Устройство для измерения углов наклона скважин Советский патент 1981 года по МПК E21B47/02 

1. . Изобретениеотносится к горной промышленности и может быть применено для определения кривизны как восходящих, так и нисходящих скважин.

Известно устройство для измерения угла наклона скважины, содержащее корпус, укрепленный на карданном подвесе магнитный маятник и преобразователь угла наклона, снабженное двумя феррозондами, которые установлены на продольной оси корпуса и под магнитным маятником l3.

Недостатками устройства являются измерение угла наклона скважин только в одной плоскости, что не позволяет определить положение скважин в пространстве, невозможность точного измерения угла наклона скважин в рудном массиве с высокой степенью намагниченности, тал как маятник имеет магнитную восприимчивость, а также зависимость в значительной мере точности показаний устройства от колебания напряжения в питающей сети.

Известно также устройство, содержащее корпус, магнит, вращающуюся раму, опору маятника и маятник, выполненный в виде системы из трех стержней, находящихся в одной плоскости и жестко связанных концами у оси качания 2.

Недостатками этого устройства являются ограниченный диапазон измерений углов, так как оно позволяет измерить направления только пологонаклонных скважин, измерение угла наклона скважин только в одной плоскости, что не позволяет определить по10ложение скважин в пространстве, погрешность измерения угла наклона скважин в рудном массиве с высокой степенью намагниченности, а также влияние на точность показаний устройISства колебаний напряжения в сети.

Известно устройство для измерения угла наклона вертикальных скважин, содержащее корпус, представляющий две взаимно перпендикулярные стойки,

20 к каждой из которых прикреплены маятники с ферромагнитным грузом, связанные с записывающим устройством и )1еханизмом регистрации, а также электромагниты з .

25

Недостатками указанного устройства являются ограниченный диапазон измерений углов, так как оно позволяет определять местонахождение измеряемой точки только в вертикальных скважинах, наличи на каждой стойке дополнительных маятников и электромагнитов, усложйяющих конструкцию устройства, а также увеличивающих его размеры.

Цель изобретения - расширение диа пазона измерения углов наклона и повышение точности определения кривизны скважин.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения угла наклона вертикальных скважин, содерЖсццем кожух, корпус, состоящий из двух взаимно перпендикулярных стоек с маятниками и планками с ферромагнитными грузами, электромагнит и записывающий механизм, маятники выполнены в виде дисков с дебалансами, центр колебания которых размещен в их геометрическом центре, при этом каждый диск снабжен угловой шкалой, а планки с ферромагнитными грузами расположены напротив электромагнитов и центров дисков со стороны расположения их шкал. I

Кроме того, каждая планка снабжена биметаллической пластинкой с электроспиралью и пером.

.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вертикальный разрез, на фиг.2 - принцип измерения углов наклона скважин.

Устройство состоит из кожуха 1, внутри которого расположен корпус 2, состоящий из двух взаимно перпендикулярных стоек 3. К каждой стойке прикреплен маятник в виде диска 4, снабженный угловой шкалой 5. Диск имеет дебаланс б, причем дебаланс укреплен на внутренней стороне диска 4 таким образом, что центр тяжести дебаланса соответствует-отметке 90° на угловой шкале 5. На диске 4 при помощи гайки 7 закрепляется регистрационная карточка 8. Для того, чтобы диск 4 свободно вращался вокруг своей оси, ось диска 9 посажена на подшипник 10. Кроме того к ка5вдой стойке 3 крепятся электромагнит 11 и планка 12 с. пером 13 и ферромагнитным грузом 14. Планка 12 располагается напротив диска 4 и посредством пружин 15 подпружинена к стойке 3, а ферромагнитный груз 14 находящийся на планке 12,- напротив .электромагнита 11. К планке 12 прикреплена биметаллическая пластинка 16 с электроспиралью 17 и пером 18, причем ,для прогибания биметаллической пластинки 16 в планке 12 предусмотрена прорезь 19. Перо 13- планки 12 и перо 18 биметаллической пластинки 16 находятся на одной линии, являющейся одновременно осью симметрии планки, пластинки и скважины и пересекающей ось диска 9. Кожух 1 и корпус 2 имеют отливы 20, снабженные резьбой для подсоединения к ним штанг (Гне показаны),.. и отверстия 21,через которые пропускается кабель, служащий для подвода электроэнергии.

Кожух 1 устройства и штанги снабжены специальными метками, совпадающми с одной из плоскостей вращения дисков. Это дает возможность правиль сориентировать устройство при измерении требуемых углов наклона скважины.

Устройство работает следующим образом.

Закрепленное на штанге устройство посылается в скважину, затем штанги постепенно наращивают. Остановив устройство в измеряемой точке скважины, расстояние до которой определяют с помощью штанг, имеющих известную длину, выдерживают время, необходимое для того, чтобы дебалансы 6 дисков 4 под воздействием гравитационных сил заняли положение, при котором их центр тяжести направлен строго вертикально вниз. Следовательно, угловая шкала 5, расположенная на диках 4, соответственно ориентируете так как отметка 90 на ней совпадает с центром тяжести дебалансов 6, Затем подается напряжение на электромагниты 11, которые притягивают планки 12 с ферромагнитными грузами 14. Перья 13, расположенные на планках 12, прижимаются к регистрационным карточкам 8 и оставляют на них точки 22.

В дальнейшем по мере наращивания аттанг производят измерение углов наклона скважин аналогичным образом, периодически ставя контрольные точки пером биметаллической пластинки. Для этого подается напряжение на электроспирали 17, которые нагревают биметаллические пластинки 16, вследствие чего последние прогибаются в сторону дисков 4. Перья 18, закрепленные на пластинках 16, прижимаются к регистрационным карточкам 8, оставляя на них точки 23,

После извлечения устройства из скважины из него вынимают регистрационные карточки, на которых проставлены точки, соответствующие углам наклона-о исХ кважины.

Зная направление выработки, расстояние до измеряемых точек и углы наклона скважины в этих точках, строят истинное положение скважины в рудном Массиве.

Для измерения углов наклона восходящих скважин штанги подсоединяются к отливу 20 корпуса 2, а для измерения нисходящих скважин - к отливу 20 кожуха 1.

Предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон углов измерения за счет расположения угловой шкалы на окружности. Точность определения кривизны скважины повышается, так как устройство позволяет измерять углы наклона скважин как наклонных, так и вертикальных, так ка на результаты измерения не оказывае влияния ни высокая степень- намагниче ности рудного массива, ни колебания напряжения питающей сети. Определение истинного положения взрывных скважин в отбиваемом рудном массиве дает возможность откорректировать параметры взрывной отбойки, что позволяет улучшить дробление отбиваемого рудного массива и уменьшить расход взрывных веществ на первичную отбойку. Правильно выбранные с помощью предлагаемого устройства параметры буровзрывных работ дают возможность уменьшить выход негабаритных кусков руды, а следовательно, расход ВВ на вторичное дробление, улучшить работу всей технологической цепи шахты. Экономический эффект от внедрения устройства зависит от величины отклонения взрывных скважин от проектного положения, которая в кгокдо конкретном случае разная, так как за висит от физико-механических свойств рудного массива, угла наклона скважин, точности забуривания, направления распределения главных напряжеНИИ горного давления в массиве и дру гих факторов. Формула изобретения 1.Устройство для измерения углов наклона скважин, включающее кожух, корпус, состоящий их двух взаимно перпендикулярных стоек с маятниками и плайками с ферромагнитными грузами, электромагнит и записывающий механизм, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения углов наклона и повышения точности измерений, маятники выполнены в виде дисков с дебалансами, центр колебания которых размещен в их геометрическом центре, при этом каждый диск снабжен угловой шкалой, а планки с ферромагнитными грузами расположены напротив электромагнитов и центров дисков со стороны расположения их шкал. 2.Устройство по П.1., о .т л ичающееся тем,что, с целью нанесения контрольных точек, каяодая планка снабжена биметаллической пластиной с злектроспиралью и пером. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 492649, кл. Е 21 В 47/02, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 272228, кл. Е 21 В 47/02, 1970. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке №2573858/03, кл. В 21 В 47/02, 1978 (|прототип).