Скважинный приемник упругих колебаний Советский патент 1992 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследования свойств и состояния горных пород в массиве с применением упругих волн.

Известен скважинный приемник упругих колебаний, содержащий корпус с размещенным в нем и связанным с внешним источником сжатого воздуха пневмоцилин- дром, поршень которого посредством рычажного механизма шарнирно соединен с льезопреобразователе.м 1.

Известен скважинный приемник упругих колебаний, состоящий из закрепленного на штанге цилиндрического корпуса с пружинным прижимным устройством и размещенных в нем пьезоэлементов 2.

Известен скважинный приемник упругих колебаний, содержащий цилиндрический корпус с верхней и нижней крышками, коаксиально с которыми размещены штанга и армирующий стержень, на котором закреплен кольцевой продольно-поляризованный пьезоэлемент с верхней и нижней частотно-понижающими накладками, дугообразные упругие пластины с закрепленными на них контактными накладками, один конец каждой.из которых жестко связан с верхней частотно-понижающей накладкой 3.

Недостатком известного устройства является сильная зависимость чувствительности приема упругих колебаний от диаметра скважины.

XJ

4 Ю |ь VI О

Целью изобретения является снижение зависимости чувствительности приема от диаметра скважины.

Это достигается тем, что скважинный приемник упругих колебаний, содержащий цилиндрический корпусе верхней и нижней крышками, штангу, армирующий стержень, кольцевой продольно-поляризованный пье- зозлемент с верхней и нижней частотно-понижающими накладками и дугообразные упругие пластины с закрепленными на них контактными накладками, при этом штанга и армирующий стержень размещены коак- сиально корпусу, а пьезоэлемент с частот- но-помижающими накладками закреплен на стержне, снабжен верхней и нижней эластичными стопорными шайбами, закрепленными на соответствующих крышках, штанга выполнена с кольцевым выступом, упирающимся в нижнюю крышку, и связана с армирующим стержнем посредством резьбового соединения, а дугообразные уп- ругие пластины закреплены между верхней крышкой и верхней частотно-понижающей накладкой пьезоэлемента.

На чертеже представлена конструкция скважинного приемника упругих колебаний.

Скважинный приемник упругих колебаний содержит цилиндрический корпус 1 с верхней крышкой 2 и нижней крышкой 3, штангу 4 и армирующий стержень 5, на котором закреплен кольцевой продольно-поляризованный пьезоэлемент 6, стянутый с помощью нижней частотно-понижающей накладки 7 и верхней частотно-понижающей накладки 8, первую дугообразную упругую пластину 9 и диаметрально расположенную вторую упругую пластину 10, соответствующие концы которых жестко закреплены на верхней частотно-по нижа го- щей накладке 8 и на верхней крышке 2, На пластинах 9 и 10 закреплены контактные накладки 11 и 12 соответственно. На верхней крышке 2 с помощью винта 13 закреп- лена верхняя эластичная стопорная шайба 14, а на нижней крышке 3 с помощью полого винта 15 - нижняя эластичная шайба 16. Штанга 4 кольцевым выступом 17 упирается в нижнюю крышку 3,

Скважинный приемник упругих колебаний работает следующим образом. В исходном состоянии, когда приемник находится вне скважины, дугообразные упругие пластины 9 и 10 не деформированы. При этом расстояние между рабочими не контактирующими с массивом поверхностями контактных накладок меньше диаметра скважины. С помощью штанги 4 приемник подается на заданную глубину скважины. Причем эластичные шайбы, выполненные, например, из поролона или пористой резины, хотя и превышают диаметр скважины, не мешают перемещению приемника, поскольку свободно деформируются. По достижении заданной глубины скважины осуществляют вращение штанги 4. Благодаря кольцевому выступу 17, который упирается в нижнюю крышку 3, осевого перемещения штанги 4 при ее вращении не происходит. В то же время в результате взаимодействия резьбы на штанге 4 и резьбы на армирующем стержне 5 последний перемещается вдоль штанги 4 в сторону от нижней крышки 3. Причем при вращении штанги 4 вращательного движения остальных конструктивных элементов приемника не происходит, поскольку такому движению препятствует сила трения эластичных шайб 14 и 16 о стенки скважины.

Вызываемое вращением штанги 4 перемещение стержня 5 передается через верхнюю частотно-понижающую накладку 8 дугообразным упругим пластинам 9, 10. которые в результате деформируются таким образом, что контактные накладки 11 и 12 расходятся от оси к периферии скважины. При соприкосновении рабочих поверхностей, контактных накладок 11, 12 с поверхностью скважины усилие, необходимое для вращения штанги 4, возрастает, вращение штанги 4 прекращают, и приемник оказывается подготовленным к работе.

Приходящие из массива упругие колебания через контактные накладки 11,12 воспринимаются дугообразными упругими пластинами 9, 10, колебания которых через нижнюю частотно-понижающую накладку 8 передаются кольцевому пьезоэлементу 6. При этом на электродах пьезоэлемента 6 (который может быть секционированным) возникает напряжение, пропорциональное величине акустического давления сигналов, воздействующих на -контактные накладки 11,12. Это напряжение с помощью радиочастотного кабеля (не показан) передается на вход измерительного прибора (не показан).

Таким образом, в устройстве возможно изменение разноса между собой диаметрально расположенных дугообразных упругих пластин и контактных накладок на них, что обеспечивает снижение зависимости чувствительности приема упругих колебаний от диаметра скважины.

Формула изобретения

Скважинный приемник упругих колебаний, содержащий цилиндрический корпус с верхней и нижней крышками, штангу, армирующий стержень, кольцевой-продольно- поляризованный пьезоэлементс верхней и нижней частотно-понижающими накладками и дугообразные упругие пластины с закрепленными на них контактными накладками, при этом штанга и армирующий стержень размещены коаксиально корпусу, а пьезоэлемент с частотно-понижающими накладками закреплен на стержне, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности приема упругих колебаний за счет снижения зависимости чувствительности приема от диаметра скважины, он

снабжен верхней и нижней эластичными стопорными шайбами, закрепленными на соответствующих крышках, штанга выполнена с кольцевым выступом, упирающимся в нижнюю крышку, и связана с армирующим стержнем посредством резьбового соединения, а дугообразные упругие пластины закреплены между верхней крышкой и верхней частотно-понижающей накладкой пьезоэлемента.

Использование: определение свойств и состояния горных пород в массиве по параметрам упругих колебаний. Сущность изобретения: кольцевой продольно-поляризованный пьезоэлемент 6 закреплен на армирующем стержне 5 между нижней 7 и верхней 8 частотно-понижающими накладками. Пьезоэлемент 6 размещен в корпусе 1 с крышками 2 и 3. Между крышкой 2 и накладкой 8 закреплены упругие пластины 9 и 10. На крышках 2 и 3 установлены эластичные стопорные шайбы 14, 16. Армирующий стержень 5 посредством резьбового соединения соединен со штангой 4, выполненной с кольцевым выступом 17. Выступ 17 упирается в крышку 3. При установке устройства в скважину на требуемую глубину вращают штангу 4 и смещают накладку 8 вместе с льезоэлементом 6 вдоль оси корпуса 1. Упругие пластины 9 и 10 при этом расходятся и прижимаются к стенкам скважины. Упругие колебания, проходящие из массива, через упругие пластины 9, 10 и накладку 8 передаются пьезоэлементу 6. 1 ил. ч &

П )5