Устройство для определения прочности пород в скважинах
Изобретение относится к области горного ле.ча и предназначено д.чя исс.чедования физико-механичес ки.х (. войстн нород в скиажина.х. lle;ib. изобретения снижение т)- дозатрат но он)едсленик) прочности но)()д и расншрение диапазона исс.имонапии иоро, в том чис.1е обл(шочны.х. Устр-во содержит составной сте)жень (С.) 1 с )стовиком 2. Вдоль оси С 1 перемещается установленн1)111 на не.м П1ар){ирпый узел 7. На уз.че 7 зак)енлена плавающая платформа (11) 8, coe.in ненная 9 с pei у,тируемыми по длине ножами (Н) 3, распо.южеппыми на хвостовике и имеющими .зубчат1 1е секторы, связанные с соответствующими .1ипсм1Н1,1ми то. 1кате,1ямп 10, устапов.ченными вдо. 1Ь оси С. 1. Наг|1узочпый узел yciano i. на (. I и включает ненодвижпую И 4 и но.твижнчю Н 5, соединенную с узлом 7. Над И 4 па С. I закр(. п.1ены самоиисен 12 с иеско.чькими запис1,н аюп1ими :1.1ементами 14 и редуктор Ki. Каждый и. э.чементбв 14 связан с одним из толкате.чей К). На С 1 устапов.чена регулировочная гайка 21, контактирующая с И 4 и и.зменяющая степень ноджатия пружины 6 между И 4 и 5. FaiiKa 21 снимает и|пжппу () и усилие Р на Н 3, которые приходят в TjiaiicnopTHoe по/южение. каждом диаметре скважишя тарируют yro.i повг)рота Н 3, связа 1пый с гмубиной их впедренпя в породу под действием усилия Р. Зго позволяет судить о прочности встреченных ,п1то,т()гически разиостей пород. 3 з. и. (|5-Л1,1, 4 И, 1. § (Л оо 4 оо 01
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
0„SU0„ l 3485 1 7 А 1 (.>() 4 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ >
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2О
22
7 в„в
Я и в
1 >г >
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 40605) 76)> 222-0:3 (22) 24.04.86 (46):30.10.87. 13к>л. Л > 40 (71) (:пепи;1,111 !иронанн()с <)T>(л(ние по и fl>l(к(>нияы и и((.1с .Гон((ния!ы 1!11(титл Га
«с.о к):! г и п р о ио.(к о:!» (72) Е.. Л. 13оробь«н, 1() E3 (.еыенои, ЕО. Л. Ог!опояски и и Л.. Е. Ефрс ыои (5:3) 622.28!) (088.8) (5 Ь ) Л и т о р с K o ((!! и .1 с Г (, I I >(т и о (. (.(. Р
¹, 3487:33, кл. Е 21 (. 8<) > 00, 1060 (5>4 j У(.TE ÎÃI(:ÒHÎ, E, 1$1 О!ЕРЕ. I,E-:, I ÅН11 1
ЕЕРс)(ЕНО(.ТЕ! !1()Р(>;Е В (-E(,E3ЛЖЕ!НЛХ (57) И.!ооретени(отн<)сится к оо,>;!сги горно
В Голь <)си (1 пс рел((н12!ется уста>н)нл(нный на неы н!арнирный ),".<<л 7, На уч.t(. 7 аак(>с плен;! II, I;IHHK)ill платфоры;l (11) 8. с<н Ill
lf(. Hн<1Я 1)l>lч2lГtlыи .) с P(. I ЛГIИРлс лlь1л1И Ilo 1,111
>и Itoæ;tыи (Н) 3, расllo.loженныыи н;1 #Ho( г(и!ик(и ил>ек)п(ил(и .!у()>!2!Ть!с ((Kгорl>l. сня:Iанные с соот!и !стиукициыи,!Ин(йныыи
To. к;(тсл I я лl и 1 О, л ст;! Ион I(. If tl t>f (f tt H.lo, I I> о(и (. 1. Htll руаочный у!ег! усганоил(í и;! (. 1 и ик.!к>чаеT неполиижну Го 11 4 и Ito:ftfèæí к>
11 5. соеаинсннук) с уа,lом 7. Н3.1 11 4 Hll (. I
1;!Крс п, l Ht>I саыописеп 12 (несколькил!и .1;1пис! И(;>к)н(ил(и а,lс !ыентал(и 14 и реау ктор 16
Ел;! +,.Il>Ill иа 32 Л1< нт()и 1 4 < HH 1311 (<> 1н и Ы и To,lh Гелс и 10. На (. 1 уoòHíoíëåí;l регi,и!рононная гайка 21, кон гактируtoltt;Iff
I1 4 If It !ы(>няк)п12!я с ГHИ(.нь llo;liKIITия нр;— жины 6 ыежду 11 4 и 5. I айка 21 сниы;!ет нру кину 6 и со !д!!ег усилие Р на Н,З, когорые прило 1Hò и транспортное полож I!It(, 1 lри ! l1 ж, !о ы, 111 и л(с т р с с к н 3 ж и н 1>1 T 3 1) и р ы Io T ы 1 о
lloHof)o1 Н 3, сия!анныЙ с гтуоин<>Й ик
IIII(tf)(fl IlH If llOf)O.fI, IIO.1,1< H<:TH!1(>Ы I, (lf. l 1tH Р. .-) го но !иоляс T сулить <> прочн()сти истр(ч IIн1,(л, IIIT(),lîãè÷ñ(Kffx ра.!ностеЙ порол. 3 ф-,ll>I, 4 ил.
1348517
Изобретение относится к горному селу, в частности к устройствам лля исследования физико-механических свойств пород в скважинах.
Цель изобретения снижение трудозатрат по определению прочности пород и расширение диапазона исследования пород, в том числе обломочных.
На фиг. показано устройство для определения прочности порол в сква кинах; на фиг. 2 — разрез Л-Л на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 1.
Устройство содержит стержень 1 с хвостовиком 2, поворотные к вертикальной оси ножи 3 регулируемой длины с зубчатыми секторами, установленные на хвостовике 2. нагрузочный узел, включающий нспо IBHiKную и подвижную платформы 4 и 5, установленные на стержне 1, пружину 6, размещенную между платформами 4 и 5, шарнирный узел 7, установленный на стержне 1 с возможностью перемещения вдоль оси стержня l и соединенный с подвижной платформой 5, и плавающую платформу 8, закрепленную на шарнирном узле 7 и соединенную посредством рычагов 9 с тыльной стороной ножей 3, линейные толкатели 10, установленные в продольных пазах стержня 1 и соединенные посредством шетерен 11 с соответствующими зубчатыми секторами ножей 3 самописец !2, установленный на стержне над платформой 4 и включающий барабаны 13 и записывающие элементы 14, каждый из KoTophlx посредством поводка 15 соелинен с одним из линейных толкателей 10, редуктор 16 с роликом 17, установленный в верхней части стержня 1 и кинсматически связанный с барабанами 13 самописца 12, трос 18, охватывающий ролик 17 и служа)ций для перемещения устройства влоль осн скважины, выталкивателп 19 ножей 3, установленные на стержне и взаимодействующие с подвижной платформой 5 лля удержания ножей 3 в транспортном положении при спуске в скважину, гибкую тягу 20 лля выталкивателей 19 и регулировочную гайку 21, установленную на стержне 1 в контакте с неподвижной платформой 4 и служащую для контролируемого IIo шкале 22 на стержне 1 изменения степени поджатия пружины 6.
Степень поджатия пружины 6 определяет величину усилия Р, перелаваечого через платформы 5 и 8 на ножи 3.
Барабаны 3 самописца 12 выполнены съемными, что обеспечивается подпружиненными центровочными осями 23, и снабжены храповикоч (не показан) для исключения вращения при спуске устройства в скважину.
Стержень 1 выполнен составныч, что позволяет по разъему 24 отсоединять самописец 12 с редуктором 6 от нагрузочного узла и заменять его пружину 6.
Устройство содержит также грязезащитный кожуx 5 с пазами лля ножей 3, боковой
55 кожух 26, раздвижной кожух 27 для смены барабанов 13 самописца 12 и кожух 28 редуктора 16 с грязезащитными сальниками дл я троса 18.
Устройство работает следующим образом.
Регулировочной гайкой 21 сжимают пружину 6, создавая требуемое усилие P. Ножи 3 приводят в транспортное положение, от раскрытия они удерживаются выталкивателями 19. Устройство на тросе 18, перекинутом через ролик 17 и закрепленном одним концом на поверхности, спускают к забою скважины, располагая выше забоя на !
5 20 см. При этом барабаны 13 сомописца 12 не вращаются, и самописец 12 не работает. При помощи гибкой тяги 20 с поверхности отпускают выталкиватели 19, высвобождая пружину 6, которая разжимается, передавая усилие на плавающую платфорчу 8, и выбрасываег в стороны ножи 3, которые внедряются н стенки скважины на некоторук) глубину, зависящуII) от прочности порол. На тросе 18 равномерно поднимают устройство на поверхность при помощи люг)ого пол ьемного I!1)ис поa оI).!е)Iия, одновре— ченно выбирая тягу 20 ныгалкивателей 19, при этом ножи 3 автоматически центрируют устройство в скважине. Подпружиненные постоянным усилис м, ножи 3 внедряются в грунты различной прочности на различную глубину, угол Нх раскрытия (поворота) через п сстсрни 11 и липсйные толкатели 10 фиксируются на вертикальной оси барабана 13 самописца 12, а глубина нахождения ножей 3 в скважине отмечается по величине подъема троса 18 через релуктор 16 на горизонтальной оси барабана 13 самописца 12.
Каждый нож 3 имеет на самописце 12 свой участок записи «глубина-угол раскрытия» при )аданной величине Р давления пружины 6. В результате получают на самописце 12 одновременно три (при наличии трех ножей 3) графика изменения угла раскрытия, связанного с прочностью пород скважины по глубине. При опробовании пород, содержащих обломочный материал, в работу включается плавающая платформа 8 с шарнирным узлом 7. В том случае, когда ножи 3 встречают включения одновременно или каждый на своей глубине, ножи 3 складываются к вертикальной оси, пропуская обломки, и после прохождения их снова внедряются в породу, при этом через рычаги 9 наклоняют плавающую платформу 8 в сторону наибольшей глубины внедрения ножа 3, а когда угла наклона платформы 8 становится недостаточно, поднимают шарнирный узел 7 с платформой 8 на некоторую высоту по стержню 1, несколько сжимая пружину 6. При этом на графике будут отмечены места появления включений пиками, а их размер величиной
«полки», что позволяет по графику определить в разрезе скважины как количество обломочного материала, так и его размеры, в том числе и в пространстве по трем сторо13 Я17 з нам скважины. Применяя ножи 3 с регулируемой длиной, можно опробовать грунты скважин с минимальным диаметром 127 мм на всю их длину, в том числе скважины обводненные и с переменным диаметром по глубине.
При каждом диаметре скважины тарируют угол поворота ножей 3, непосредственно связанный с глубиной их внедрения в породу под действием усилия Р, что позволяет судить об относительной прочности встре- 10 ченных литологических разностей пород.
Усилие Р задают исходя из средней прочности встреченных при бурении пород.
Таким образом, устройство позволяет получить относительную характеристикх 15 прочности песчанно-глинистых пород, в ТоМ числе содержащих обломочный материал, расширить диапазон исследований за счет применения плавающих ножей и снизить затраты труда на проведение изыскательских работ. 20
Фар,чула тобретенитч
1. Устройство для определения прочности пород в скважинах, содержащее стержень с хвостовиком, ножи. закрепленные на хвостовике с возможностью поворота, выталкиватели ножей, нагрузочный узел, включающий неподвижную и подвижную платформы и пружину, размещенную междх платформами, редуктор с роликом, трос, охватывающий ролик редуктора и служащий для перемещения устройства вдоль оси скважины. и самописец, барабан которого кннематически связан с редуктором, от.гггчаюи<еесч тем, что, с целью снижения трудозатрат на определение прочности пород и расширения диана она исследования пород, в том числе обломочных, оно снабжено шарнирным узлом, установленным на стержне с возможностью перемещения вдоль оси стержня, плавающей платформой, закреилен1гой на шарнирном узле и соединенной посредством рычагов с ножами, и линейными толкателями, размещенными вдоль оси стержня, платформы нагрузочного узла установлены на стержне, причем подвижная платформа соединена с шарнирным узлом, а самописец и редуктор закреплены на стержне над неподвижной платформой нагрузочного узла, при этом самописец выполнен с несколькими записывающими элементами, каждый из которых связан с одним из линейных толкателей.
2. Устройство по п. l. отличающееся тем, что ножи выполнены регулируемыми по длиНр н имеют на одном из концов зубчатые секторы, связанные с соответствующими линейными толкателями.
3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что оно снабжено регулировочной гайкой, установленной на стержне в контакте с неподвижной платформой и служащей для изменения степени поджатия пружины между платформами.
4. Устройство по п, 1, от.шчающеегч тем, что стержень выполнен составным.
