Гидравлический датчик для определения напряжений в массиве горных пород Советский патент 1987 года по МПК E21C39/00 

112949912

Изобретение относится к горному10 создает на стенки скважины 18, в

делу и может быть использовано приоколоскважинном массиве возникает

определении напряжений в массиве гор-акустическая эмиссия. Импульсы акуных пород,стической эмиссии воздействуют на

Целью изобретения является повыше- 5 оболочку 4 через жидкость, находящуние точности определения за счет ис-юся в образованной ею полости 9, и

ключения влияния пластических дефор-выступ 6, поступают на пьезоэлемент

маций пород вокруг датчика на резуль-8, преобразуются им в электрические

таты измерений.сигналы и далее в этом виде поступаНа фиг.1 представлен гидравличес- О ют в счетчик 15 и регистратор 16. кий датчик; на фиг.2 - блок-схема При нагрузках, создаваемых датчи- установки с гидравлическим датчикомком 10 на массив 17, меньших Р, ин- для определения напряжений в массиветенсивность акустической эмиссии негорных пород.значительна, но при достижении велиГидравлический датчик для опреде- чины Р„ она скачкообразно возрастает

ления напряжений в массиве горных по-в 5-10 раз, что обусловлено эффектом

род содержит несущую трубку 1, разме- памяти горных пород о действовавших

ценные на ее концах стаканы 2 и 3 идо их разгрузки напряжениях. Так при

эластичную цилиндрическую оболочкудостижении давлением какого-либо зна- 4, расположенную между стаканами 2 20 чения, например 50 МПа, фиксирзлот

,и 3. Трубка 1 выполнена с радиальньмискачок акустическрй эмиссии и опреотверстиями 5 и кольцевым выступом 6.деляют напряжения в массиве 17 горГидравлический датчик также содержит ьгх пород, установленные на трубке 1 фиксирующие -.

стаканы 2 и 3, стягивающие гайки 7, Пьезоэлемент с кольцевым выступом,

и пьезоэлемент 8 в виде шайбЬь Пьезо-диаметры которых на 2-4 мм меньше

элемент 8 установлен на трубке соосновнутреннего диаметра нижнего стакана,

между нижним стаканом 2 и выступоми нижним стаканом, играющими роль на6 и акустически связан с последним.кладок, представляют собой пьезоэлекЭластичная оболочка 4 образует запол-трический преобразователь типа проняемую жидкостью полость 9. В ходедольный вибратор, основной лепесток

работы гидравлический датчик 10 черездиаграммы направленности которого

высоконапорньй шланг 11 и тройник 12близок по форме к полости оболочки,

подсоединен к гидравлическому насосуБлагодаря этому преобразователь имеет 13 и манометру 14. Датчик 10 также максимальную чувствительность по от- электрически соединен с последователь- ношению к сигналам, поступающим из

но соединенным счетчиком 15 и реги-деформируемой части массива. Кольцестратором 16. Вход счетчика 15 соеди-вой выступ позволяет исключить непонен непосредственно с пьезоэлемен-средственный контакт рабочей жидкости

том 8.с пьезоэлементом. Измерение параметГидравлический датчик для опреде-ров акустической эмиссии позволяет

ления напряжений в массиве горных по-повысить точность определения напря- род работает следующим образом. жений в массиве горных пород на

Датчик 10 вводят в скважину 18,20-25%. в результате бурения которой напряжения массива 17 в околоскважиннбм про-Формула изобретения странстве снизилось со значения Р

до значения Р , Зафиксировав датчик Гидравлический датчик ,цля опреде- 10 на заданной глубине, нагнетаютления напряжений в массиве горных попри помощи,насоса 13 через тройникРОД, содержащий несущую трубку с ра- 12, шланг 11 и трубку 1 с отверстия-диальными отверстиями, размещенные ми 5 в полость 9, образованную обо-на ее концах стаканы, эластичную ци- лочкой 4, рабочую жидкбсть. Зафикси-линдрическую оболочку, расположенную рованная поджатыми гайками 7, верхним между стаканами и образующую запол- к нижним стаканами 3 и 2 оболочка 4 няемую жидкостью полость, и стягиваю- увеличивает свой диаметр и вступаетщие гайки, установленные на трубке и в контакт с массивом 17. В результа-фиксирующие стаканы, отличаю- те действия нагрузки, которую датчикщ и и с я тем, что, с целью повыше3i;;9/4991 4

пня точности оггределепня, он снабжен пьезоэлемент установлен на трубке со- пьезоэлементом в виде шайбы, трубка осно между стаканом и выступом и аку- выттолнена с кольцевым выступом, а стически связан с последним.

Редактор Г.Волкова

Заказ 579/35Тираж 455Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

- - - ™ -- -- - ™ «- - .и™ .-.--.- .|« .«,..

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.2

Составитель В.Гондаревский

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Изобретение относится к горному делу Целью изобретения является повьппение точности определения напряжения в горных породах за счет исключения влияния пластических деформаций пород вокруг датчика на результаты измерений благодаря снабжению его пьезоэлементом, измеряющим сигналы акустической эмиссии (АЭ). Датчик по- мещают в скважину. Через трубку 1 с радиальными отверстиями 5 в образованную эластичной оболочкой 4 полость 9 подаю рабочую жидкость. Сигналы АЭ возникают при начальном распоре датчика и фиксируются установленным на выступе 6 трубки 1 пьезозлементом 8. Скачок интенсивности сигналов АЭ свидетельствует о достижении давлением величины, равной давлению, действовавшему на массив до бурения скважины . 2 ил. с (Л Фг/г/