Способ определения степени текстурной анизотропии горных пород

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение производительности. На образце горной породы в виде керна (К) со слоистой структурой проводят измерения скоростей распространения ультразвуковых колебаний (УЗК) в трех взаимно перпендикулярных направлениях (Н). Одно из Н совпадает с диаметром К, направленным вдоль слоистости. Второе Н совпадает с диаметром, перпендикулярным первому. Третье Н ориентировано вдоль продольной оси керна. По значениям скоростей УЗК определяют степень текстурной анизотропии породы: A=V<SB POS="POST">X</SB>/(V<SB POS="POST">Y</SB><SP POS="POST">.</SP>V<SB POS="POST">Z</SB>), где V<SB POS="POST">X</SB> - скорость УЗК вдоль диаметра, сопадающего с направлением слоистости К

V<SB POS="POST">Y</SB> - скорость УЗК вдоль второго диаметра

V<SB POS="POST">Z</SB> - скорость УЗК вдоль продольной оси керна. Способ позволяет упростить подготовку образцов для измерений. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (я) 4 Е 21 С 39/00

ВСЕСОЮЗМЯ

ПА1,"ЛНЗ- 1И" ЧЕСНАЯ

Е, БИБЛИО ГЕ,.A

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4357028/23-03 (22) 26.11.87 (46) 07.07.89. Бюп. В 25 (7 1) Казахский научно-исследовательский институт минерального сырья (72) Ф.А.Бобылев, Э.Н.Шехтман, И.Н.Страбыкин и Л.С.Прицкер (53) 622 ° 289(088.8) (56) Голубинцев О.Н.. 1еханические и абразивные свойства горных пород и их буримость. — M. 1968, с.61, Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород. — M. 1981, с.99-104. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ТЕКСТУРНОЙ АНИЗОТРОПИИ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу. Цель — повышение производительности. На образце горной породы в

Изобретение относится к горному делу и предназначено для изучения механических свойств горных пород.

Цель изобретения — повьппение производительности.

На фиг.1 показан слоистый образец (керн) породы, подготовленный к измерениям, общий вид; на фиг.2— то же, вертикальный разрез с указанием направлений измерений;на фиг.3 ° то же, горизонтальный разрез.

Способ осуществляют следующим об разом.

Отбирают керны 1 со слоистой текстурой, визуально видимой на его поверхности (фиг.1). При этом не тре„, 80„„1492053 А 1

2 виде керна (К) со слоистой структурой проводят измерения скоростей распространения ультразвуковых колебаний (УЗК) н трех взаимно перпендикулярных направлениях (Н). Одно из Н совпадает с диаметром К, направленным вдоль слоистости. Второе Н совпадает с диаметром, перпендикулярным первому. Третье Н ориентировано вдоль продольной осп керна, По значениям скоростей УЗК определяют степень тек,2 стурной аниэотропии породы А = V„/

/(V V ), где V скорость УЗК вдоль диаметра, совпадающего с направлением слоистости К; V — скорость

УЗК вдоль второго диаметра; Vz скорость УЗК вдоль продольной оси керна. Способ позволяет упростить подготовку образцов для измерений.

3 ил. буется специальной подготовки кернов и слоистость (сланценатость) мо" жет быть направлена под любым углом к оси керна. Для измерений могут быть использованы любь е керны, имеющие хотя бы примерную параллельность торцов и позволяющие осуществить соосную установку ультразвуковых преобразователей.

На отобранных для измерения кернах излучатели 2 и приемники 3 ультразвуковых импульсов размещают в трех взаимно перпендикулярных направлениях. При этом одно иэ направлений (Х) совпадает с его диаметром, направленным вдоль слоистости керна, 53

Vx

А

45

В

Ч Ч

55

Чч Чг

Чл з 14920 второе; вправление (У) совпадает с диаметром керна, перпендикулярным первому, а третье направление (Z) совпадает с продольной осью керна.

В каждом направлении возбуждают ультразвуковые колебания, определяют скорости их распространения и определяют степень текстурной анизотропии породы по формуле 10

V л

v3 v, где V — скорость распространения K ультра звуковых колебаний вдоль диаметра, совпадающего с направлением слоистости керна;

V — скорость распространения ультразвуковых колебаний вдоль второго диаметра; скорость распространения ультразвуковых колебаний вдоль продольной оси керна.

Предлагаемый способ базируется на следующих физических предпосылках.

Степень аниэотропии определяется иэ соотноешния скоростей вдоль и поперек слоистости породы, т.е.

30 где неизвестной величиной является

Ч вЂ” скорость распространения УЗ колебаний поперек слоистости. Для ее определения полагают, что все факгоры, определяющие скорости упругих волн (плотность, минеральный состав, пористость и др.) распределены в исследуемых образцах равномерно. Тогда основным фактором, определяющим изменение скорости, остается ее направление относительно плоскостей слоистости. Поэтому спра ведливым является отношение что подтверждают многочисленные измерения скоростей, показавшие близкую сходимость равенства произведений VV = V, V .

Отсюда а стспень аннзотропии г

Vx

li

Пример. Проводят измерение степени анизотропии аргилитов, имеющих слоистую текстуру по керну

f42 мм, полученного в процессе бурения скважин. Слои расположены под углом к оси керна. Для исследования выбирают столбик керна длиной

108 мм с относительно параллельными торцами. На боковую поверхность керна с помощью крепежного устройства вдоль слоистости по диаметру устанавливают один против другого излучатель и датчик импульсного дефектоскопа и измеряют время прохождения ультразвуковых колебаний через об разец.

После окончания измерения керн о поворачивают на 90 вокруг продольной оси и повторяют измерения. Последнее измерение проводят вдоль оси керна. С учетом базы измерений определяют скорости распространения ультразвуковых колебаний.

По полученным данным (V„ = 3,78);

V = 2,54; Ч = 3,2 км/с) вычисляют степень анизотропии L

А = -- — = 1,76.

v> v„ формула изобретения

Способ определения степени текстурной анизотропии горных пород, включающий возбуждение ультразвуковых колебаний в образце горной породы и измерение скоростей их распространения в нескольких направленях, одно из которых совпадает с направлением слоистости образца, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности, в качестве образца берут керн и измерения проводят на нем по трем вза» имно перпендикулярным направлениям, при этом одно из направлений совпадает с продольной осью керна, а два других с его диаметрами, и определяют степень текстурной аниэотропии породы по формуле и

Vx

А =

v> ч, где V„- скорость распространения ультразвуковых колебаний вдоль диаметра, совпадаю5

1492053 щего с направлением слоистости керна;

V — скорость распространения ультразвуковых колебаний вдоль второго диаметра;

Ч вЂ” скорость распространения ультразвуковых колебаний вдоль продольной оси керна.