Устройство для измерения радиальных деформаций скважин Советский патент 1980 года по МПК E21C39/00 

1

Изобретение относится к горной промышленности.

Известно устройство для измерения радиальных деформаций скважин, состоящее из корпуса, в котором размещены консольные балки с тензорезисторами и измерительные опоры. Корпус снабжен подвижной подпружиненной головкой с фиксатором и с гнездами для измерительных опор. Фиксатор выполнен в виде винтовой пары и соединяет подвижную головку с корпусом 1.

Недостатком указанного устройства является ограниченная точность измерений, обусловленная отсутствием средств для определения расположения осей измерительных опор по отношению к осям скважины, а следовательно, и определения направления действующих деформаций.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет определения не только величины, но и направления деформаций, действующих на скважины со стороны горного массива и полностью определяющих истинное поле напряжений массива.

Это достигается тем, что предложенное устройство снабжено указателем положения осей измерительных опор в скважине, выполненным в виде цилиндрической втулки с внутренней герметичной кольцевой камерой в которой размещены подвижный жидкий электроконтакт и два неподвижных электрода, установленные по обе стороны от вертикальной оси цилиндрической втулки.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 дан разрез А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из цилиндрического

10 корпуса 1, внутри которого под углом 120° одна к другой закреплены три консольные упругие балки 2 с тензорезисторами 3, наклеенными вблизи мест заделки балок. Корпус 1 соединен с подвижной цилиндрической головкой 4 посредством фиксатора, выполненного в виде винта 5, пропущенного в отверстие головки и ввернутого в резьбовое отверстие, расположенное в передней части корпуса. Между корпусом 1 и цилиндрической головкой 4 размещена пружина 6. В

20 теле подвижной цилиндрической головки 4 имеются гнезда для измерительных опор 7, передающих радиальные смещения стенок скважины на консольные балки. Каждая измерительная опора расперта между пружиной 8 и гайкой 9, ввернутой в подвижную цилиндрическую головку. Нижняя часть каждой измерительной опоры 7 проходит через продольные пазы 10 в корпусе устройства и находится в контакте с соответствующей консольной балкой 2, а верхняя часть опоры 7 упирается при измерениях в стенку скважины. Величина поджатия и распора опоры 7 регулируется гайкой 9. Корпус прибора снабжен полым хвостовиком 11, предназначенным для навинчивания установочных штанг при монтаже прибора в скважине. На наружную поверхность корпуса нанесена шкала 12, по которой определяют расстояние от места заделки консольных бал.ок 2 до измерительных опор 7. Отверстие 13 в корпусе служит для вывода проводов от тензорезисторов и присоединения их к отсчетной станции (не показана).

На хвостовой части корпуса 1 расположен указатель положения осей измерительных опор 7 в скважине, выполненный в виде цилиндрической втулки 14 с кольцевой герметичной камерой 15, в нижней части которой установлены два неподвижных электрода 16 и подвижный жидкий электроконтакт 17 (например, ртутный). Последний соединяет неподвижные электроды, изолированные провода 18 от которых пропушены в отверстие 13 корпуса и присоединены к индикаторному прибору (не показано), фиксирующему заданное положение устройства в скважине, а именно только такое, при котором при установке прибора вертикальная ось X-X измерительной скважины и цилиндрической втулки 14 совпадает с положением одной из измерительных опор 7, а две другие измерительные опоры 7 расположены под углом 60° каждая по отношению к вертикальной оси X-X втулки 14 и скважины. Неподвижные электроды 16 размещены в кольцевой камере 15 по обе стороны от вертикальной оси втулки 14.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от крепости горных пород, а следовательно, и ожидаемых радиальных деформаций стенок скважины измерительные опоры с пружинами 8 и регулировочными гайками 9 перемещают в пазах 10 головки 4 винтом 5 и, пользуясь шкалой 12, устанавливают на требуемом расстоянии от места заделки балок 2 с тензорезисторами 3,

задавая таким образом требуемый диапазони точность измерения деформаций скважины. Затем с помощью хвостовика 11 и указателя положения осей измерительных опор 7 устройство устанавливают в скважине и

ориентируют так, чтобы вертикальная ось X-X скважины совпала с осью одной из измерительных опор. Для этого корпус 1 совместно с головкой 4 и цилиндрической втулкой 14 поворачивают так, чтобы подвижный жидкий электроконтакт 17 внутри

кольцевой герметичной камеры 15 переместился под воздействием силы тяжести и замкнул неподвижные электроды 16, что будет зафиксировано индикаторным прибором. Изменение напряженного состояния горного массива вызовет радиальные деформации стенок скважины, что приведет к смещению измерительных опор, которые сдеформируют консольные балки 2. Величина прогиба балок фиксируется тензорезисторами 3, подключенными к отсчетной станции. По данным измерений можно с высокой точностью определить не только величину, но и направление главных осей деформаций в плоскости, перпендикулярной к скважине и характеризующих искомое поле напряжений массива горных пород в месте

измерения.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения радиальных деформаций скважин по авт. св. № 609894, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено указателем положения осей измерительных опор в скважине.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указатель положения осей измерительных опор в скважине выполнен в виде цилиндрической втулки с герметичной кольцевой камерой, в которой размещены подвижный жидкий электроконтакт и два неподвижных электрода, установленных по обе стороны от вертикальной оси цилиндрической втулки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 609894, кл. Е 21 С 39/00, 1978. 6

- -+/2

Т

ю