Установка высокого давления для определения физико-механических свойств горных пород Советский патент 1962 года по МПК G01N3/42 G01N3/12 

Изобретение относится к устройствам для изучения физико-механических свойств горных пород. Применяемые в настоящее время для этой цели приборы позволяют определять свойства горных пород в атмосферных условиях. Однако для правильного выбора режимов бурения и проектирования новых, более совершенных буровых наконечников необходимо изучение свойств горных пород в естественных глубинных з словиях, так как напряженное состояние, в котором находятся горные породы на глубине, изменяет их физико-механические свойства.

Установка высокого давления, являющаяся предметом настоящего изобретения, дает возможность vlзyчa ъ свойства горных пород в условиях всестороннего сжатия, имитирующих горное давление или сумму давлений: горного и гидростатического.

Это достигается тем, что установка снабжена камерой высокого давления для помещения испытуемого образца горной породы.

На чертеже изображена предлагаемая установка.

Установка состоит из камеры высокого давления, которая собирается из корпуса 1, днища 2 и крыщки 3; гидроцилиидра 4 с порщнем и щтоком, к которому крепится цилиндрический пуансон; манифольда 5, компенсатора 6 и насоса 7 высокого давления.

Герметичность камеры высокого давления достигается за счет установки резинового самоуплотияющего манжета между крыщкой и корпусом, и ножевого уплотнения - между KOpnj coM и днищем.

Образец горной породы помещается в камеру высокого давления на сменной подставке. Подставка подбирается таким образом, чтобы предназначенная для разрущения торцовая поверхность образца находилась

№ 150800- 2 -

на определенном уровне. Камера высокого давления заполняется жидкостью до создания необходимого давления (до 1200 атм). Разрушение образца породы осуществляется цилиндрическим пуансоном, закрепленным в кулачковом натроне на нижней части штока, передаюш,его нагрузку от поршня гидроцилиндра. Шток состоит из двух частей: верхней диаметром 10 мм и нижней, имеющей два размера -по диаметру 14, 15 и 10 мм. Шток передвигается в сальниковой коробке. При выдвижении нижней части штока в камеру высокого давления, там должно было бы повыситься давление за счет сжатия жидкости на величину, равную объему выдвинутой части штока. Однако этого не происходит, так как именно этот объем жидкости из камеры а через специальное отверстие перетекает в верхнюю часть сальниковой коробки г, заполняя объем опустившейся вниз и сжавшей воздух в камере в толстой ласти штока.

Усилие на шток создается с помощью специального поршневого устройства - гидроцилиндра. Ниже крышки гидроцилиндра к штоку крепится индикатор деформаций часовогО типа и специальное рычажковое разноплечее устройство, соединенное с барабаном, на котором записывается кривая зависимости деформации -породы от напряжения.

Для осуществления плавности в нагружении поршня гидроцилиндра, жидкость от насоса высокого давления подается через компенсатор.

Опыты по изучению свойств горных пород, которые можно проводить на описываемой установке, можно разделить на два вида:

1)при всестороннем сжатии образца (имитация всестороннего горного давления);.

2)подвергая образец различным по величине и направлению давлениям (имитация горного и гидростатического давлений на забое скважины).

Методика проведения опытов первого вида ясна из описания действия устройства.

При проведении опытов второго вида образец породы помещается на сменную подставку в резиновом мешочке, верхняя часть которого специальной втулкой и гайкой прижимается к внутреннему выступу корпуса камеры высокого давления. Таким образом, камера б изолируется от камеры а. Подавая от насоса через манифольд жидкость в камеру высокого давления, создают необходимое давление в камере а. Оно имитирует гидростатическое давление жидкости, заполняющей -скважину. Подавая жидкость в камеру б создают другое по величине давление, имитируюшее горное. При этом незащишенная верхняя торцовая поверхность образца горной породы под давлением смачивается жидкостью, что отвечает условиям взаимодействия промывочной жидкости и забоя скважины в реальных условиях. Добавляя к жидкости различные присадки, можно определять влияние свойств смачивающей жидкости на свойства горных пород под давлением.

Подогревая с помощью парового змеевика отсек б, можно изучать влияние температуры на свойства горных пород, находящихся под давлением.

Предмет изобретения

Установка высокого давления для определения физико-механических свойств горных пород методом Сдавливания щтампа, состоящая из гидравлического пресса, компенсатора давления, измерительных приборов и насоса, отличающаяся тем, что, с целью определения физико-механических свойств горных пород при всестороннем сжатии, приближенных к условиям 1лХ глубинного залегания, она снабжена камерой высокого давления для помещения породы. испытуемого ооразца горноц