СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯМЕРЗЛЫХ ПОРОД Советский патент 1974 года по МПК E21C37/18 E02F5/30 E21B7/28 

1

Известен стенд для исследования нроцесса разрушения мерзлых нород, в котором предусмотрены емкость для размещения породы, холодильник для ее замораживания и породеразрушающий рабочий орган, воздействуюнгий на замороженную породу.

Однако известный стенд по своим конструктивным особенностя.м имеет ограниченную область применения и, в частности, не может использоваться для исследования процесса разрушения мерзлых пород высокочастотным электромагнитным полем.

Цель изобретения - применение стенда для исследования нроцесса расширения скважин в мерзлых породах высо очастотным электромагнитным полем.

Это достигается тем, что в предлагаемом стенде емкость для размещения породы представляет собой обращенный большим основанием к рабочему органу усеченный конус, на внутренней стенке которого по длине образующей установлены на равном расстоянии друг от друга датчики, регистрирующие уровень электромагнитных колебаний в породе, а хс(лодильник для замораживания породы выполиен в виде съемного трубчатого элемента с двойными стенками, между которыми подается хладагент, расположенного но оси емкости так, что при извлечении его из емкости после за.мораживания породы в ней образуется скважина, необходимая для размепаепия источника электромагнитных колебаний, являющегося рабочим органом.

На чертеже показан предлагаемый стенд с разрезом по А-А.

На раме / стенда усгановлена емкость 2 для размещения породы, выполненная из листового металла в форме усеченного конуса, обращенного большим основанием к рабочему оргаиу 3. По образующей копуса на равных расстояниях один от другого с его внутренней стороны размещены датчики 4, позволяющие Б процессе испытаний определить уровень электромагнитных колебаний в породе, т. е. глубину проникновеиия электромагнитного поля в породу и степень его затухания в зависимости от глубины проникновения в породу. Форма емкости 2 обеспечивает минимальное давление породы на ее стенку, а материал стенки емкости выбран таким, чтобы нолностью экранировать раднопомехн, возникаюпдие при работе рабочего органа 3.

Замораживание породы нронзводится с помощью размещенного по оси емкости 2 холодильника 5, который выполнен из двух концентрично расположенных труб, в пространство .между которыми но трубке 6 подают хладагент, например жидкий азот, обеспечивающий замораживание породы. Предохранительный клапан 7 СЛУЖИТ для отвода испаряющегося хладагента в атмосферу. Центрируется холодильник по оси емкости с помощью выступа на теплоизолирующем основании 8, прикреплепном к съемной крышке 9 в днище емкости 2, и направляющей втулки 10, расположенной в верхней части рамы 1. Для подъема холодильника 5 из емкости 2 служит лебедка //, установленная на раме 1.

Перед подъемом холодильника 5 в полость между его трубами подают нагретую воду по трубке 6 для уменьшения сил сцепления стенки холодильника с замороженной породой и уменьшения усилия, необходимого для его подъема. При извлечении холодил ,-,ника из замороженной породы в ней образуется скважина, необходимая для размещения источника электромагнитных колебаний - рабочего органа 5.

Для предотвращения теплообмена замороженной породы с атмосферой в процессе эксперимента емкость 2 снаружи покрыта теплоизоляцией 12. Загрузка емкости 2 породой осуществляется элеватором 13, к основанию которого порода подается по течке 14. Необходимый минеральный состав породы и заданпую влажность обеспечивают до ее загрузки в емкость 2. Температуру породы измеряют с помощью датчиков 15, установленных по всему объему породы на различных расстояниях как от днища емкости 2, так и от ее оси, например, по траекториям двух спиралей: нисходящей и восходящей. Измерительные приборы, предназначенные для регистрации температуры породы и параметров электромагнитного поля, установлены па пульте 16 и проводниками 17 соединены с датчиками 4 и 15. Измерение механических нагрузок на рабочем органе 3 производят с помощью торсионного динамометра и манометра (на чертеже не показаны), соединенных с гидросистемой подачи рабочего органа 3.

Стенд работает следующим образом.

Для загрузки емкости 2 породой включают элеватор 13. По мере заполнения емкости 2 укладывают датчики 15 и соединяют их проводниками 17 с пультом 16. После заполнения емкости 2 породой выключают элеватор 13 и по трубке 6 подают хладагент в холодильник 5. По достижении необходимой температуры в массиве породы в холодильник 5 подают теплоноситель, при этом порода снаружи у стенки холодильника начинает оттаивать. Не допуская глубокого оттаивания породы, снимают трубку 6, включают лебедку // и поднимают холодильник до полного выхода его из массива породы, при этом в породе по оси емкости 2 формируется скважина. Затем

снимают крышку 9 вместе с теплоизолирующим основанием 8 и отводят в сторону трубку б.

После выполнения указанных операций

5 стенд готов к испытаниям рабочего органа 3, который включают и подают в скважину. Одновременно включают приборы па пульте 16. По мере продвижения рабочего органа 3 по скважине регистрируют показания приборов

10 на пульте. Отделенная от массива порода огводится по течке 14 к ос юванию элеватора 13.

При необходимости повторения эксперимента с породой того же минералогического

5 состава опускают рабочий орган 3 и холодильник 5 в исходное положение, прикрепляют крышку 9 к днищу емкости 2 так, что выступ па теплоизолирующем основании 8 входит в отверстие холодильника, далее присоединяют трубку 6 к холодильнику 5 и удаляют из пего теплоноситель. Затем включают элеватор 13 и заполняют породой полость, образованную в массиве породы в результате воздействия рабочего органа 3. Все последующие

5 операции ВЬШОЛНЯЕОТ в том же порядке.

При переходе к экспериментам с породой иного минералогического состава весь объем породы размораживают и удаляют через окно в днище емкости 2, для чего снимают 0 крышку 9.Предмет изобретения

Стенд для исследования процесса разруше5 ПИЯ мерзлых пород, содержащий емкость для раз.мещения породы, холодильник для ее замораживания и породоразрушающий рабочий орган, воздействующий на замороженную породу, отличающийся тем, что, с пелью применения стенда для исследования процесса расширения скважин в мерзлых породах высокочастотным электромагнитным полем, емкость для размещения породы представ.тяет coGoii обращенный большим основанием к рабочему

5 органу усеченный конус, на внутренней стенке которого по длине образующей установлены на равном расстоянии друг от друга датчики, регистрирующие уровень электромагнитных колебаний в породе, а холодильник для

замораживания породы выполнен в виде съемного трубчатого элемента с двойными стенками, между которыми подается хладагент, расположенного по оси емкости так, что при извлечении его из емкости после замораживания породы в ней образуется скважина,

3 необходимая для размещения источника электромагнитных колебаний, являющегося рабочим органом.

А-А

/ж