Устройство для измерения деформаций в скважинах Советский патент 1987 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследования напряженно-деформированного состояния массива,

Целью изобретения является повышение точности измерений, а также снижение массы устройства.

На фиг. 1 представлено устройство общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг, 1.

Устройство содержит пульт 1 управления с регистратором 2 и скважинный снаряд, включающий корпус 3, в котором -размещены источник 4 бета-излучения, помещенный в контейнер 5, детектор 6 излучения, выход которого соединен с регистратором 2, коллиматор 7 излучения, вьтолненный в виде диафрагмы, основные экраны 8, дополнительный экран 9, расположенный между коллиматором 7 и экраном 8 и установленньш ,в направляющих 10 с возможностью перемещения по ним в плоскости, перпендикулярной оси корпуса 3, пружину 11 возврата дополнительного экрана 9, электромагнитный привод 12 (например, соленоид с подвижным сердечником), кинематически соединенный посредством гибкой связи 13 с дополнительным экраном 9, а также чувствительный элемент 14 в виде рулона из упругой пластины, намотанной вокруг корпуса 3 и посредством хорд 15, через прорези в корпусе 3 соединенной с основными экранами 8, К торцу корпуса 3 прикреплен патрубок 16, служащий для соединения скважинного снаряда с досьточными штангами (не показаны), в полости которого проходит кабель, соединяющий снаряд с пультом 1 управления и регистратором 2.

Устройство работает следующим образом,

Скважинный снаряд с помощью штанг вводят в скважину йа необходимую глу бину. Изменения напряжений в массиве вокруг скважины, приводящие к ее деформации, передаются на чувствительный элемент 14, соприкасающи:йся со стенкой скважины. Деформация чувст- нительного элемента 14 посредством хорд 15 вызывает смещение основных экранов 8, которые перекрывают пучок излучения, идущий от источника 4 к детектору. 6 и сформированньм коллиматорами 7. Чем больше степень деформации скважины, тем больше перекрыти

пучка излучения и меньше его интенсивность, попадающая на детектор 6, Одновременно на детектор 6 попадает излучение от пород, слагающих стенки скважипы, космическое излучение, Детектор 6 преобразует падающее на него излучение в электрические импульсы, которые по кабелю поступают на регистратор 2 и фиксируются им. Таким образом регистратор 2 фиксирует суммарную интенсивность излучений -интенсивность излучения,.несущую информацию о деформации скважины и интенсивность из5 лучения, характеризующую радиационный фон на данном участке скважины. Чтобы вьщелить ту часть интенсивности из- ., лучения, которая несет информацию о степени деформации скважины, с пуль0 та 1 управления на электромагнитный привод 12 (выполненный например, в виде соленоида) подают напряжение. Йривод 12 через гибкую связь 13, как это показано на фиг. 1, 2, или через

5 систему рычагов, перемещают дополнительный экран 9 влево (фиг. 2) по направляющим 10 до полного перекрытия экраном отверстия коллиматора 7 и удерживает экран в таком положении.

0 В этом положении экрана 9 регистратор 2 фиксирует интенсивность излучения, характеризующую только радиационный фон на да-нном участке скважины. Вычитают полученное значение интенсив-

5 ности из ранее зафиксированного суммарного и по разности судят о деформации скважины на данном участке. Затем отключают напряжение с электромагнитного привода 12, дополнительный,

0 экран 9 под действием пружины 11 перемещается по направляющим 10 вправо (фиг, 2) и открьгоает окно коллиматора 7, приводя устройство в исходное положение.

В качестве источника излучения в данном устройстве используют источник бета-излучения, а коллиматор и экраны выполнены из материалов с низким атомным номером, например, алюминия или прочных пластических масс (текстолита) .

Использование в качестве источника излучения источника р-излучения позволяет снизить массу скважинного (-f. снаряда, так как. пробег бета-излучения в материалах значительно ниже пробега гамма-квантов и, следовательно, толщина экранов и длина коллиматоров существенно снижаются (так.

5

50

например, если при использовании гам ,ма-излучения изотопа цезий-137 толщина экрана из свинца 45 мм, то при использовании бета-излучения максимальный пробег (5 -частиц не превьшает 6 мм в алюминии..Снижение массы скважинного снаряда,, кроме повьппения удобства эксплуатации, позволяет уменьшить жесткость чувствительного элемента, что приводит к повьшению чувствительности устройства к деформациям и повьппению достоверности результатов контроля. Выполнение коллиматоров и экранов из материалов с низким атомным номером (например, алюминия, пластмасс), кроме снижения массы, уменьшает вероятность возникновения тормозного излучения, характерного для процесса поглощения -излучения веществом. Следует отметить, что использование в качестве источника (3 -излучения снижает радиационную опасность устройства для обслуживающего персонала.

Использование дополнительного экрана, установленного с возможностью перемещения, позволяет на время перекрыть,пучок излучения, идущий от источника через коллимационное отверстие на детектор и зафиксировать излучение, поступающее на него от стенок скважины, т.е. обусловленное радиоактивностью пород, и той части излучения источника, которая попадает на детектор минуя коллимационное отверстие. Полученную величину интенсив- ности, измеренную при перекрытом коллимационном отверстии, вычитают из общей интенсивности, замеренной при открытом коллимационном отверстии, и по этой разности судят о деформации скважины. Разность интенсивностей является функцией только одного пере- менного - площади отверстия, образо

ванной экранами, которая зависит от размеров скважины и степени ее деформации. Таким образом, введение в устройство дополнительного экрана обеспечивает возможность измерения только той части излучения, которая несет информацию о деформации скважины, чем обусловлено повышение точности результатов контроля.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения дефор- маций в скважинах, содержащее пульт управления с регистратором и скважин- ный снаряд, включающий корпус с размещенными в нем источником излучения,- коллиматором, экранами и детектором излучения, выход которого соединен с регистратором, а также чувствительный элемент, вьшолненный в виде рулона из упругой пластины, намотанной вокруг корпуса и соединенной посредством хорд с экранами, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности измерений, оно снабжено до- . полнительным экраном и электромагнитным приводом, при этом дополнительный экран установлен между коллиматороь} и основными экранами с возможностью перемещения в плоскости, перпендикуярной оси корпуса, и кинематически связан с электромагнитным приводом, который установлен в корпусе и электрически соединен с пультом управления.

40

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью

снижения массы устройства, в качестве источника излучения использован источник бета-излучения, а коллиматор и экраны выполнены из материалов с низким атомным номером.

а

13 (Pas. 2

Редактор С Патрушева

Составитель К, Лыков Техред М. Ходанич

Заказ 5977/30Тираж 453Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Корректор С. Черни