Глубинный батометр Советский патент 1978 года по МПК G01N1/10 

1

Изобретение относится к области устройств для взятия проб в жидком состоянии, а более конкретно к области устройств, обеспечивающих возможность взятия нробы с нескольких уровней, и может быть использовано в качестве устройства для отбора пробы из глубинных скважин.

Известны устройства для отбора проб воды из скважин, пробуренных в земной коре. Одним из таких устройств является батометр вакуумный трехлитровый РР-4, имеющий одну камеру, работающий за счет вакуума, создаваемого в камере. Максимальная глубина отбора проб не превыщает 20 мм. Для использования в глубинных скважинах этот прибор непригоден.

Известен также пробоотборник для жидкостей, состоящий из погружаемых в жидкость и соединенных между собой через клапан пробоотборной емкости и пневмонасоса, выполненного в виде U-образной трубы с эластичным порщнем в виде щара. Глубина отбора пробы с помощью такого прибора также ограничена, так как проба подается на поверхность. Кроме того, прибор имеет значительные габариты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является глубинный батометр, содержащий баллон с впускными

клапанами, соединенными с принудительными приводами.

Недостатками такого устройства являются длительный срок измерения параметров проб но высоте и больщие его габариты.

Цель изобретения заключается в сокращении сроков измерения нроб и уменьщении габаритов батометра.

Это достигается за счет выполнения баллона в виде ряда герметичных, изолированных одна от другой камер, снабженных расположенными в их верхней части выпускными клапанами, соединенными с принудительными приводами, размещенными в нижних частях камер.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Глубинный батометр выполнен в виде стального баллона, составленного из отдельных камер 1, 2, 3. Каждая камера 1, 2, 3 состоит из оболочек 4, 5, 6, имеющих днища 7 и 8. Каждое днище выщележащей камеры служит крыщкой для нижележащей камеры. Исключение, естественно, составляют самая верхняя камера 1 и самая нижняя камера 3. Верхняя камера 1 несет крыщку 9, а нижняя камера 3 имеет днищем груз 10. Нижняя камера 3 подсоединяется к конуснуму грузу 10 с помощью центрального болта

И, который продевается из внутренней полости второй камеры 2 через центральное отверстие в ее днище и ввинчивается в резьбовое отверстие, расположенное по оси конусного груза 10. Герметичность камеры 3 обеспечивается с помощью прокладок 12, 13 и 14. В головке болта 11 выполнено резьбовое отверстие, в которое ввинчивается следующий болт 15, монтирующий камеру 2, которая образуется аналогично камере 3. Ее герметичность обеспечивается прокладками 16, 17. Так же собирается и верхняя камера 1, герметичность которой обеспечивается прокладками 18 и 19. Центральный болт 20 верхней камеры 1 имеет кольцо 21, к которому подвешивается батометр при опускании в скважину. Каждая камера имеет впускной и выпускной клапаны. Впускной клапан расположен в нижней части камеры, а выпускной в верхней. Впускной клапан прикрывает впускной патрубок 22 и связан с принудительным приводом, состоящим из тарелки 23 и прикрепленной к нему прокладками 24, выполненной из мягкой резины. Тарелка 23 впускного клапана прикреплена к концу коромысла 25, которое в средней части с помощью оси установлено на опоре 26. Верхний конец коромысла 25 несет тарелку 27 выпускного клапана, расположенную против Г-образного отростка 28 выпускного патрубка 29. К тарелке 27 выпускного клапана прикреплена прокладка 30 для обеспечения герметичности клапана в закрытом состоянии. Конец коромысла 25, расположенный против впускного клапана, поджат пружиной 31 к впускному патрубку. Сила поджатия регулируется винтом 32, укрепленным на бобышке 33. Клапаны и механизмы поджатия клапанов во всех камерах выполнены совершенно одинаковыми (механизмы поджатия клапанов во всех камерах, кроме нижней камеры 3, на чертеже условно не показаны). Отверстие выпускного патрубка, расположенное снаружи батометра, имеет внутреннюю резьбу для подсоединения щланга от компрессора (на чертеже не показан), закачивающего внутрь батометра сжатый воздух.

Глубинный батометр работает следующим образом.

Определяется максимальная глубина опускания батометра, количество и глубина горизонтов, с которых необходимо отобрать пробы, и давление воздуха в каждой камере батометра (оно может быть одинаковым или разным для каждой камеры). На основании этих данных отбирается необходимое количество камер батометра и в каждой с помощью винта 32 устанавливается необходимое поджатие пружины, обеспечивающее открывание

клапана на заданном горизонте при опреде

ленном внешнем гидравлическом давлении. Эта работа обеспечивается тем, что винт градуирован в мерах водяного столба. Затем завинчиваются болты 11, 15 и 20, после чего батометр готов к использованию. За кольцо 21 батометр крепится к тросу (на чертеже не показан) и опускается в скважину на максимально заданную глубину, а затем поднимается на поверхность. При этом каждая камера батометра автоматически открывается водой, взятой из горизонта, на который настроена клапанная система данной камеры. Для уяснения этого процесса рассмотрим

работу одной камеры, например камеры 3. Допустим, эта камера настроена на взятие пробы воды с горизонта в 200 м, при этом исследуемая скважина полностью заполнена водой. В камеру 3 закачивается воздух, создающий в камере давление, например, в 10 атм. Тогда пружина 31 должна быть настроена на 100 м водяного столба. В этом случае клапан откроется при заглублении в воду на 200 м. При открывании клапана давление воды на уровне впускного патрубка 22 оказывается больше давления на уровне выпускного патрубка 29 за счет разности высот расположения этих патрубков. Поэтому через патрубок 22 в камеру 3 поступает вода, которая сжимает находящийся в нем воздух до тех пор, пока его давление не сравняется с давлением воды на уровне патрубка 22. Однако при этом давление воздуха превышает давление воды на уровне патрубка 29, и воздух выходит через патрубок 29 (выпускной патрубок открывается одновременно с впускным, так как клапаны связаны одним коромыслом 25). Эти условия сохраняются в камере до ее полного заполнения водой.

Предложенный батометр позволяет за один технологический цикл (опускание - подъем) автоматически отобрать пробу с нескольких заданных горизонтов, что экономит много времени.

Формула изобретения

Глубинный батометр, содержащий баллон с впускными клапанами, соединенными с нринудительными приводами, отличающийся тем, что, с целью сокращения сроков измерения проб и уменьшения габаритов батометра, баллон выполнен в виде ряда герметичных, изолированных одна от другой камер, снабженных расположенными в их верхней части выпускными клапанами, соединенными с принудительными приводами, размещенными в нижних частях камер.