Устройство для определения прочности пород в скважинах Советский патент 1987 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для исследования физико-механических свойств пород в скважинах.

Цель изобретения снижение трудоза- трат но определению прочности пород и расширение диапазона исследования пород, в том числе обломочных.

На фиг. I показано устройство для определения прочности пород к скважинах; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; па фиг. 3 разрез Б-Б па фиг. 1; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 1.

Устройство содержит стержень 1 с хвостовиком 2, новоротные к вертикальной оси ножи 3 регулируемой длины с зубчатыми секторами, установленные на хвостовике 2, нагрузочный узел, включающий неподвижную и подвижную платформы 4 и 5, установленные на стержне 1, пружину 6, разметенную .между платформами 4 и 5, Н1арпирный узел 7, установленный на стержне 1 с воз- можностью пере.мещения вдоль оси стержня I и соединенный с подвижной платформой 5, и плавающую платформу 8, закрепленную на 1нарнирном узле 7 и соединенную посредством рычагов 9 с тыльной стороной ножей 3, линейные толкатели 10, установленные в продольных пазах стержня 1 и соединенные посредством шетерен II с соответствующими зубчатыми секторами ножей 3 самописец 12, установленный на стержне I над платформой 4 и включающий бараба- ны 13 и записывающие элементы 14, каждый из которых посредством поводка 15 соединен с одним из линейных толкателей 10, редуктор 16с роликом 17, установленный в верхней части стержня I и кинематически связанный с барабанами 13 самописца 12, трос 18, охватывающий ролик 17 и служапгий для |еремеп1ения устройства вдоль оси скважины, выталкиватели 19 ножей 3, установленные на стержне I и взаимодействуюнше с подвижной платформой 5 для удержания ножей 3 в транспортном положении при спус- ке в скважину, гибкую тягу 20 для выталкивателей 19 и регулировоч}|ую гайку 21, установленную на стержне I в контакте с неподвижной платфор.мой 4 и с.тужащую для контролируемого но шкале 22 на стержне I изменения степени поджатия пружины 6. Степень ноджатия нружины 6 определяет величину усилия Р, передаваемого через платформы 5 и 8 на ножи 3.

Барабаны 13 самониспа 12 выполнены съемными, что обеспечивается подпружинен- ными центровочными осями 23, и снабжены храповиком (не показан) для исключения вращения при спуске устройства в скважипу.

Стержень 1 выполнен составны.м, что позволяет по 24 отсоединять самописец 12 с редуктором 16 от нагрузочного узла и заменять его пружину 6.

Устройство содержит также грязезащитный кожух 25 с паза.ми для ножей 3, боковой

,. 0

,.

5

5

кожух 26, раздвижной кожух 27 для смены барабанов 13 самописца 12 и кожух 28 редуктора 16 с грязезащитными сальниками для троса 18.

Устройство работает следующим образом.

Регулировочной гайкой 21 сжимают пружину 6, создавая требуемое усилие Р. Ножи 3 приводят в транспортное положение, от раскрытия они удерживаются выталки- вателя.ми 19. Устройство на тросе 18, перекинутом через ролик 17 и закрепленном одним концом на поверхности, спускают к забою скважины, располагая вы1не забоя на 15 20 см. При этом барабаны 13 сомопис- ца 12 не вращаются, и самописец 12 не работает. При помощи гибкой тяги 20 с поверхности отпускают выталкиватели 19, высвобождая нружипу 6, которая разжимается, передавая усилие па плавающую платформу 8, и вь брасываег в стороны ножи 3, которые внедряются в стенки скважины на некоторую глубину, зависящую от прочности пород. На тросе 18 равномерно поднимают устройство на поверхность при помощи любого подт емного п|)исп()собления, одновременно выбирая тя1у 20 выталкивателей 19, при этом ножи 3 автоматически центрируют устройство в скважине. Подпружиненные постоянным усилием, ножи 3 внедряются в грунты различной прочности на различную глубину,угол их раскрытия (поворота) через пкч терни 11 и , 1инейные толкатели 10 фиксируются на вертикаль}1ой оси барабана 13 самописца 12, а глубина нахождения ножей 3 в скважине отмечается но величине под ьема троса 18 через редуктор 16 на горизонтальной оси барабана 13 са.мописца 12. Каждый нож 3 имеет на самописце 12 свой участок записи «глубина-угол раскрытия при заданной величине Р давления пружины (i. В результате получают на самописце 12 одновременно три (при наличии трех ножей 3) графика изменения угла раскрытия, связанного с прочностью пород скважины по глубине. При опробовании пород, содер- обломочный материал, в работу включается плавающая платформа 8 с щарнир- ным узлом 7. В том случае, когда ножи 3 встречают включения одновременно или каждый на своей глубине, ножи 3 складываются к вертикальной оси, пропуская обломки, и после прохождения их снова внедряются в породу, при этом через рычаги 9 наклоняют плавающую платформу 8 в сторону наибольшей глубины внедрения ножа 3, а когда угла наклона платформы 8 становится недостаточно, поднимают щарнирный узел 7 с платформой 8 на некоторую высоту по стержню 1, несколько сжимая пружину 6. При этом на графике будут отмечены места появления включений пиками, а их размер величиной «полки, что позволяет по графику определить в разрезе скважины как количество обломочного материала, так и его размеры, в том числе и в пространстве по трем сторонам скважины. Применяя ножи 3 с регулируемой длиной, можно опробовать грунты скважин с минимальным диаметром 127 мм на всю их длину, в том числе скважины обводненные и с переменным диаметром по глубине.

При каждом диаметре скважины тарируют угол поворота ножей 3, непосредственно связанный с глубиной их внедрения в породу под действие.м усилия Р, что позволяет судить об относительной прочности встреченных литологических разностей пород. Усилие Р задают исходя из средней прочности встреченных при бурении пород.

Таким образом, устройство позволяет получить относительную характеристику прочности песчанно-глинистых пород, в том числе содержащих обломочный материал, расширить диапазон исследований за счет применения плавающих ножей и снизить затраты труда на пpoвeдeflиe изыскательских работ.

Формула изобретения

1. Устройство д. 1Я определения прочности пород в скважинах, содержащее стержень с хвостовиком, ножи, закрепленные на хвостовике с возможностью поворота, выталкиватели ножей, нагрузочный узел, включающий неподвижную и подвижную платфор.мы и пружину, разме ценную между платформами, редуктор с роликом, трос, охватывающий ролик редуктора и служащий для пере- меп1ения устройства вдоль оси скважины.

0

5

0

5

0

и самописец, барабан которого кинематически связан с редукторо.м, отличающееся тем, что, с целью снижения трудозатрат на определение прочности пород и расц ирения диапазона исследования пород, в том чис,че обло.мочных, оно снабжено Ц1арнирным узлом, установленным на стержне с возможностью перемещения вдоль оси стержня, плавающей платформой, закреплен1юй на щарнирно.м узле и соединенной посредством рычагов с ножами, и линейными толкателями, размещенными вдоль оси стержня, платформы нагрузочного узла установлены на стержне, причем подвижная платформа соединена с шарнирным узлом, а самописец и редуктор закреплены на стержне над неподвижной платформой нагрузочного узла, при это.м самописец выполнен с несколькими записывающими элементами, каждый из которых связан с одним из линейных толкателей.

2.Устройство по п. 1, отличаюа сеся тем, что ножи выполнены регулируемыми по длине и имеют на одном из концов зубчатые секторы, связанные с соответствующими линейны.ми толкателями.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено регулировочной гайкой, установленной на стержне в контакте с неподвижной платформой и служащей для изменения степени поджатия пружины между платформами.

4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стержень выполнен составным.

Изобретение относится к области горного ле.ча и предназначено д.чя исс.чедования физико-механичес ки.х (. войстн нород в скиа- жина.х. lle;ib. изобретения снижение т)- дозатрат но он)едсленик) прочности но)()д и расншрение диапазона исс.имонапии иоро, в том чис.1е обл(шочны.х. Устр-во содержит составной сте)жень (С.) 1 с )стовиком 2. Вдоль оси С 1 перемещается установленн1)111 на не.м П1ар){ирпый узел 7. На уз.че 7 зак)енлена плавающая платформа (11) 8, coe.in ненная 9 с pei у,тируемыми по длине ножами (Н) 3, распо.южеппыми на хвостовике и имеющими .зубчат1 1е секторы, связанные с соответствующими .1ипсм1Н1,1ми то. 1кате,1ямп 10, устапов.ченными вдо. 1Ь оси С. 1. Наг|1узочпый узел yciano i. на (. I и включает ненодвижпую И 4 и но.твижнчю Н 5, соединенную с узлом 7. Над И 4 па С. I закр(. п.1ены самоиисен 12 с иеско.чькими за- пис1,н аюп1ими :1.1ементами 14 и редуктор Ki. Каждый и. э.чементбв 14 связан с одним из толкате.чей К). На С 1 устапов.чена регулировочная гайка 21, контактирующая с И 4 и и.зменяющая степень ноджатия пружины 6 между И 4 и 5. FaiiKa 21 снимает и|пжппу () и усилие Р на Н 3, которые приходят в TjiaiicnopTHoe по/южение. каждом диаметре скважишя тарируют yro.i повг)рота Н 3, связа 1пый с гмубиной их впедренпя в породу под действием усилия Р. Зго позволяет судить о прочности встреченных ,п1то,т()гически разиостей пород. 3 з. и. (|5-Л1,1, 4 И, 1. § (Л оо 4 оо 01

11

Vuz. 2