ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ОБРАЗЦА ГОРНОЙ ПОРОДЫ В УСЛОВИЯХ СЛОЖНОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ Советский патент 1968 года по МПК G01N3/10 

Известные приборы для определения прочности образца горной породы в условиях сложного напряженного состояния, включающие корпус с камерой, маятниковый динамометр, через систему блоков связанный с рычажным усилителем, шток с кольцевым поршнем и наконечником, нагрузочное устройство, регистрирующее и измерительные приспособления, не обеспечивают условий испытания достаточно близких к натурным.

Предлагаемый прибор выполнен со стаканом для образца, имеющим эластичные стенки и закрепленным в корпусе упругим прижимом, взаимодействующим со штоком гидравлического цилиндра и поворотной крышкой, образующей с торцовой поверхностью образца горной породы замкнутую полость, соединенную патрубком с гидравлическим прессом.

Для устранения влияния утечек агрессивной жидкости патрубок может быть снабжен автоматическим регулятором давления, связанным с поршневым разделителем и манометром.

Такое исполнение прибора приближает условия испытаний образца в нем к натурным.

На чертеже приведена общая схема прибора.

Предлагаемый прибор включает корпус 1 с камерой, маятниковый динамометр 2, через систему блоков 3 связанный с рычажным усилителем 4, шток 5 с кольцевым поршнем 6 и наконечником 7, нагрузочное устройство 8, регистрирующее 9 и измерительные приспособления 10.

Стакан 11 для образца 12 с эластичными стенками закреплен в корпусе упругим прижимом 13. Упругий прижим взаимодействует со штоком 14 гидравлического цилиндра и поворотной крышкой 15, образующей с торцовой поверхностью образца горной породы замкнутую полость, соединенную патрубком 16 с гидравлическим прессом 17.

Патрубок снабжен автоматическим регулятором давления 18, связанным с поршневым разделителем 19 и манометром.

Предлагаемым прибором можно производить испытания образцов, отобранных из пласта и обработанных механическим способом, а также формовку образцов некоторых материалов в условиях, соответствующих условиям их формования в скважине.

При формовке корпус прибора нагревают до заданной температуры и устанавливают в него эластичный стакан, который заполняют цементным раствором.

После установки поворотной крышки в полости 20 гидроцилиндра создают давление величиной 2-4 атм, под действием которого поршень 21 через шток давит на упругий прижим, уплотняя находящийся в стакане материал.

Затем создают осевое давление закачкой жидкости в полость 22. При этом в находящемся в стакане растворе возникает давление, равное осевому, которое, действуя на стенки стакана, создает герметизацию полости 22 и полости стакана. Для поддержания давления на образец в процессе затвердевания полости 20 также создают давление, равное осевому.

В таком состоянии при заданной температуре образец выдерживают до затвердевания.

Давление, равное горному, нагружающему образец в скважине, создают жидкостью, поступающей в полость 20 через вентиль 23, а давление, равное осевому скважинному давлению, - жидкостью, поступающей в полость 22 через вентиль 24. В полость 25 из разделителя 19 подают жидкость, которая соприкасается с образцом в естественных условиях. Закачку осуществляют прессом 17.

После установления требуемой температуры образца приступают к его испытанию.

Включают электродвигатель 26, который через систему передач 27 вращает гайку 28, поднимающую винт 29 с укрепленным на нем блоком.

В результате происходит натяжение переброшенной через него гибкой ленты 30, которая поворачивает блок 31, отклоняя при этом маятниковый динамометр от вертикального положения.

Усилие натяжения ленты через систему блоков 3 передается рычажному усилителю 4 и далее через призму 32 - штоку 5.

Под действием нагрузки наконечник 7 начинает внедряться в испытуемый образец.

При этом шток 33 индикатора, оставаясь неподвижным относительно образца, воздействует на короткое плечо рычага 34. Противоположный конец рычага замыкает контакт 35, который заставляет регистрирующее приспособление 9 повернуться на величину, пропорциональную величине внедрения наконечника в образец. Одновременно происходит отклонение маятника и перемещение пишущего пера 36 по поверхности носителя информации регистрирующего приспособления, оставляющего линию, смещение которой вправо пропорционально нагрузке, а вверх - деформации.

Нагружение образца можно осуществлять вручную маховичком 37.

Окончание цикла нагружения определяют моментом разрушения образца. Момент разрушения отмечается резким опусканием маятника динамометра на некоторую величину, обусловленную глубиной образовавшейся лунки и смещением пера в сторону уменьшения нагрузки.

Во время цикла внедрения гидростатическое давление в полости 25 может несколько снизиться вследствие утечки. Падение давления в полости 25 вызывает смещение индикатора в автоматическом регуляторе. При этом контакт регулятора включит электродвигатель 38 гидравлического пресса 17, который подкачает жидкость в разделитель 19, что приведет к восстановлению давления в полости 25.

После этого пресс отключают и производят разгрузку.

На одном образце можно провести четыре определения.

1. Прибор для определения прочности образца горной породы в условиях сложного напряженного состояния, включающий корпус с камерой, маятниковый динамометр, через систему блоков связанный с рычажным усилителем, шток с кольцевым поршнем и наконечником, нагрузочное устройство, регистрирующее и измерительные приспособления, отличающийся тем, что, с целью приближения условий испытания к натурным, прибор выполнен со стаканом для образца, имеющим эластичные стенки и закрепленным в корпусе упругим прижимом, взаимодействующим со штоком гидравлического цилиндра и поворотной крышкой, образующей с торцовой поверхностью образца горной породы замкнутую полость, соединенную патрубком с гидравлическим прессом.

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью устранения влияния утечек агрессивной жидкости, патрубок снабжен автоматическим регулятором давления, связанным с поршневым разделителем и манометром.