Назначение прибора определять в полевой обстановке при наличии одной скважины и без откачки направление грунтового потока, его скорости, гидравлический уклон, коэфициент фильтрации, а также изменения этих элементов по вертикали.
На чертеже фиг. 1 изображает схематически вертикальный разрез части прибора, погруженного в грунт; фиг. 1 I, l nl -поперечные разрезы ее; фиг. 2- регулировочную часть для отсчета показаний.
Прибор состоит (фиг. 1) из полого цилиндра 6, разделенного внутри крестообразной перегородкой 2 на четыре изолированных сектора 3 (, 2, 3,4), заполняем.ых при пользовании прибора водою. В каждом из секторов в боковых стенках цилиндра 6 имеются вырезы, в которые плотно вставлены сменяемые и тарированные пористые фильтры 4i (, 2, 3, 4), имеющие с обеих сторон защитные сетки 5. Назначение фильтров 4 -гидродинамическое сообщение секторов 3 с грунтовым потоком. Для вторичной очистки
(329-6)
тЪг),
воды от мути внутри каждого дектора имеются дополнительные, плотно вставленные, сменные и тарированные фильтры 4i (, 2, 3, 4) аналогичного первым фильтрам устройства. Цилиндр 6 снизу плотно накрыт съемной крышкой 7, закрепляемой гайками 8 на болту 9, являющемся продолжением перегородки 2, несущей припаянный диск 10, прижимающий резиновую прокладку И. Сверху цилиндр 6 плотно закрыт крыщкой 12 имеющей четыре отверстия для трубок 13 из диэлектрика (/--1, 2, 3, 4), сообщающихся с внутренними секторами цилиндра. На цилиндр 6 навинчивается снизу полый цилиндр 14, назначение которого- создать гидродинамический подпор, а сверху-полый цилиндр 15, имеющий назначением защитить внутреннее распределительное устройство, схема которого вместе с внещними измерительными приборами указана на фиг. 2. В верхней своей части цилиндр 15 имеет четыре отверстия для вывода наружу рычагов управления 16i (i l, 2, 3) и пятипроводного кабеля 17.
Трубки 13 (фиг, 2) с четными индексами составляют одну водопроводящую систему, а трубки с нечетными индексами-другую такую же систему, соединяющую диаметрально противоположные секторы 3,; цилиндра 6.
Каждая из двух систем имеет с одного конца разветвление, з одну ветвь которого включен сменный эталон сопротивления-фильтр 18; , 2), а другая ветвь проходит через общий для обеих систем кран 19, вращающаяся часть которого 20 укреплена на рычаге управления 16 выходящем из цилиндра 15 наружуКаждая из двух систем трубок дважды проходит через общий восьмерный кран 102 и имеет по две пары электродов 21, расположенных на определенных расстояниях друг от друга, а также по одному отводу 22 (---1, 2), запираемых кранами ИЗ, и 23 и служащих для улавливания и последующего выпуска мелких пузырьков газа, местное скопление которого в живом трубок могло бы нарушить правильность действия прибора.
Восьмерный .. кран 19. четырьмя своими каналами 24 соединяется с одной стороны при помощи трубки 25 с сосудом 26, а с другой стороны через трубку 27 с сосудом 28, Оба сосуда наполнены раствором электролита 29, имеющего удельный вес, равный удельному весу воды или близкий к нему. Один из этих сосудов сообщается с наружным воздухом через отверстие 30 в крышке 31, а другой закрыт поршнем 32, закрепленным на выходящем наружу рычаге управления IGg- служит для промывки электролитическим раствором каналов 24 крана Юз, пробка 202 (фиг. 2) крана lOo поворотная и закрепленная на рычаге своего угфавления 16.J, изображена в поперечном разрезе на фиг. 2 При ее повороте на 180° каждая из четырех пар каналов 24 взаимно меняется местами, и при этом в каждую из четырех трубок 13 вводится по капле электролита. При использовании окрашенной жидкости 29 и прозрачных трубок 13 можно невооруженным глазом определять положение
введенной капли в трубке 13 что имеет значение глазным образом для тарировки прибора, а также для контроля за удалением пузырьков газа и для проверки, не осталось ли в трубках 13 капель электролита 29. Для обеспечения указанного контроля чок жидкости в трубках 13 на время прерывается поворотом крана 202 э 90°. Вообще же применение прозрачных (и в этом случае обычно градуированных) трубок 13 не обязательно.
При установившемся в трубках 13 токе жидкости две из четырех введенных капель электролита будут иметь движение к электродам 21. Из четырех пар кольцевых электродов 2If вделанных в трубки 13j и изготовленных из губчатой платины, тантала или иного металла, .хорошо поглощающего газы; четыре однозначных электрода присоединены к проводу Ь;, а четыре остальных - соответственно к проводам 33 (, 2, 3, 4). Для точности отсчетов необходимы дополнительные серии промежуточных пар электродов 21, к которым присоединяются отводы от тех же проводов ЗЗо и 63. Все эти провода в виде пятижильного кабеля 17 выводятся наружу к клеммам
измерительного прибора, состоящего из четырех гальванометров 34, смонтированных на доске 55. При этом провод ЗЗо предварительно проходит через батарею 36 и переклгочатель о/ направлен.ия тока (он же и выключатель). Возможность периодического изменения направления тока имеет назначением избежать выделения пузырьков газа на электродах.
Магнитная стрелка помещена на штанге и служит для определения азимута положения в скважине прибора.
Варианты конструкции таковы: в приборах упрощенного типа исключается пара вырезов в стенках цилиндра 6 с соответствующими им фильтрами 4g, 4, 4,, 4.., крестообразная перегородка 2 заменяется плоской перегородкой, делящей внутреннее пространство цилиндра 6 на два сектора, исключается система трубок 13,, id с соответствующими четырьмя каналами 24 крана 202, проводами 33 и 33.,
и двумя гальванометрами. Сопротивление-фильтр 182 либо исключается, либо присоединяется к системе трубок i3i, 183, в соответствии с чем у крана 20 либо исключается один из двух каналов, либо через этот канал пропускается ответвление трубки 13j, содержащее фильтр l, а обоим каналам придается форма уширенных вырезов, смещенных взаимно на некоторый угол вращения так, что в зависимости от величины поворота крана 20. 3 свободный ток жидкости в трубке 13 включается сопротивление 18;, или сопротивление IS, или параллельно оба сопротивления. Можно уменьшить вдвое число oVaepcTHH 24 крана 20,2, пропуская через него междузлектродную часть трубок 13. В приборах болев сложной конструкции каналы крана 20 уширяются, делаются наклонными и взаимно смеш,аются на некоторый угол один относительно другого и добавляются еще два канала такого же устройства, в которые пропускаются ответвления трубок 13 и 132, содержащие соответственно сопротивления IS и 18о. При таком устройстве, в зависимости от величины поворота крана 20, последовательно осуществляются следующие комбинации:
1)Трубка S3i заперта, трубка ISj скободиа.
2)В трубку ISj включено сопротивлейие i8;
трубка 130 свободна.
3)В трубку ;3i включено сопротивление 8-.
т.1,ока 13:; заперта.
4)В трубку i3i Еключьно сопротиклениг ISj в трубку 13j включено сопротивление ISj.
5)Трубка 13i зале)-.та; г; трубку 13j включено сопр тиЕление tS.,.
6)Трубка i3i скободнЕ, в трубку i3;i ЕКЛЮчано сопрогивлеииа iSo.
7)Трубка 13 свободна, трубка iS.j заперта. 8 Трубка 13i свлбод; а, трубка IB.i свободг.а.
Кроме того, при выходе из секторов 3, цилиндра И трубки проходят через специальный переключатель, рычаг управления которого выводится наружу, и который позволяет осуществлять по желанию одну из следующих схем соединений:
С А е и а 1. Тру&ка 13j с-едияена с сектором (полостью) 3
-2м.„.-3.1
, i3, ,. . .„ з;
534- „„.Зд
с X е м а 2.
3i соединена с сектором(полостью| Sj
13, ,, „ „V 3j
13, . „ .., 84
134 ,,., 3
Схема 3.
3i соединена с сектором(полостью Sj
13.3 ,, , „„ Зз
13.3
13,
з.-
53,
3i
При желании могут быть установлены дополнительные сопротивления IS, однако- особой необходимости в этом нет.
Прибор может быть использован и при иных схемах соединений трубок, однако необходимости в этом нет, и указанные возможности имеют главное значение при тарировке стандартного образца прибора и при научном изучении действия прибора.
При использовании прибора в полевой обстановке все секторы 3. (,2,
3, 4) и системы трубок заполняются полностью чистой водой, а сосуды 26 и 28-электролитом, причем обращается внимание на полное удаление пузырьков газа. Краны 23з и 24 закрываются, а краны 20 и 20.j находятся в положении, не затрудняющем тока жидкости. Прибор в собранном виде на штанге 38 опускается в скважину на необход.мую глубину, кабель 17 соответственно сматывается с катушки, штанга 38 и рычаги управления надстраиваются. Звенья рычагов управления и штанги присоединяются к рукояткам или иным механизмам управления. Обсадная труба из пункта установки прибора удаляется, и нормальная последовате; ьность замеров по вертикали производится от больших глубин к меньшим. Выжидается время, необходимое для осадки (оплывания) rpyviTa и плотного обхвата им стенок прибора. При наличии грунтового потока, часть его через фильтры 4i устремляется во внутренние секторы 3 цилиндра 6, и создается ток жидкости в системах трубок 13. Малый размер живого сечения трубок 13 по сравнению с приемной поверхностью фильтров 4 увеличивает во много раз видимую скорость этого движения. Поворотом крана 20-: вводят в каждую из
четырех трубок по капле электролита из сосудов 26-28. Две из них, проходя мимо электродов 21, меняют сопротивление электроцепей, что регистрируется по показаниям гальванометров. Зная объем трубок между парами электродов и время прохождения капель электролита, определяют расход воды в каждой из двух систем трубок. .Сравнивая расходы по двум системам трубок, получают возможность судить об относительных скоростях грунтового потока в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а отсюда и об отклонении азимута истинного направления грунтового потока на данном участке скважины от азимута ориентировки прибора на основании соответствующих формул.
Затем производят замеры расходов воды в приборе при включенных последовательно в ток жидкости поворотом крана 20 эталонах сопротивленийфильтрах 18. Замеры расхода воды могут быть выполнены и при иных допускаемых прибором схемах соединения трубок и включениях эталонов сопротивлений. Для определения направления грунтового потока по упрощенной конструкции прибора-с одной системой трубок и одной парой внешних фильтров необходимы повторные замеры при повороте прибора на некоторый угол. При изображенной на чертеже четырехфильтровой конструкции поворот прибора на некоторый угол не обязателен. Имея некоторое количество замеров и зная сопротивления отдельных фильтров, получают возможность определить по соответствующим формулам направления движения грунтового потока, а также скорость, уклон (градиент) его, коэфициент фильтрации грунта на данном участке скважины для данного уклона. Путем сопоставления полученных данных с уже имеющейся гидрогеологической характеристикой данной местности контролируют показания прибора.
Пользование данным прибором затруднено лишь в случае очень плотных и грубо-обломочных пород, не дающих хорощей осадки (оплывания) стенок скважины.
Следует отметить, что вместо контактной системы электросигнализации, характеризующей скорость протекания проникшей в прибор, грунтовой воды по системе прибора, по предложению заявителей, могут быть использованы и гальванопары, достаточной чувствительности, для определения ничтожных скоростей движения воды.
Предмет изобретения.
1.Прибор для определения направления и скорости движения грунтового потока с отсчетом показаний по электросигналам и с использованием в нем фильтра в форме разделенной на секторы камеры, отличающийся применением двух связанных трубопроводами с камерой многозапорных клапанных коробок 19 и 202, из коих коробка 19 служит для изменения скорости движения и степени отфильтрованности грунтовой воды, циркулирующей по прибору, а коробка 202-для подачи через нее из баков 28 и 28 электролита в систему.
2.В приборе по п. 1 применение двух съемных защитных для торцов прибора кожухов Ни 15, из коих кожух 15 снабжен отверстиями для пропуска через них кабеля электросигнальной цепи 17, а также проводов управления камерами 19 и 202 и баком 26.
3.В приборе по п. 1 применение в качестве элемента для замыкания тока гальванопар. к авторскому свидетельству К. В. Бродовицкого и К. В. Петрова Ло 37900
фиг..
