Скважинный деформограф Советский патент 1979 года по МПК G01V1/16 

(54) СКВАЖИННЫ.Й ДЕФОРМОГРАФ

И.чобретение относится к области геофизического приборостроения и предназначено для измерения объемных деформаций земной поверхности с целью прогноза землетрясений. Известен деформограф 1, состоящий из суперинварной проволоки, укрепленной .между двумя фиксированными точками, на.ходящимися одна от другой на расстоянии 20 м, в середине проволоки подвешен груз весом 350 г. Изменение расстояния между двумя точками вследствие деформации земной поверхности приводит к вертикальным движениям груза, движение груза через бифилярный подвес передается на зеркало. Регистра П.ИЯ смещения светового блика, отраженного от зеркала, ведется оптическим способом. Недостатком этого деформографа является то, что он предназначен для измерения только одной составляющей деформаций. Известен также деформо1раф тоящий из кварцевой трубы длиной 26 м, один конец которой закреплен на проводе, второй конец свободен, а его смещение относительно породы при помощн индуктивного датчика смещений регистрируется га,пьванометрическим способом. Недостатком этого устройства яв.ляется то, что он позвскляет. получить сведения о деформациях земной поверхности по одной составляющей, поэтому для определения объемных деформаций необходимо иметь три деформографа. Это является недостатком всех однокомпонентных деформографов в случае поисков предвестников землетрясений. Целью изобретения является повыщение точности измеренияза счет осуществления объемных измерений деформации земной поверхности. Цель достигается тем, что емкостной датчик размещен в металлическом цилиндрическом гермет ипюм корпусе, заполненном нейтральной жидкостью и снабженном герметичным краном и жестко закрепленными на его внешней поверхности анкерными щипами, причем одна пластина датчика через изолятор связана с монтажной рамой жестко, вторая пластина также через изолятор связана с монтажной рамой посредством герметизированного пустотелого подпружиненного сильфона, сама же монтажная рама при помощи четырех цилиндрических пружин, расположенных взаимно перпендикулярно в одной плоскости, подвешана к корпусу деформографа.

На чертеже представлена схема устройства.

Прибор состоит из герметичного цилиндрического корпуса из нержавеющей стали 1 с герметичным краном 2 и жестко закрепленными на внешней поверхности корпуса анкерными шипами 3, емкостного датчика 4, изоляторов 5, герметизированного пустотелого сильфона 6 с пружиной 7, монтажной рамы 8 емкостного датчика, пружин подвеса 9 монтажной рамы, регистратора 10, герметизированного разъема 11, нейтральной жидкости 12.

В корпус деформографа через герметизированный кран заливается нейтральная жидкость, попавшие в жидкость пузырьки воздуха эвакуируются вакуумным насосом, кран закрывается. Прибор опускается на дно скважины, пространство между стенками скважины и деформографа заливается эпоксидной смолой. Затвердевшая смола жестко связывает корпус прибора с окружающей породой. Для увеличения прочности связи предусмотрены анкерные шипы. Обеспечивается питание емкостного датчика и на выход емкостного датчика подключается регистратор.

Устройство работает следующим образом.

Деформация окружаюшей породы передается жестко скрепленному с ней корпусу деформографа. Корпус прибора деформируется. Жидкость практически несжимаемая, поэтому изменению объема корпуса деформографа будет соответствовать такое же изменение объема герметизированного пустотелого сильфона. В зависимости от знака деформации сильфон будет сжиматься или растягиваться, при этом будет смещаться пластина емкостного датчика, жестко связанная с сильфоном. Регистратор будет регистрировать изменение сигнала. Величина деформации породы пропорциональна величине сигнала.

Коэффициент усиления деформации сильфоном прямо пропорционален объему корпуса деформографа и обратно пропорционален объему сильфона.

При диаметре корпуса деформографа 100 мм, высоте его 1000 мм, диаметре сильфона 20 мм, высоте его 20 мм коэффициент усиления деформации сильфоном будет раравен 1250

jO X 1000

Таким образом, данный деформограф дли ною в 1 м будет иметь такую же чувствительность, какую имеют известные деформографы, если бы длина их щтанги была равна 1250 м. Преимущество предлагаемого деформографа очевидно.

Данный деформограф интегрирует деформации по всему объему корпуса, в то время как известные деформографы интегрируют деформации лищь по одной составляющей. Если деформация породы происходит в азимуте, перпендикулярном азимуту расположения деформографа, то известные щтанговые деформографы не будут ее регистрировать; предлагаемый деформограф регистрирует деформации в любом азимуте. Это является также существ ным преимуществом предлагаемого дефор ографа.

Три скважинных деформографа, размещенные в вершинах треугольника со стороной в 5-6 км, с достаточной точностью определят азимут очага деформации или очага предполагаемого землетрясения. Если на некотором удалении от первой группы деформографов расположить по той же системе еще три деформографа, можно определить и эпицентр предполагаемого землетрясения, который будет в точке пер.есечения азимутов.

Так как жидкость имеет значительный температурный коэффициент объемного расширения, изменения температуры в точке размещения деформографа могут значительно исказить его показания. Поэтому деформограф необходимо устанавливать на такой глубине, где сезонные изменения температуры практически равны нулю.

Формула изобретения

Скважинный деформограф, содержащий емкостной датчик с монтажной рамой и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет осуществления объемных измерений деформаций земной поверхности, емкостной датчик размещен в металлическом цилиндрическом герметичном корпусе, заполненном нейтральной жидкостью и снабженном герметичным краном и жестко закрепленными на его внеьйней поверхности анкерными щипами, причем одна пластина датчика через изолятор связана с монтажной рамой жестко, вторая пластина также через, изолятор связана с монтажной рамой посредством герметизированного пустотелого подпружиненного сильфона, сама же монтажная рама при помощи четырех цилиндрических пружин, расположенных взаимно перпендикулярно в одной плоскости, подвешена к корпусу деформографа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

с. 97-98. протитип.

10