Стенд для исследования напряженного состояния керна несвязных грунтов Советский патент 1989 года по МПК E21B49/00 

(Л

futi

2 с возможностью осевого перемег1ения керноприемная труба 4. Труба 4 связана с силоизмерителем 8, выполненным в виде г}здравлнческого динамометра 23, корпус которого соединен с трубой 4, а плунжер 24 посредством балки 25 и стержней 26 - с багчмаком 2. Труба 1 соединена с г}одраЕ Лическим приводом 15 перемещения и расположена над герметичной емкостью 9 с патрубком 12 для подачи жидкости под давлением. Труба 4 имеет два отверстия, соединенные с измерителем 17 градиента давления, и патрубок 7 слива. С емкостью 9 сообщен датчик 14, установленный на трубе 1 на уров920414

не патрубка 7. Под действием привода 15 трубу 1 внедряют в разме1денньв1 в емкости 9 исследуемый грунт 10 и одJ новременно создают в емкости 9 избыточное давление жидкости. За счет разности давлений в емкости 9 и трубе 4 в керне грунта в полости трубы 4 создается восходящий фильтрационный

0 поток жидкости, градиент давления которого регистрирует разность давле- ни11 на противоположных сторонах керна. Сила трения керна о внутреннюю .поверхность трубки 4 измеряется дина15 мометром 23 и является параметром для Определения напряженного состояния керна. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследования процессов при отборе проб несвязных грунтов. Цель изобретения - расширение технологических возможностей стенда за счет обеспечения моделирования восходящего фильтрационного потока. В колонковой трубе 1 с башмаком 2 и крышкой 3 установлена на башмаке 2 с возможностью осевого перемещения керноприемная труба 4. Труба 4 связана с силоизмерителем 8, выполненным в виде гидравлического динамометра 23, корпус которого соединен с трубой 4, а плунжер 24 посредством балки 25 и стержней 26 - с башмаком 2. Труба 1 соединена с гидравлическим приводом 15 перемещения и расположена над герметичной емкостью 9 с патрубком 12 для подачи жидкости под давлением. Труба 4 имеет два отверстия, соединенные с измерителем 17 градиента давления, и патрубок 7 слива. С емкостью 9 сообщен датчик 14, установленный на трубе 1 на уровне патрубка 7. Под действием привода 15 трубу 1 внедряют в размещенный в емкости 9 исследуемый грунт 10 и одновременно создают в емкости 9 избыточное давление жидкости. За счет разности давлений в емкости 9 и трубе 4 в керне грунта в полости трубы 4 создается восходящий фильтрационный поток жидкости, градиент давления которого регистрирует разность давлений на противоположных сторонах керна. Сила трения керна о внутреннюю поверхность трубки 4 измеряется динамометром 23 и является параметром для определения напряженного состояния керна. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для исследования процессов, происходящих в керновом материале при отборе проб несвязных грунтов морскими колонко- выми пробоотборниками.

Цель изобретения - расширение тexнoлoгичecкIix возможностей стенда за счет обеспечения моделирования восходящего фильтрационного потока.

На фиг. 1 показан стенд для исследования напряженного состояния керна несвязных грунтов; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1.

Стенд содержит колонковую трубу 1 с ба1 1маком 2 и крышкой 3, керноприем- ную трубу 4 с отверстиями 5 и 6 в стенке и сливным патрубком 7, установленную на башмаке 2 внутри трубы

Iс возможностью осевого перемещения, С1шоизмеритель 8, связанньй с трубой 4, герметичную емкость 9 для исследуемого грунта 10 с уплотнением

IIпод диаметр колонковой трубы 1 и патрубком 12 с вентилем 13 для подачи жидкости под давлением от нагнетательной магистрали (не показана), датчик 14 давления, сообщенный с емкостью 9 и установленный на колонковой трубе 1 на уровне сливного патрубка 7 керноггриемной трубы 4, гидравлический привод 15 перемегДения колонковой трубы 1 с насосной станцией

16 и измеритель 17 градиента давления.

Измеритель 17 вьшолнен в виде дифференциального манометра 18, соеди5

0

5

0

5

0

5

ненного через разделители 19 и 20 сред и трубки 21 и 22 с отверстиями 5 и 6 в керноприемной трубе 4.

Силоизмеритель 8 выполнен в виде гидравлического динамометра 23, корпус которого соединен с керноприемной трубой 4, а плунжер 24 посредством балки 25 и стержней 26 - с башмаком 2 колонковой трубы 1.

Регистратор 27 служит для индика- Щ1И и записи показаний манометра 18, датчика 14 давления и датчика 28 давления динамометра 23.

Стенд работает следующим образом.

Колонковую трубу 1 опускают через уплотнение 11 в емкость 9 с исследуемым грунтом 10, не доводя башмак 2 до уровня грунта 10, и через патрубок 12 заполняют жидкостью емкость 9 и керноприемную трубу 4 до уровня сливного патрубка 7. Затем трубу 1 опус- кают до уровня грунта 10 и приводом 15 вдавливают башмак 2 в грунт 10. Одновременно с помощью вентиля 13 создают в емкости 9 давление жидкости, моделирующее гидростатическое давление морского дна. При этом за счет разности давлений в емкости 9 и полости керноприемной трубы 4 над керном грунта в трубе 4 возникает восходящий фильтрационный поток жидкости. Разность давлений у отверстий 5 и 6 керноприемной трубы 4, возникающая за счет фильтрационного потока, измеряется диЛференциальным манометром 18, сое- диненным через разделители 19 и 20, предотвращающие закупорку каналов ма

нометра 18 и трубки 21 и 22 с отверстиями 5 и 6. Градиент давления, характеризующий величину потока, определяют как отношение разности давлений к расстоянию между отьерстиями 5 и 6.

Разность между давлением жидкости в емкости 9 и давлением жидкости над керном грунта в трубе 4 регистрирует- ся датчиком 14, установка которого на колонковой трубе 1 на дровле патрубка 7 позволяет исключить влияние высоты уровня слива при перемещении трубы 1 на показания датчика J4. Пред варительное заполнение керноприемной трубы 4 жидкостью до уровня слива дает возможность исключить зависимость показаний датчика 14 от фильтрационного притока жидкости в полость тру- бы 4.

По мере внедрения трубы 1 в грунт 10 возникает и нарастает сила трения керна грунта о внутренюю поверхность керноприемной трубы 4. Благодаря под- вижности соединения керноприемной трубы 4 с башмаком 2 сила трения при превышении ее величины веса трубы 4 и динамометра 23 вызывает перемещение трубы 4 с корпусом динамометра 23.

Повышающееся при этом давление жидкости в полости гидравлического шшамо- метра 23 регистрируется датчиком 28. Поскольку величина напряженного состояния керна определяется его весом и силой его трения о поверхность керноприемной трубы 4, то полученное датчиком 28 значение давления однозначно характеризует напряженное состояние керна. При этом благодаря жесткой связи балки 25 с помощью стержней 26 с башмаком 2 исключается влияние на показания датчика давления 28 упругой деформации колонковой трубы 1, возникающей при приложении на- грузки со стороны гидропривода 15 на трубу I при ее внедрении в грунт 10.

Благодаря расширению технологических возможностей стенд может быть использован также с целью соверщенство- вания технологии пробоотбора донных грунтов с обратной промьшкой. Дпя этого в процессе внедрения колонковой трубы 1 в емкость 9 с грунтом подбираются такие параметры обратной промъшки (разность между гидростатическим дав лением и давлением жидкости над пробой, градиент давления восходящего фил.траш1онного потокл в колонке пробы, расход фчльтрационио- I o потока, измеренньп, например, o6i емным методом на сливе керноприемиой трубы 4), которые обеспечивали бы минимальное значеь ие силы тренил колонки керна о поверхность керноприемной трубы 4, исключая при этом вынос частиц грунта восходящим потоком жидкости или пульпообразование из кернового материала.

Таким образом, предлагаемый стенд позволяет исследовать напряженное состояние керна несвязных грунтов)в при наличии восходящего фильтрационного потока жидкости в колонке пробы параметры которого могут варьироваться и регистрироваться, исследовать и отработать технолоппо пробоотбора данных несвязных грунтов с обратной промьшкой.

Формула изобретения

с целью расщирения технологических возможностей стенда за счет обеспечения моделирования восходящего фильтрационного потока, он снабжен керноприемной трубой с двумя отверстиями в стенке и сливным патрубком, установленной на башмаке внутри колонковой трубы с возможностью осевого перемещения силоизмерителем, связанным с керноприемной трубой, датчиком давления, сообщенным с емкостью и установленным на колонковой трубе на уровне сливного патрубка керноприемной трубы, и измерителем градиента давления, сообщенным с отверстиями керноприемной трубы, при этом емкост выполнена герметичной с патрубком для подачи жидкости под давлением.

г

Фиг. 2

26

Фиг.З