Устройство для термобарического тестирования горных пород Советский патент 1989 года по МПК G01V1/00 E21C39/00 

Jf

Изобретение относится к прикладной экспериментальной геофизике и может быть использовано при изучении физических характеристик горных пород в условиях сложного напряженного состояния и высоких температур для петрофизического моделирования реальных сред, изучения естественных геофизических полей и процессов подготовки землетрясений. С целью расширения исследовательских возможностей при одновременном изучении динамических и статических упругих свойств горных пород в условиях однородного и дифференцированного давления устройство снабжено съемными регулировочными кольцами 18 и уплотнительным кольцом 10 обратного профиля. При этом верхний поршень выполнен в виде цилиндрической втулки 16 и цилиндрического штока 17, а рабочая поверхность нижнего поршня 5 полой цилиндрической камеры 3 высокого давления имеет цилиндрический выступ 4 диаметром, равным диаметру штока верхнего поршня. Дифференцированное давление создается благодаря регулируемому с помощью съемных регулировочных колец зазору между верхним торцом цилиндрического штока 17 и наковальней 13. 1 ил.

1500

регулировочными кольцами 18 и уплот- нительным кольцом 10 обратного профиля. При этом верхний поршень выполнен в виде цилиндрической втулки 16 и цилиндрического штока 17, а рабочая поверхность нижнего поршня 5 полой цилиндрической камеры 3 высокого давления имеет цилиндрический

Изобретение относится к прикладной экспериментальной геофизике и может быть использовано при изучении физических характеристик горных пород в условиях сложного напряженного состоя ния и высоких температур для петрофи- зического моделирования реальных сред изучения естественных геофизических полей и процессов подготовки землетрясений.

Цель изобретения - расширение исследовательских возможностей при одновременном изучении динамических и статических упругих свойств горных пород в условиях однородного и диф- ференцированнрго давлений.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

В устройстве образец 1 исследуемой горной породы размещен в канале 2 полой цилиндрической камеры 3 высокого давления на цилиндрическом выступе 4 нижнего поршня 5. В продольном осевом отверстии 6 в образце горной породы разме0;ена термопара 7.

С торцов пластической оболочки 8 устаповлены уплотпительные кольца 9 и уплотпительное кольцо 10 обратного профиля. Камера 3 высокого давления снабжена высокотемпературным электри- чёским нагревателем 11 и термоизоляционной оболочкой 12. В верхней 13 и нижней 14 наковальнях размещены излучатель 15 и приемник ультразвуковых колебаний. Верхний поршень выполнен в виде цилиндрической втулки 16 и цилиндрического штока 17. При этом зазор между верхней наковальней 13 и цилиндрическим штоком 17 регулируется с помощью съемных регулировочных колец 18.

Для удобства центровки и предотвращения смещения образец 1 испытуемой ropHofi породы с диаметром, рав

выступ Д диаметром, равным диаметру штока верхнего поршня. Дифференцированное давление создается благодаря регулируемому с помощью съемных регулировочных колец зазору между верхним торцом 1далиндрического штока 17 и наковальней 13. 1 ил.

0 5

30

5 0

5 с

0

ным диаметру штока 17 верхнего поршня, приклеивают эпоксидным клеем к цилиндрическому выступу 4 нижнего поршня 5. К противоположного торцу образца 1 испытуемой горной породы эпоксидным клеем приклеивают шток 17 верхнего поршня. Затем про 1зводят упаковку образца породы в пластичную оболочку 8 (свинец, индий). При этом оболочка В должна покрывать цилиндрический выступ 4 и часть штока 17 верхнего поршня, а ее толщина должна соответствовать каналу 2 полой цилиндрической камеры 3 высокого давления. Подготовленный таким образом образец 1 испытуемой горной породы в сборе с нижним поршнем 5 и штоком 17 верхнего поршня устанавливают в„ канал 2 полой цилиндрической камеры 3 высокого давления.

После этого на шток 17 устанавливают дополнительное уплотнительное кольцо 10 обратного профиля, уплотнительное кольцо 9, съемные регулировочные кольца 18 и цилиндрическую втулку 16 верхнего поршня. Подготовленную полую цилиндрическую камеру 3 высокого давления устанавливают между верхней 13 и нижней 14 наковаль- . нями.

Устройство работает следующим образом.

Усилие плит пресса передается через верхнюю 13 и нижнюю 14 наковальни, нижний поршень 5 и цилиндрическую втулку 16 верхнего поршня на пластичную оболочку 8, которое создает вокруг исследуемого образца 1 начальное боковое давление, величина которого зависит от вел 1чины зазора между верхней наковальней 13 и цилиндрическим штоком 17, подбираемого при помощи съемных регулировочных колец 18. .

Начальное боковое давление возрастает до тех пор, пока цилиндрический шток 17 не совместится своим верхним торцом с верхней наковальней 13. С этого момента на исследуемый образец 1 одновременно действуют боковое давление, величина которого может быть рассчитана по усилию пресса и

площади поперечного сечения цилиндри- ю мопарой и пластической оболочкой.

ческой втулки 16 верхнего поршня, и осевое давление, величина которого рассчитывается по усилию пресса и площади поперечного сечения штока 17 верхнего поршня. Разность осевого и бокового давлений составляет дифференциальное давление. Одновременно с дифференциальным давлением включением высокотемпературного нагревателя 11,

создающего в канале 2 камеры 3 тепло- 20 съег-шые регулировочные кольца и уп- вое поле, производят нагрев образца.

лотнительное кольцо обратного профиПодбирая определенные значения дифференциального давления и температуры, соответствуюпдае предполагаемым термобарическим обстановкам моделируемых глубин земной коры, достигают наибо{1ьшего приближения условий лабораторного эксперимента к естественным, т.е. ожидаемым на глубокозалегающих уровнях литосферы.

Редактор А.Ревин

Составитель Н.Захарченко

Техред Л.Олийнык Корректор Н.Борисова

Заказ 4861/40

Тираж 484

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Формула изобретения

Устройство для термобарического тестирования горных пород, содержащее верхнюю и нижнюю наковальни с излучателем и приемником ультразвуковых колебаний, полую цилиндрическую камеру высокого давления с высокотемпературным электрическим нагревателем, терверхний и нижний поршни с уплотни- тельньши кольцами, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью расширения области исследования устройст- ва при одновременном изучении динамических и статических упругих свойств горных пород в условиях однородного и дифференцированного давлений, в устройство дополнительно введены

съег-шые регулировочные кольца и уп-

ля, в

лотнительное кольцо обратного профипри этом верхний поршень выполнен виде цилиндрической втулки, внутри которой с регулируемым посредством

съемных регулировочных колец зазором установлен цилиндрический шток, уп- лотнительное кольцо обратного профиля размещено между пластической оболочкой и съемными кольцами, а рабочая

поверхность нижнего поршня имеет цилиндрический выступ с равным диаметру штока

диаметром, верхнего поршня.

Подписное