Установка для испытаний образцов горных пород

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследования свойств горных пород и процессов, протекающих в приствольной зоне бурящихся глубоких скважин. Цель изобретения - повышение достоверности за счет возможности воспроизведения тектонической составляющей горного давления и измерение радиальных деформаций . Для этого в образующей цилиндрического контейнера вьтолне

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (я) 4 E 21 С 39/00

+P(Ù". 1 в

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг r

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4102498/22-03 (22) 21.07.86 (46) 30.01.88, Бюл. У 4 (71) Азербайджанский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промьппленности (72) P.М. Мамедов, Р.А. Меликбеков, Л.М. Орман, Ш.И, Исмайылов и Р,Л.Исмаилова (53) 622.23.05(088.8) (56) Сеид-Рза М.К. и др. Устойчивость стенок скважин. М.: Недра, 1981, с. 45-50. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД (») Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследова- ния свойств горных пород и проЦессов, протекающих в приствольной зоне бурящихся глубоких скважин. Цель изобретения — повышение достоверности за счет возможности воспроизведения тектонической составляющей горного давления и измерение радиальных деформаций. Для этого в образующей цилиндрического контейнера выполне1370240

) Fjj

35 ны диаметрально расположенные дополнительные отверстия. В последних установлены втулки 10, в которых pasмещены подпружиненные пружинами 13 штоки (Ш) 11 с прижимными опорами

12 для образца на торцах, обращенных в полость контейнера. С втулками 10 соединены головки 14 с отверстиями и в них размещены дифференциальные трансформаторы. Катушки 15 последних расположены на внутренней поверхности головок 14, а сердечники 16 прикреплены к свободным торцам Ш 11.

Изобретение относится к горному делу, в частности к установкам для испытаний и исследований свойств горных пород и процессов, протекающих в приствольной зоне бурящихся глубоких скважин.

Цель изобретения — повышение достоверности за счет возможности воспроизведения тектонической составляющей горного давления и измерения радиальных деформаций.

На фиг. 1 показана установка для испытаний образцов горных пород; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2.

Установка содержит цилиндрический контейнер 1 для образца 2 с отверстием 3 для подачи жидкости под давлением и двумя дополнительными диаметрально расположенными отверстиями в образующей, верхнюю и нижнюю крышки 4 контейнера 1 с осевыми отверстиями и уплотнительными элементами 5, пуансоны 6 и 7 с осевыми отверстиями, установленные в отверстиях крышек 4, обоймы 8 и 9 с отверстиями для подачи жидкости, закрепленные, соответственно, на свободных торцах пуансонов 6 и 7, втулки 10, закрепленные в дополнительных отверстиях контейнера 1, штоки 11 с прижимными опорами 12 по высоте образца 2, установленные во втулках 10, пружины 13 для штоков 11, головки 14 с отверстиями для подачи жидкости под давлением, соединенные с втулками 10, дифференциальные трансформаторы, катушки

Установка имеет съемные крышки 4 с уплотнениями 5 для герметизации пуансонов 6 и 7. При движении Ш 11 до соприкосновения опор 12 с образцом фиксируется величина тока в катушках 15, пропорциональная перемещению сердечника, которое воспринимается как радиальная деформация образца. При исследовании сплошных образцов пород на пуансоны 6 и 7 надеваются крышки 4 и промывочная жидкость не подается. 1 з,п, ф-лы, 3 ил.

15 которых установлены на внутренней поверхности головок 14, а сердечники 16 закреплены на свободных торцах штоков 11, средство нагружения, плита 17 которого через шарик

18 и обоймы 8 и 9 передает осевую нагрузку на пуансоны 6 и 7, индикатор (не показан) осевой деформации образца 2, нагреватель 19 и датчиктермистор 20, установленные в полости контейнера 1. Установка снабжена также съемными крышками (не показаны) с уплотнениями для герметизации пуансонов 6 и 7, Установка работает следующим образом.

Образец 2 горной породы устанавливают на нижнем пуансоне 7 и через отверстие в верхней крышке 4 вводят верхний пуансон 6 до соприкосновения с торцем образца 2, После небольшого сжатия образца 2 осевым усилием для герметизации зоны контакта образца 2 с торцами пуансонов

6 и 7 через отверстие 3 подают в контейнер жидкость под давлением для воспроизведения дифференциального жидкостного бокового давления. Затем подачей жидкости под давлением в головки 14 приводят в движение штоки 11. до соприкосновения прижимных опор 12 с образцом 2 для воспроизведения воздействия тектонических напряжений. Через отверстия в обоймах

8 и 9 подается под давлением промывочная жидкость, создающая гидроста3 l3 тическое давление во внутренней полости образца 2. Вертикальная нагрузка на образец 2 передается через пуансоны 6 и 7. Нагружение образца 2 вертикальным, боковым, тектоническим и гидростатическим давлениями может производиться одновременно. Заданный температурный режим испытания образца 2 обеспечивается использованием нагревателя 19 и датчика-термисто ра 20.

После достижения определенной величины давления, имитирующего тектоническую составляющую горного давления, подачу жидкости прекращают и образец 2 выдерживают в заданном поле напряжений определенное время.

При этом осевое перемещение образца фиксируется по индикатору, а перемещение боковой поверхности контролируется с помощью дифференциального трансформатора. При движении штока

11 до соприкосновения его прижимных опор 12 с поверхностью образца 2 фиксируется величина тока в катушках 15. Величина тока, протекающего через катушки 15, пропорциональна перемещению сердечника 16, жестко прикрепленного к торцу штока 11. Момент соприкосновения прижимных опор 12 воспроизводится как исходное состояние образца 2, а дальнейшее изменение, т.е. перемещение сердечника

16, воспринимается как радиальная деформация образца 2 ° Контроль величин давления осуществляется с помощью соответствующих манометров (не показаны). По окончании испытаний плавно снимаются давления с образца 2 и отключается питание нагревателя 19, контейнер 1 разгерметиэируется, снимаются верхний пуансон

6 и крьппка 4, образец извлекается иэ контейнера 1.

При исследовании сплошных образцов пород на пуансоны 6 и 7 одеваются съемные крьппки с уплотнением, а промывочная жидкость не подается.

Изобретение позволяет прово, дить исследования деформации стенок модели скважины и стандартных сплош70240

50

45 ных образцов в условиях-неравномерного трехосного сжатия при различных сочетаниях основных технологических факторов, специфичных для процесса бурения глубоких скважин.

Повышение достоверности результатов испытаний достигается за счет более полного воспроизведения факторов нагружения, действующих в массиве горной породы. формула изобретения

1. Установка для испытаний образцов горных пород, содержащая цилиндрический контейнер для образца с отверстием для подачи жидкости под давлением, верхнюю и нижнюю крышки контейнера с осевыми отверстиями и уплотнительными элементами, пуансоны с осевыми отверстиями, установленные в отверстиях крьппек, средство нагружения, связанное с пуансонами, нагреватель, установленный в контейнере, и датчик- термистор для контроля температурного режима образца, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что с целью повышения достоверности за счет возможности воспроизведения тектонической составляющей горного давления и измерения радиальных деформаций, в образующей цилиндрического контейнера выполнены дополнительные диаметрально расположенные отверстия, а установка снабжена втулками, закрепленными в этих отверстиях, установленными во втулках подпружиненными штоками с прижимными опорами для образца на торцах, обращенных в полость контейнера, головками с отверстиями, соединенными с втулками, и дифференциальными трансформаторами, катушки которых установлены на внутренней поверхности головок, а сердечники прикреплены к свободным торцам штоков.

2. Установка по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она снабжена съемными крышками с уплотнениями для герметизации пуансонов.

1370240

А-А

lit. Я

Фцг. 3

Составитель В.Тальвойш

Техред N.Õoäàíè÷

Редактор Т.Парфенова

Корректор JI.Ïèëèïåíêî

Заказ 382/28

Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

79