Устройство для определения направления и скорости движения подземных вод Советский патент 1988 года по МПК E21B47/00 G01V9/02 

И:(1бретение относится к гидрогеолог пи, H OKenepF OM г еолог ии и мелиорации и может f lHTh испольяонаио для nopi-iMienHH НсЧД(ж(ости исследований гидрогеологических параметров. ) ц-111бретения является повьпче- ние надеж гости устройства для определения направления и скорости движения нодчемт1мх под.

На фиг.1 итображеио устройство, на фи1 .. - Л-Л на фиг..

Устр 1Йстпо содержит многожил(.нмй каротажный кабель 1 и прикретгленную к его нижнему концу измерительную камеру 2, cocTOHiuyvi ия и: oл Iииoннoгo диска 3 с нерфорироианнмми цилиндрическим кольцом А и крьппки 3, также из иэоляцио}1ного материала. )5с) внут- ренргю -) стенку кольца вмо)1тированы через равные цромежутки радиальные элeктpoдI l 6, имеюпше форму узких стержней, распиленных по диаметру и отшлифова1И1ых заподлицо с внутренней поверхностью цилиндрического кольтга. В центре диска на резьбе укреплен трубчатый центральный электрод 7, в верхнюю часть которого запрессован кабель. Токопроводящие жилы кабеля избавлены от стальных проволочек, пропуи(ены внутри центрального электрода и подсоединены каждая к своему радиально гу электроду. Одна из жил подсоединена к центральному электро- ду. Крышка уплотнена с диском посредством резиновой прокладки 8 и прижимается к диску при noMopyi запелок И) Пружина 9 при этом находится в сжато состоянии. И пружина и защелка изго- товлены из немагнит}1ого сплава. Резиновое Кольцо 11 герметизирует соединение между цилиндрическим и центральным электродом и крышкой. В крышку вмонтированы две заливные пробки 12, а на кабель свободно нанизан сбивающий грузик 13. Внутри измерительной камеры размещена магнитная стрелка 14 с возможностью свободного вра1чения около продольной оси

устройства на подгчипнике 15 скольжения. Иа северном конце магнитной стрелки, имек11 (ей стрежневую форму, закреплен экран 16 из изоляционного материала, имеюЕций ширину, равную расстоянию между удаленными краями двух соседних радиальных электродов. На южном ко}1це магнитной стрелки установ.гк и г.пттнцпвьп противовес 17.

0 5 0 5 0 5

0

с

Снизу на диск навинчен нижний наконечник 1В с отверстием ;и1я крепления груза. Стрелка и противовес покрыты не)астворимым изоляционным лаком, напри| ер, на основе эпоксидной смолы. Свободное пространство измерительной камеры заполнено электролитом, например раствором поваренной соли.

Устройство работает следующим об-- разом.

До начала измерений нумеруют радиальные электроды (в произвольном порядке), а затем с помощью тестера или омметра определяют, с каким из электродов соединена каждая жила на верхнем конце кабеля, и придают им ту же нумерацию, что и электродам.

Перед спуском в скважину на диске 3 укрепляют крыщку 5 посредством упругих защелок К). Отвинчивают обе заливные пробки 12 и через отверстие под одной из них в измерительную камеру заливают электролит, через другое выходит из камеры воздух. Затем обе пробки завинчивают в свои гнезда. Плотность электролита должна быть на 5-10% вьпче плотности воды.

Не опуская прибор в скважину, подвещивают его на кабеле так, чтобы кабель располагался по вертикали, а диск 3 - в горизонтальной плоскости. Проверяют исправность устройства, подключая поочередно прибор контроля (это может быть тестер, измерительный мост или какой-либо из электроразведочных измерителей) между выводом от центрального электрода и жилами, соответствующими каждому из-радиальных электродов. При этом должно быть зафиксировано приблизительно одинаковое сопротивление между центральным и всеми радиальными электродами, за исключением того, напротив которого расположится северный конец магнитной стрелки. Из-за того, что этот электрод оказывается закрыт экраном из изоляционного материала, сопротивление между ним и центральным электродом становится выче, чем между центральным и остальными радиальными электродами. Опускают устройство в скважину и устанавливают напротив водоносного горизонта, местоположение которого определяют одним из известных геофизических методов. Опустив устройство на нужную глубину, выдерживают необходимое время для р.чскр чивгтиня и успокоения кябеля н опускают по нему сбнпающий г рузик 13. Сво- бод}1о скользя линз по кабелю, грузик сбивает за счет своего веса зе челку 10, сжатая пружина 9 распрямляется и приподнимает крьп 1ку 5 вверх до упора защелок 10 в верхнюю поверхность крышки 5, открывая доступ подземным водам к электролиту в измерительной камере 2 через перфорационные отверстия в цилиндрическом кольце 4, Движу пщеся подземные воды постепенно вымывают электполит из измерительной камеры, вынося его в направлении CBOI- его движения.

Измеряют сопротивление между выводом из центрального электрода и жилами кабеля, идугщми от каждого из радиальных электродов. По наименьшему сопротивлению определяют направление переноса электролита, т.е. направление потока, а по наибольшему сопротивлению - положение северного конца магнитной стрелки. Зная угловое рас- стояние между радиальными электродами, определяют магнитга-гй азимут потока подземных вод, как угол между радиальными электродами с максимальным и минималыа--1м сопротивлением.

Если северный конец магнитной стрелки оказывается расположенным посередине между двумя радиальными электродами, то это вызывает увеличение сопротивления сразу для обоих электродов. Так как ширина .экрана из изоляционного материала специально выбрана равной расстоянию между удаленными (противоположными) краями двух соседних электродов, то он за- кроет сразу два радиальных электрода. Однако в этом случае увеличение сопротивления будет меньшим, чем при перекрытии одного электрода.

Возможен также частный случай, когда направление северного конца магнитной стрелки совпадает с направ

Qи

20 25о

,„

5

5

легнием потока, В этом случае будет зафиксирован резкш локалт.ньп (на идрюм или двух электродах) максимум сопротивления на фоне менее г-лубокого и более широкого (3-4 электрода) минимума сопротивлений.

О скорости движения подземных вод судят по убыванию концентрации электролита, в измерительной KaMept с течением времени, для него повторяют с различными экспозициями замеры сопротивления между центральным электродом и тем из радиальных, которьп расположен в направлении движения подземных вод.

Формула изобретения

Устройство для определения направления и скорости движения подземных вод, содержащее измерительную камеру, заполненную электролитом и снабженную 11золяцион1п- м диском с перфорированным ц(1Л1П{дрическим кольцом и вмонтированными 13 него центральным и равномерно расположе)гными радиальными электродами и подпружиггенной герметизирующей крышкой из изоляг ионного материала с защелкой, многожильный кабель со свободно на гизанным на него сбивающим грузом, подключенный нижним концом к указанным радиальным электродам, а также блок ориентации и фиксации и приборы контроля, подключенные к верхнему Koiniy кабеля, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, блок ориентации и фиксации выполнен в виде свободной магнитной стрелки, на северном конце которой закреплен экран из изоляционного материала, имеющий ширину, равную расстоянию между удаленными краями двух соседних радилль- ных электродов, и расположен внутри измерительной камеры.

Изобретение относится к гидрогеологии, инже герной геологии, гидротехники и мелиорации и может быть использовано для повышения надежности исследования гидрогеологических параметров. Пе.лыо изобретения является повшуение надежности устройства для определения направления и скорости двиусения подземных вод. Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем многожильный кабель, подсоединенную к его нтскнему концу измерительную камеру, запол 1енную электролитом и снабженную изоляционным диском с пер- форирован}1им цили}1дрическин кольцом и вмонтированными в него центральным и равномерно расположенными радиальными электродами, подключен ыми к килам многожильного кабеля, и подпружиненной герметизирующей крьпчкой из изоляционного материала с защелкой сбивающим грузом, свободно нанизанным на кабель, а также устройство ори ентации и фиксации и приборы контроля , подключаемые к верхнему концу указанного кабеля,устройство ориентации и фиксации расположено внутри измерительной и выполнено в виде свободной магнитной стрелки,на северном конце которой закреплен экран из изоляционного материала, имеющий ширину, равную расстоянию между удаленными краями двух соседних радиальных электродов. В результате того, что свободная магнитная стрелка ориентируется по направлению магнитного меридиана, экран из изоляционного материала закрывает один из радиальных электродов, резко увеличивая сопротивление между ним и центральным электродом, что нозво- ляет по измерениям сопротивления между ними определить положение измерительной камеры относительно магнитного мередиана. Размещение устройства ориентации и фиксации внутри измерительной камеры позволяет исключить влияние закручивания кабеля на резуль таты измерештй. 2 ил. О5 00

fe

фиг. J

. 20

А-/1

фиг. 2