразвуковых волн применяют монокристаллические пьезоэлементы 8 соответствующих срезов. Поровое пространство образца вакуумируется через трубки 4 и иаполняется внутрипоровой жидкостью (например, водным раствором хлористого натрия ). В камеру высокрго давления нагнетается мультипликатором бензин или керосин, подвергающий образец внешнему гидростатическому сжатию

до 500 МПа. При этом пьезоэлементы 8 также подвергаются гидростатическому сжатию передающей давление средой, проникающей через отверстия в деталях пьезодатчика, Внутрипоровое давление создается ручным насосом. Измерения скоростей ультразвука и к электрического сопротивления проводятся после изменения давления степенями по 20-100 МПа. Измерения могут проводиться в изотермическом режиме в процессе изменения внешнего давления при постоянном поровом давлении или наоборот.

Нагревание образца до 530 К осуществляется коаксиальной электропечью и стабилизируется в пределах i2 К. Скорости продольных и поперечных ультразвуковых волн измеряются импульсным методом на частотах 200300 кГц сейсмоскопом ИПА с погрешностью 4%. Удельное электрическое сопротивление образца измеряется с помощью мостовой схемы переменного тока частоты 1 кГц. Сжимаемость порового пространства определяется по количеству внутри-поровой жидкости, вытесненной из образца горной породь1 при внешнем сжатии..

В связи с усовершеистваванием конструкции электрода и использованием высокофрикционной электроизолирующей тонкой прослойки между обкладкой пьезоэлемента и электродом датчик обеспечивает возможность изJ мерений скоростей как продольных, так и поперечных ультразвуковых волн наряду с измерениями электрЬческого сопротивления образцов гор

ДАТЧИК ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТЕЙ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД, содержащий электрод с осевым магистральным и распределительными каналами, сообщающимися одним концом с магистральным каналом, а другим с поверхностью образца, трубку, соединенную с магистральным каналом, пьезодатчик, установленный на электроде через изолирующий слой, электроизоляторы и герметизирующую резиновую оболочку, закрепленную н.а .: электроде, отличающийся тем, что, с целью повыщения информативности работы датчика за счет измерения скоростей поперечных волн, распределительные каналы выполнены наклонными под различными углами к магистральиому каналу и соединены с ним на различных уровнях, а изолнрукяций слой выполнен из порошка Л окислов железа, связанного клеем. С