Устройство для измерения деформаций на стенках скважин Советский патент 1981 года по МПК E21B47/00 E21C39/00 

(54) УСТЮЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ НА СТЕНКАХ

СКВАЖИН

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для измерения деформаций на стенках скважин, пробуренных в горных породах.

Й13работано много устройств для измерения деформации на исследуемой поверхности, в конструкции которых передача деформации от исследуемого материала к измерительному тензорезистору осуществляется за счет сил трения, возникающих при прижатии тензорезйсторов к исследуемой поверхности, чем достигается большая экономия тензорезисторов и увеличивается производительность измерений 1.

Недостаток этих устройств - ненадежность прижатия тензорезисторов к стенкам скважин.

Известно также устройство для измерения деформаций на стенках скважин, включающее корпус, крышку, уплотняющую манжету, натяжную гайку, распорный узел, прижимные сегменты с цилиндро-конической поверхностью, резиновые прокладки и тензорезисторы, расположенрые на прижимных сегментах 2.

Недостатком этого устройства является то, что прижатие тензорезисторов осу ществляется

за счет )шругих сил изгиба лепестков конусной цанги при ее перемещении вдоль направляющей. Однако для обеспечения регулирования номинального усилия прижатия тензорезисторов к стенкам скважины в такой конструкции необходимо знать фактический диаметр скважины в местах установки устройства и пользоваться та|зировочными кривыми контрольного тензорезистора на соответствующий диаметр.

10

Опыт бурения измерительных скважин в горных породах показывает, что их диаметр меняется как по глубине измерительной скважины в зависимости от наличия встречаемых

15 включений, так и от места к месту в горном массиве, т.е. для использования предварительной тарировки контрольного тензорезистора в большинстве случаев необходим не менее сложный, чем измерительное устройство,

20 прибор для измерения фактического диаметра скважины в месте установки устройства, что требует дополнительных затрат времени и средств.

Цель изобретения - обеспечение контроля егисгрируюшим прибором и регулирования номинального усилия прижатия тензорезисторов к стенкам скважины.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено центрирующим стержнем, конусной втулкой, свободно установленной на нем с возможностью контактирования с конусной поверхностью прижимных сегментов, шайбами с электрическими контактами для соединения с регистрирующим прибором, Щ1линдрической пружины, ограниченной с торцов посредством шайб, упомянутых, выше, толкатеями и подшипником для передачи усилю от натяжной гайки через толкатель и пружкну к конусной втулке, при этом пружина, подшипник и натяжная гайка установлены на центрирующем стержне, а натяжная гайка имеет возможность перемещения вдоль него,

Такая конструкция устройства позволяет создавать номинальное усилие прижатия тензорезисторов в момент замьшания электрических контактов независимо от первоначального фактического диаметра скважины в месте установки устройства.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - сечения А-А и Б-Б на фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса 1, крышки 2, центрирующего стержня 3 и прижимных сегментов 4. На прижимные сегменты одет резиновый чехол 5, на который наклеены прижимные резиновые прокладки 6 с тензорезисторами 7, прикрепленными по определенной схеме. На центрирующем стержне 3 свободно асажены конусная втулка 8, цилиндрическая пружина 9 с ограничительными шайбами 10 и 11, упорный подшипник 12 в корпусе 13 и навинчена натяжная гайка 14. Ограничительные шайбы 10 и И снабжены электрическими контактами 15 и 16, изолированными от шайб и электрически соединенными с регистрирую1Цим прибором посредством кабеля.

В корпусе 1 просверлены четыре отверстия: одно - для кабеля 17, два - для толкателей 18 и одно - для ввинчивания центрирующего стержня 3. Уплотняющие манжеты 19, 20, 21 7 22 и гайки 23 и 24 служат для гидроизоляции той части скважины, в которой производится измерение деформаций.

Электрические контакты 25 на прижимных сегментах служат для соединения тензорезисторов с кабелем.

Устройство работает следующим образом.

В исходном, положении диаметр устройства в сечении А-А меньше диаметра измерительной скважины миллиметров на пять. При помощи досьшочной штанги устройство досыла- , ется по скважине до устья измерительной

скважины и вставляется в нее. При помощи этой же досьшочной штанги вращается натяжная гайка 14, в результате чего она перемещается вдоль центрирующего стержня 3 и перемещает соответственно подшипник 12 с корпусом 13, толкатели 18, ограничительные шайбы 10 и 11, пружину 9 и конусную втулку 8. Перемещение втулки 8 вдоль центрирующего стержня 3 выдвигает прижимные сегменты с тензорезисторами к стенкам скважины. Как только тензорезисторы прикоснутся к скважине, начнет сжиматься пружина 9 и сближать ограничительные шайбы 10 и II и электрические контакты 15 и 16. Вращение Натяжной гайки 14 продолжается до тех. пор, пока не произойдет соприкосновение электрических контактов 15 и 16 между собой, что будет зарегистрировано на приборе. В таком состоянии усилие прижатия будет соответствовать заданному номинальному значению. Вращением натяжной гайки в ту или другую сторону можно регулировать усилие прижатия, поддерживая его номинальное значение.

Проведены лабораторные испытания опытного образца устройства.

В образце из органического стекла кубической формы с длиной ребра 150 мм в центре одной из грани сверлится сквозное отверстие диаметром 46 мм. К стенкам скважины в одной ее половине по длине клеят тензорезисторы по такой же схеме, что и на устройстве. В другой половине устанавливают устройство. Образец нагружается на прессе. После каждой ступени нагрузки снимаются отсчеты по приклеенным тензорезисторам и тензорезисторам устройства.

Полученные результаты сопоставлялись между собой. Сопоставление показало, что при создании минимального усилия прижатия тензорезисторов к стенкам скважины расхождения между приклеенными и прижатыми тензоре-, зисторами не более 5%; при усилиях прижатия тензорезисторов, меньших номинального, были случаи даже полного проскальзывания прижатых тензорезисторов; при усилиях прижатия тензорезисторов, больших номинального, тензорезисторы разрьгеались и выходили из строя.

Технические преимущества предлагаемого изобрете1пш заключаются в том, что в связи с возможностью создания контроля и регулирования номинального усилия прижатия тензорезисторов к стенкам скважины без предварительного замера ее диаметра повышается точность измерения деформации, улучшается качество проведения трудоемких шахтных зкспериментальных работ и увеличивается их производительность.

Формула изобретения

Устройство для измерения деформаций на стенках скважин, включающее корпус, крьпику, уплотняющую манжету, натяжную гайку, распорный узел, прижимные сегменты с цилиндро-конической поверхностью, резиновые прокладки н тензорезисторы, расположенные на прюютмных сегментах, отличающееся тем, что, с целью обеспечения контроля регистрирующим прибором и регулирования номинального усилия прижатия тензорезисторов к стенкам скважины, устройство снабжено центрнр)тощим стержнем, конусной втулкой, свободно установленной на нем с возможностью контактирования с конусной поверхностью прижимных сегментов, шайбами с злектрическнми контактами для соединения с регистрирующим прибором, ци. линдрической пружиной, ограниченной с тор834346

цов посредством шайб, упомянутых выще, толкателями н подшипником для передачи усилия от натяжной гайки через толкатель и пружину к конусной втулке, ври зтом пру5 жина, подщнпвнк и натяжная гайка установлены на центрирующем стержне, а натяжная гайка имеет возможность перемещения вдол него.

toИсточники информации,

принятые во внимание при экспертизе

15 и автоматика. ЦНИЭИуголь, 1971, вьщ. 4(133)

20 Новосибирск, 1978, с. 91 (прототип). fff /3 f

бгб

fi.e