Способ определения электрического заряда на сколе образца горной породы и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01R29/12 

Изобретение относится к нефте эзовой и горной промышленности, в частности к разделу геофизики, и может быть использовано D лабораторной практике, исследования механоэлектрических явлений.

Известно устройство для измерения электризации неметаллических изделий, состоящее из массивного неметаллического основания, на котором в фиксирующем углублении уложен исследуемый образец. Основание закреплено на отдельном фундаменте. Над образцом через зазор установлен узел возбуждения и измерения статического электричества. Через зазор размещен воспринимающий заряд элемент, выполненный в виде полого металлического цилиндра. Устройство позволяет регистрировать электрический заряд в процессе удара 1.

Недостатком данного устройства является невозможность определения величины электрического заряда на сколе образца горной породы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения напряженности электрического поля при разрушении образца горной породы, заключающийся в создании в образце цилиндрической формы механических напряжении, ведущих к образованию многочисленных дефектов, предшествующих его разрушению. Измерительный электрод в виде пластины, повторяющей форму цилиндра, расположен на определенном расстоянии от исследуемого образца и электрически сое ,инен с измерительным прибором 2.

Известный способ предполагает определение только суммарного значения потенциала от частично-скомпенсированных зарядов, образующихся одновременно на поверхности трещин внутри объема тела образца, что не дает возможности определить заряд одной поверхности скола образца, а это необходимо, например, для определения поверхностной плотности заряда скола образца.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа и повышение достоверности результатов измерений.

Цель достигается тем, что в результате создания локализации механических напряжений плунжером с концентратором напряжений на исследуемом образце горной породы происходит откалывание части его с образованием поверхности скола, несущей электрический заряд. Равный ему по величине, но противоположный по знаку заряд выносится отколовшейся частью образца попадающей в измерительное устройство. По величине этого заряда судят о заряде образца.

Измерительное устройство представляет собой конденсатор известной емкости, одна из обкладок которого выполнена в виде кюветы для помещения отколовшихся от образца частей, заполненной электропроводной, химически инертной к материалу

0 образца и смачивающей его жидкостью, Отколовшаяся часть исследуемого образца, попадая в кювету с электропроводной жидкостью, отдает ей свой заряд, создавая потенциал на обкладках конденсатора,

5 который измеряется электроизмерительным прибором.

На чертеже изображен реализованный вариант устройства для осуществления способа.

0Устройство состоит из плунжера 1, образца горной породы 2, опоры 4, кюветы 5, электроизмерительного прибора 6, проводящей пластины 7, диэлектрика 8, электропроводной жидкости 9, концентратора 11

5 напряжений.

Способ осуществляется следующим образом.

Перемещая плунжер 1 с концентратором 11 напряжений, на исследуемом образ0 це 2 в направлении опоры 4 создают локальную область 10 напряжений, в результате чего образуется поверхность 3 скола, на которой возникает электрический заряд. Равный ему, но противоположный по

5 знаку заряд выносится отколовшейся частью образца, попадающей в измерительное устройство, состоящее из конденсатора известной емкости, одна из обкладок которого выполнена в виде кюветы 5, а другая - в

0 виде проводящей пластины 7, отделенной от кюветы диэлектриком 8 и соединенной с общей . Кювета заполнена электропроводной жидкостью 9 и электрически со- единена с электроизмерительным

5 прибором 6.

Отколовшаяся часть исследуемого образца полностью отдает свой заряд электропроводной жидкости, а она - кювете, соединенной с электроизмерительным

0 прибором. Дополнительные электрические заряды, образовавшиеся в результате возможного дробления отколовшейся части образца на фрагменты и попавшие в измерительное устройство, в сумме равны нулю,

5 так как на образовавшихся противоположных поверхностях находились разноименные заряды, впоследствии взаимно скомпенсированные в электропроводной жидкости, и,следовательно, не оказывающие влияния на точность определения электрического заряда поверхности скола образца, размещенного между плунжером и опорой. Электроизмерительный прибор показывает значение потенциала U между обкладками конденсатора. Это позволяет, зная емкость С конденсатора, определить величину заряда на поверхности скола исследуемого образца:

Q-C U.

Сопоставительный анализ ЗТР с прото- типом показывает, что возможность определения электрического заряда на сколе образца горной породы данным устройством и предложенным способом позволяет сделать вывод о соответствии ЗТР крите- рию новизна.

Сравнение данного способа с известными показывает, что локализация механических напряжений на исследуемом образце, измерение электрического заря- да на сколе образца с помощью устройства, состоящего из конденсатора известной емкости, одна из обкладок которого выполнена в виде кюветы, заполненной электропроводной жидкостью, а другая - в виде проводящей пластины, отделенной от кюветы диэлектриком и соединенной с общей шиной, что позволяет осуществить полный отбор электрического заряда с поверхностей частей образца и скомпенсировать до- полнительные электрические заряды, образовавшиеся в результате их дробления, дает возможность сделать вывод о соответствии его критерию существенные отличия.

Использование предлагаемого способа и устройства по сравнению с прототипом обеспечивает следующие преимущества: возможность определения электрического заряда на сколе образца горной породы (в частности, для последующего определения поверхностной плотности электрического

заряда: rr Q/S), что достигается в процессе реализации способа; повышение достоверности результатов измерений за счет применения предложенного измерительного устройства.

Таким образом, использование предлагаемого способа и устройства позволит расширить объем исследований и познания геоэлектрических явлений.

Формула изобретения

1.Способ определения электрического заряда на сколе образца горной породы, заключающийся в создании в образце механических напряжений и измерении электрического заряда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения, функциональных возможностей, создают в образце локальную область механического напряжений до образования скола и измеряют заряд отколовшихся частей, по которому судят о заряде образца.

2.Устройство для определения электрического заряда на сколе образца горной породы, содержащее элемент для создания области механического напряжения в образце и измерительное устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей, измерительное устройство выполнено в виде конденсатора известной емкости, одна из обкладок которого выполнена в виде кюветы для помещения отколовшихся от образца частей, заполненной электропроводной жидкостью, химически инертной по отношению к материалу образца горной породы и смачивающей его и соединенной с электроизмерительным прибором, а другая обкладка - в виде проводящей пластины, отделенной от кюветы диэлектриком и соединенной с общей шиной.

Изобретение относится к нефтегазовой и горной промышленности и предназначено для исследования механоэлектрических явлений в горных породах. Сущность изобреz / / тения - расширение функциональных возможностей устройства и повышение достоверности результатов измерений. Для этого, перемещая плунжер 1 с концентратором 11 напряжений, на исследуемом образце 2 в направлении опоры 4 создают локальную область 10 напряжений. В результате образуется поверхность 3 скола, на которой возникает электрический заряд. Равный ему, но противоположный по знаку заряд выносится отколовшейся частью образца, попадающей в измерительное устройство, состоящее из конденсатора известной емкости, одна из обкладок которого выполнена в виде кюветы 5, а другая - в виде проводящей пластины 7, отделенной от кюветы диэлектриком 8 и соединенной с общей шиной. Кювета заполнена электропроводной жидкостью 9 и электрически соединена с электроизмерительным прибором 6. 2 с.п. ф-лы, 1 ил 4 СЛ С xj xj 4 ho Ю ГО