Устройство для определения прочности пород в скважинах Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для исследования физико-механических свойств пород в скважинах.

Цель изобретения - повышение информативности определения прочности пород за счет дополнительной регистрации осредненного показателя прочности.

На фиг.1 показано устройство для определения прочности пород в скважинах; на фи1.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство содержит стержень 1 с хвостовиком 2, поворотные к вертикальной оси ножи 3 регулируемой длины с зубчатыми секторами, установленные на хвостовике,2, нагрузочный узел, включающий неподвижную и подвижную

платформы 4 и 5, установленные на стержне 1, пружину 6, размещенную между платформами 4 и 5, шарнирный узел 7, установленный на стержне 1 с воз- можностью перемещения вдоль оси стержня 1 и соединенный с подвижной платформой 59 плавающую платформу 8, закрепленную на шарнирном узле 7 и соединенную посредством рычагов 9 с тыльной стороной ножей 3, линейные толкатели 10, установленные в продольных пазах стержня 1 и соединенные посредством шестерен 11 с соответствующими зубчатыми секторами ножей 3, самопи- сец 12S установленный на стержне 1 над платформой 4, включающий барабаны 13 и записывающие элементы 14, каждый из которых посредством поводка 15 соединен с одним из линейных толкателей 10, редуктор 16 с роликом 17, установленный в верхней части стержня 1 и кинематически связанньй с барабанами 13 самописца 12, дополнительную шестерню 18, установленную на подвижной платформе 5 с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оси стержня 1, гребенку 19, закрепленную на стержне 1 и связанную с шестерней 18, дополнительный линейный толка- тель 20, связанный с шестерней 18 и дополнительным записывающим элементом 21 самописца 12, трос 22s охватывающий ролик 17 и служащий для перемещения устройства вдоль оси скважины, выталкиватели 23,ножей 3, установленные на стержне 1 и взаимодействующие с подвижной платформой 5 для удержания ножей 3 в транспортном положении при спуске в скважину, гибкую гягу 24 для выталкивателей 23 и регулировочную гайку 25, установленную на стержне 1 в контакте с неподвижной платформой 4 и служащую для контролируемого по шкале 26 на стержне 1 измене- ния степени поджатия пружины 6„ Степень поджатия пружины 6 определяет величину усилия Р, передаваемого через платформы 5 и 8 на ножи 3„

Барабаны 13 самописца 12 выполнены съемными, что обеспечивается подпружиненными центровочными осями 27„ и снабжены храповиком (не показан) для исключения вращения при спуске устройства в скважину0 Стержень 1 выполнен составным, что позволяет по разъему 28 отсоединять самописец 12 с редуктором 16 от нагрузочного узлг и заменять его пружину 6 о

Устройство содержит также грязезащитный кожух 29 с пазами для ножей 3, боковой кожух 30, раздвижной кожух 31 для смены барабанов 13 самописца 12 и кожух 32 редуктора 16 с грязезащитными сальниками для троса 22„

Устройство работает следующим об- разоМо

Регулировочной гайкой 25 сжимают пружину 6, создавая требуемое усилие Р. Ножи 3 приводят в транспортное положение, от раскрытия они удерживаются выталкивателями 23„ Устройство на тросе 22, перекинутом через ролик 17 и закрепленном одним концом на поверхности, спускают к забою скважины, располагая выше забоя на 15-20 см.При этом барабаны 13 самописца 12 не вращаются, а самописец 12 не работаете При помощи гибкой тяги 24 с поверхности отпускают выталкиватели 23, высвобождая пружину 6, которая разжимается, передавая усилие на плавающую платформу 8, и выбрасывает в стороны ножи 3, Последние внедряются в стенки скважины на некоторую глубину, зависящую от прочности пород,,

На тросе 22 равномерно поднимают устройство к поверхности при помощи любого подъемного приспособления, одновременно выбирая тягу 24 выталкиват телей 23 о При этом ножи 3 автоматически центрируют устройство в скважине. Подпружиненные постоянным усилием, ножи 3 внедряются в грунты различной прочности на различную глубину Угол их раскрытия (поворота) через шестерни 11 в линейные толкатели 10 фиксируется на вертикальной оси барабанов 13 самописца 12, а глубина нахождения ножей 3 в скважине отмечается по величине подъема троса 22 через редуктор 16 на горизонтальной оси барабанов 13 самописца 12. Каждый нож 3 имеет на самописце 12 свой участок записи Глубина-угол раскрытия при заданной величине Р давления пружины 6

Нижний участок барабана 13 отведен для записи осредненного значения угла раскрытия ножей 3 в зависимости от глубины В результате получают на самописце 12 одновремено три (при наличии трех ножей 3) графика изменения угла раскрытия и один график с их ос- редненными значениями0 Осредненный график получают в результате преоб

разования и записи на самописце 12 величины движения нижней подвижной платформы 5, в зависимости от глубины положения ножей 3 в скважине„

Подвижная платформа 5 приходит в движение при изменении среднего значения угла наклона ножей 3„ Движение платформы 5 передается при помощи шестерни 18 и толкателя 20 на элемент 21 самописца 12, Размеры шестерни 18 подбирают так, чтобы масштаб записи был идентичен масштабу записи индивидуальных самописцев от каждого ножа 3

При опробовании пород, в том числе содержащих обломочный материал, в работу включается плавающая платформа 8 с шарнирным узлом 7. В том случае, когда ножи 3 встречают включения одновременно или каждый на своей глубине, они складываются к вертикальной оси, пропуская обломки, и после прохождения их снова внедряются в породу При этом через рычаги 9 наклоняют плавающую платформу 8 в сторону наибольшей глубины внедрения ножа 3. Когда угла наклона платформы 8 становится недостаточно или при изменении среднего значения угла наклона ножей 3, поднимаются шарнирный узел 7с платформой 8 на некоторую высоту по стержню 1„ При этом на индивидуальных графиках от ножей 3 отмечены места появления включений пикамиs а их размер

величиной полки , что позволяет определить в разрезе скважины как количество обломочного материала, так и его размеры, в том числе и в пространстве по трем сторонам скважин, а по графику, фиксирующему движение платформы 5 - осредненные значения углов поворота ножей на данном гори- зонте скважины Применяя ножи 3 с регулируемой длиной, можно опробовать грунты скважин с минимальным диаметром 127 мм на всю их длину, в том

10

15 30712446

числе скважины обводненные и с переменным диаметром по глубине.

При каждом диаметре скважины тарируют угол поворота ножей 3, непосредственно связанный с глубиной их внедрения в породу под действием усилия Р, что позволяет судить об относительной прочности встреченных лито- логических разностей пород. Усилие Р задают, исходя из средней прочности встреченных при бурении пород Дополнительную шестерню 18 подбирают при разных углах наклона ножей 3, сверяя их среднюю величину наклона, полученную вычислением по графикам углов наклона отдельных ножей 3 с графиком, регистрируемым элементом 21

Таким образом, благодаря повышению информативности за счет обеспечения возможности производить запись осредненных значений показателей прочности пород, значительно сокращаются трудозатраты при последующей обра- 25 ботке результатов испытаний, что важ- но при проведении инженерно-геологических изысканийо

20

Формула изобрет е н и я

Устройство для определения прочности пород в скважинах по авт«,свв № 1348517, отл и.чающееся тем, что, с целью повышения информативности определения прочности пород за счет дополнительной регистрации осредненного показателя прочности, оно снабжено шестерней, установленной на подвижной платформе с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оси стержня, гребенкой, закрепленной на стержне и связанной с шестерней, дополнительным записывающим элементом самописца и дополнительным линейным толкателем, связанным с шестерней и дополнительным записывающим элементома

16

IP

V

A-A

W

Фиг. 2

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение информативности определения прочности пород за счет дополнительной регистрации осредненного показателя прочности. На составном стержне (С) с хвостовиком установлен с возможностью перемещения шарнирный узел. На нем закреплена плавающая платформа (П), соединенная рычагами с регулируемыми по длине ножами (Н), расположенными на хвостовике и имеющими зубчатые секторы, связанные с соответствующими линейными толкателями, установленными вдоль оси С. Нагрузочный узел установлен на С и включает неподвижную П, подвижную П, соединенную с шарнирным узлом, и пружина между ними, степень поджатия которой регулируется гайкой. Над неподвижной П на С установлен самописец с записывающими элементами, каждый из которых связан с одним из толкателей. Шестерня установлена на подвижной П с возможностью вращения и связана с закрепленной на С гребенкой и дополнительным толкателем, который соединен с дополнительным записывающим элементом. За счет усилия пружины происходит внедрение Н в породу и при перемещении устройства вдоль скважины угол поворота Н, зависящий от прочности породы, преобразуется в перемещение линейных толкателей и регистрируется на самописце. Перемещение подвижной П, посредством шестерни и дополнительного толкателя, регистрируется дополнительным элементом, записывающим осредненное по всем Н значение показателя прочности пород. 2 ил.