Устройство для формирования образцов из увлажненной глинистой породы Советский патент 1982 года по МПК G01N1/28 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ ИЗ УВЛАЖНЕННОЙ ГЛИНИСТОЙ ПОРОДЫ

1

Изобретение относится к области исследования химических и физических свойств веществ, в частности для формирования образцов, и может быть использовано в горнодобывающей промышленности и инженерной геологии. .

Известно устройство для изготовления образцов, содержащее корпус, фильтрующую систему.

Корпус выполнен с конической внутренней поверхностью, в которую входит разъемная по образующей пробка со сквозным цилиндрическим отверстием. С торцовых сторон корпуса с пробкой установлены перфорированные фильтрующие элементы, которые поджимаются крышками, имеющими полость, и сквозные осевые отверстия, служащие для подвода или истечения раствора D 1

Это устройство может быть применено для формирования глинистых образцов с использованием загружающего устройства. Полученные образцы имели

бы структуру, отличную от структуры природных кернов, так как фильтрующие элементы расположены перпендикулярно оси устройства, при котором отжатие флюида происходит перпендикулярно слоистости с разрушением структуры образца.

Формирование образцов со свойствами, близкими к естественным кернам,

10 необходимо для проведения экспериментальных работ при определении физико-механических свойств глинистых грунтов, а также для прогнозирования состояния глинистых грунтов в про5 цессе бурения скважин. Поэтому необходимо устройство, способное формировать из увлажненной глинистой массы образцы, близкие к естественным кернам.

20

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для формирования образца, содержащее корпус, поршни для осево3

го сжатия с центральными каналами и фильтрующую систему.

Устройство оснащено фильтрующими элементами в виде дисковых решеток с отверстиями, установленными между образцом и поршнями, которые имеют на торцовых поверхностях радиальные риски, служащие для собирания и продвижения раствора к центральным каналам истечения 2,

Однако известное устройство не позволяет формировать образцы со свойствами, близкими к естественным кернам, так как фильтрующие решетки расположены перпендикулярно оси приложения нагрузки с отжатием флюида |8доль оси приложения нагрузки, веду,ц;вй к защемлению флюида в образце и нарушению его структуры. В этом случае при выходе из грунта флюид: преодолевает фронтальное сопротивле,ние частиц и, разрывая межчастичные связи и сами частицы, образует, микроканалы. В результате этого грунт недоуплотняется,внутри него возникают изолированные линзы с водой, прочность грунта уменьшается. В природе отжатие раствора под действием силы тяжести вышележащих пород происходит в основном вдоль слоистости и напластования грунта.

Цель изобретения - повышение представительности образца.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус, поршни для осевого сжатия и фильтрующую систему, фильтрующая система выполнена в виде двух коакСиально расположенных втулок,одна из которых выполнена с осевым и радиальными каналами и установлена внутри поршней, а другая выполнена с радиальными каналами и установлена в корпусе.

Коаксиальное расположение двух проницаемых втулок вдоль оси приложения нагрузки создает условия для формирования слоев глинистых частиц,перпендикулярных приложению нагрузки, т.е. истечение флюида происходит вдоль их слоистости. Втулки установлены с технологическим зазором, что позволяет получить поверхностный слой, выполняющий роль слабопроницаемой перегородки и герметизирующий фильтрующую систему от попадания в нее глинистых частиц.

На.чертеже изображено устройство, общий вид.

it4

Устройство для формирования образцов из увлажненной глинистой породы содержит корпус 1 с крышкой 2,поршни 3 и 4 для осевого сжатия с центральными каналами. Фильтрующая система выполнена в виде проницаемых втулок 5 и 6, коаксиально расположенных по оси приложения нагрузки и установленных с технологическим зазором

между поверхностями соответствующих втулок и поршней. Втулка 5 расположена в корпусе 1, а втулка 6 внутри поршней 3 и 4.

Устройство работает следующим

образом.

В корпус 1 вставляют втулку 5 которую закрепляют крышкой 2. В осевом отверстии поршня 3 фиксируют втулку 6.

В корпус 1 помещают увлажненный грунт 7 и слегка уплотняют, затем на него устанавливают поршень 4 с осевым отверстием, в которое входит втулка 5

К поршням 3 и прикладывают нагрузку, которая уплотняет увлажненную глину. При этом в первую очередь формируется слой вдоль фильтрующих поверхностей втулок 5 и 6. Это происходит потому, что давление, созданное в увлажненной массе, распространяется равномерно во все стороны, и слой, прилежащий к фильтрующей поверхности втулок 5 и 6, уплотняется

под действием внутреннего давления, направленного в сторону фильтрующих поверхностей втулок 5 и 6. Глинистые частицы плотно прижимаются к фильтрующим поверхностям втулок 5 и 6, образуя слой в 2-3 мм. Этот слой, не являясь препятствием для прохождения флюида, выполняет роль слабопроницаемой перегородки, которая препятствует проникновению глинистых частиц

через фильтрующие поверхности втулок 5 и 6. Так как флюид имеет возможность перемещаться только к фильтрующим поверхностям втулок 5 и 6, глинистые частицы в образце ориентируются горизонтально, а в слое перпендикулярно движению жидкости. Этот слой удаляют при извлечении образца. Готовый образец имеет однородную структуру, близкую к природным кернам.

Предлагаемое устройство позволяет получить образец со свойствами,близкими к природным кернам, за счет соз5St 18 дания условий для формирования слоев глинистых частиц без образований микро- и макролинз воды и газа, что в конечном счете позволяет определить физико-механические свойства глинистых грунтов, используемые в дальнейшем для прогнозирования состояния их в процессе бурения скважин, Технико-экономические преимущества обусловлены тем, что использование®

предлагаемого технического решения сокращает время консолидации (выравнивание свойств) образца в 2-3 раза по сравнению с применяемыми методами формирования образцов, Трудоемкость изготовления искусственного образца со свойствами, близкими к природным кернам, в 5 раз ниже трудоемкости получения естественного керна. Использование таких образцов при лабораторных исследованиях для оценки окружающей среды позволяет в 2-3 раза сократить объем и время проведения экспериментальных работ.

виде двух коаксиально расположенных втулок, одна из которых выполнена с осевым и радиальными каналами и уста новлена внутри поршней, а другая выполнена с радиальными каналами и ус тановлена в корпусе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Крюков П.А. Горные, почвенные и иловые растворы. Новосибирск, Наука, 1971, с. 28. 4 Формула изобретении Устройство -для формирования об разцов из увлажненной глинистой породы, содержащее корпус, поршни для Осевого сжатия .с центральными каналами, фильтрующую систему, отличающееся тем, что, с целью повышения представительности образца, фильтрующая система выполнена в