Способ измерения перемещений стенок скважины

 

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ СТЕНОК СКВАЖИН, включающий измерения изменения диаметра измерительной скважины до и после окончания бурения возмущающей скважины с помощью деформометра, о т л ичающййс я тем что, с целью повьшения точности измерений за счет определения температурных поправок , до полнительно измеряют температуры стенки измерительной скважины и деформометра в процессе бурения возмущающей скважины, определяют температурную погрешность показаний деформометра и изменения диаметра измерительной скважины под действием температуры, а перемещение стенок скважины определяют как разность значений полученных до, во время и после воздействия возмущающей скважины на измерйтельную . 2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что изменение диа метра измерительной скважины под сл действием температуры определяют при подаче в возмущающую скважину с промывочной жидкости с температурой, отличной от температуры горных пород .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3635211/22-03 (22} 18.08.83 (46) 15.05.85, Бюл. )) 18 (72) Р.Б. Шипков (71) Институт горного дела СО

АН СССР (53) 622.235(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 570767, кл. G 01 В 7/18, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 368402, кл. Е 21 С 39/00, 1970. (54) (57) 1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИИ CTEHOK СКВАЖИН, включающий измерения изменения диаметра изме рительной скважины до и после окончания бурения возмущающей скважины с помощью деформометра, о т л ич a M ù è é ñ я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет определения температурных поп4(g1) Е 21 C 39/00, Е 21 В 47/00 равок, дополнительно измеряют температуры стенки измерительной скважины и деформометра в процессе бурения возмущающей скважины, определяют температурную погрешность показаний деформометра и изменения диаметра измерительной скважины под действием температуры, а перемещение стенок скважины определяют как разность значений полученных до, во время и после воздействия возмущающей скважины на измерительHyrO 4

2. Способ по и. 1, о тлич аю шийся тем, что изменение диаметра измерительной скважины под действием температуры определяют при подаче в возмущающую скважину промывочной жидкости с температурой, отличной от температуры горных пород. способ измерения перемещений стенок скважин, включающий измерения изменения диаметра измерительной скважины до и после окончания бурения возмущающей скважины с помощью дефор.— мометра (2) .

Однако при использовании метода параллельных (измерительной и возмущающей) скважины при бурении последней находящаяся в ней промывочная жидкость навязывает исследуемой части массива горных пород свою температуру, которая, как правило, отлична от температуры массивацо бурения, т.е. изменяется температура измерительной скважины (объекта измерения) и деформометра с тензореэисторами (средства измерения). е

В первом случае под действием изменения температуры исследуемого участка массива. изменяется диаметр скважины, он увеличивается, если температура жидкости меньше температуры массива и уменьшается в обратном случае.

Таким образом, наряду с измерением перемещения стенки скважины

1 от возмущающего во действия происходит изменение ее диаметра от изменения температуры. Зта погрешность достаточно велика и может в несколько раэ превышать полезный сигнал. Кроме того, деформометр с тензореэисторами также подвергается тепловому воздействию, так как точно скомпенсировать кажущееся перемещение от температуры невозможно как электрическим, так и механическим путем. Например, проволока тензочувствительного элемента. тенэорезистора, нагреваясь, расширяется, что влечет за собой изменение сопротивления тензорезистора без изменения диаметра скважины.

Далее, элементы конструкции деформометра также под действием температуры изменяют свои размеры, что также предопределяет изменение показаний тензорезисторов (это определено при неизменном диаметре скважины в лабораторных условиях). Прн этом происходит изменение покаэаний тензорезисторов от изменения температуры деформометра. Зту ошибку также регистрируют вместе с полезным сигналом, что еще больше увеличивает погрешность измерений.

l 1)55753 г

Изобретение относится к горному делу и предназначено для измерения перемещений стенок скважин, пробуренных в горных породах. По полученным значениям перемещений затем 5 вычисляют действующие в массиве напряжения.

Известен способ измерения деформаций в условиях нестационарных температур, включающий закрепление на контролируемой поверхности тензорезистора и термочувствительного элемента, измерение деформации и формирование температурной поправки из первой производной сигнала тер- l5 мочувствительного элемента с учетом его термической постоянной и температурного коэффициента линейного расширения материала исследуемой поверхности P1) . 20

Этот способ применим при исследовании напряженного состояния конструкций в условиях стационарных или квазистационарных температур.

Однако он имеет следующие недос-. татки.

Когда при измерениях в условиях подземных горных выработок проходят измерительную скважину, устанавливают в нее деформометр, затем парал- ЗО лельно ей проходят возмущающую скважину, регистрируя ее воздействие на измерительную, то из-за влияния температуры промывочной жидкости, при наличии которой производят бу- 3$ рение и температура которой, как правило, не равна температуре.вмещанкцих пород, в результате измерения вносится значительная температурная погрешность. При этом при 40 контроле перемещения стенок скважины необходимо в это же время (т.е. во время действия возмущающей скважины на измерительную) контролировать как температурное изменение поверх- 4 ности стенок скважины, так и температурное изменение деформометра.

Таким образам, использование данного способа нри измерениях в массиве горных пород вносит в получае- зО мьй результат существенную температурную погрешность, обусловленную тепловым воздействием промывочной жидкости, возникающим и возмущающей и распространяющимся к измеритель- Ы ной скважине в течение бурения .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является

Яре = К 6Т,Целью изобретения является повышение точности измерений эа счет определения температурных поправок.

Поставленная цель достигается тем, что согласно, способу измерения 5 перемещений стенок скважин, включающему измерение изменения диаметра измерительной скважины до и после окончания бурения возмущающей скважины с помощью деформометра, допол- !О нительно измеряют температуры стенки измерительной скважины и деформометра в процессе бурения возмущающей скважины, определяют температурную погрешность показаний дефор- !5 мометра и изменения диаметров измерительной скважины под действием температуры, а перемещение стенок скважины определяют как разность значений, полученных до, во время 20 и после воздействия возмущающей скважины на измерительную.

Кроме того, изменение диаметра измерительной скважины под действием температуры определяют при пода- 25 че в возмущающую скважину промывочной жидкости с температурой, отличной от температуры горных пород.

Способ реализуется следующим образом. 30

В массиве горных пород пробуривают измерительную скважину диаметром 46 мм и длиной 15 м. На глубине 0,5 м от устья в скважину устанавливают деформометр. Затем на расстоянии 120 мм в любую сторону от оси измерительной начинают пробуривание параллельной возмущающей скважины диаметром 93 мм. На начальном участке бурения влияние возмущающей 40 скважины на измерительную настолько мало, что его невозможно зарегистрировать. Однако по мере проходки возмущающей скважины далее вглубь массива и приближению к плоскости 15 измерения ее влияние начинает сказываться, что и фиксируют тензорезисторы, сигналы с которых поступают на регистрирующий прибор. Далее по мере продолжения бурения проходят эо-50 ну наибольшего влияния возмущающей скважины на измерительную, что также фиксируют тенэорезисторы. После этого при дальнейшем продолжении бурения влияние возмущающей скважи- 55 . ны уменьшается.

Таким образом, определяют изменение перемещения стенок измеритель5753 4 ной скважины от минимального до максимального ее значения во время действия возмущающей.

Одновременно с определением перемещения контролируют изменение температуры деформометра и стенки измерительной скважины также во время действия возмущающей. Затем определяют температурную погрешность показаний деформометра по полученным в лабораторных условиях значениям перемещений при изменении температуры на С. Последние получают следующим образом.

Предварительно в лабораторных условиях деформометр с тензорезисторами и термодатчиком, размещенным в

его (деформометра) теле, устанавливают в трубу из инвара, имеющую такой же диаметр, как и скважина (46 мм) и помещают в термостат. Затем, нагревая устройство, снимают показаний тензорезисторов, получая при этом график изменения показаний тензорезисторов данного деформометра от температуры при неизменном диаметре трубы и называя эти графики кажущимися изменениями диаметра (перемещения стенок) трубы (скважины). Нрн этом температурную погрешность аокаэаний деформометра, полученных в массиве горных пород, вызванную разницей температур при воздействии возмущающей скважины на измерительную, определяют где 6де,р — температурная погрешность показаний деформометра, .е,. = †— — кажущееся перемещение кон" л р,е р тура скважины при изменении температуры на 3 С;, Т вЂ” изменение температуры деформометра во время действия возмущающей скважины л ье,!»- изменение контролируемой величины, которое соответствует кажущемуся пере- мещению, регистрируемому деформометром, AYpay — приращение температуры, при котором происходит изменение показаний контролируемой величины.

Затем определяют температурные изменения диаметра измерительной

55753

К.„Р э„=бГ а ТаКЬ,- Te564= ЛТ.„6..

Составитель Г. Алексеева

Техред И. Асталош Корректор О. Тигор

",Редактор Л. Авраменко

Заказ 3068/ЗО Тираж 482

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

133035, Москва, Ж-35, Раушская .наб., д. 4/5

Подписное

Филиал НПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,. 4 скважины также при действии возмущающей скважины

,к,- п ° лТ, «е,» где n = — — -"- - температурное из- " кв. менение диаметра скважины на t Ñ; а,„ — перемещение стенки скважины после искусственного изменения температуры пород в околоскважинном пространстве, ецио в- искусственное приращение температуры, при котором происходит изменение величины ЬРс.щ.

Перемещения стенки скважины от температуры определяют следующим образом.

В пробуренной измерительной скважине снимают показания деформометра „6, и показания термодатчика Т ц .

Затем в пробуренную возмущающую подают промывочную жидкость с температурой, не равной температуре массива горных пород и фиксируют изменившиеся 3В еН 1 <,и Те э ° После этого получают

Таким образом, оценивают погрешность от влияния температуры промывочной жидкости на размер измерительной скважины, так как ее темпе5 ратура отлична от температуры массива горных пород, где проводятся измерения. Окончательный результат измерения перемещения контура скважины определяют по формуле

10 ъ= изн ско дел> где 8 - истинное значение перемещения контура измерительной скважины от действия

35 возмущающей, ц „- получены в результате измерений показания.

Использование данного изобретения позволяет повысить точность измерений. Высокая точность измерения необходима для верного определения резерва прочности горных выработок на стадии эксплуатация месторождений, что сушественно повышает без25 опасность ведения горных работ. Кроме того, проведение подобных исследований на стадии разведки и проектирования необходимо для правильного выбора преимущественной ориентации

®О горных выработок в пространстве шахтного поля, что наряду с повышением уровня техники безопасности снижает затраты на проведение и восстановление горных выработок.