Устройство для исследования образцов горных пород

 

Изобретение касается измерения физических характеристик твердых тел, например образцов горных пород, и предназначено для определения открытой пористости. Цель изобретения - повышение производительности и расширение области применения путем исследования образцов любой геометрической формы. Устройство содержит цилиндрический корпус, в котором размещен поршень со штоком. Сверху корпус закрыт уплотнительной крышкой. Над поршнем образуется полость. В верхней части корпуса размещен бункер. Бункер заполнен сыпучим наполнителем

в процессе измерений заполнитель находится в надпоршневой полости. Полость бункера закрыта решеткой, меры отверстий которой не препятствуют проходу сыпучего заполнителя, но предотвращают попадание в бункер небольших по объему образцов. На уплотнительной крышке закреплен цилиндр, связанный с подпружиненным упором, а сигнальная система содержит элементы, фиксирующие нижнее положение поршня и контакт заполнителя с упором. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 С 01 М 15 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4298415/24-25 (22) 17.08.87 (46) 23.08.89. Бюп. И 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт, геофизических методов исследования, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин (72) С.Е.Ундров, Б.Г.Назаров, Л.И.Орлов, А.В.Богданов, Е.И.Мелихов, А.В.Туманов и В.А.Скворцова (53) 539.217.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 495589, кл. G 01 М 15/08, 1975.

Авторское свидетельство СССР

1(866454, кл. С 01 N 9/00, 198 1.. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение касается измерения физических характеристик твердых тел, например образцов горных пород, и предназначено для определения открытой пористости. Цель

Изобретение касается измерения физических характеристик твердых тел, например образцов горных пород и предназначено для определения открытой пористости.

Целью изобретения является повышение производительности, расширение области применения путем исследования образцов любой геометрической формы, а также снижение трудоемкости.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг.2 — схема

2 изобретения — повышение производительности и расширение области применения путем исследования образцов любой геометрической формы. Устройство содержит цилиндрический корпус, в котором размещен поршень со штоком. Сверху корпус закрыт уплотнительной крыпкой. Над поршнем об.разуется полость. В верхней части 1:. корпуса размещен бункер. Бункер заполнен сыпучим налолнителем, в процессе измерений заполнитель находится в надпоршневой полости. Полость бункера закрыта решеткой, размеры ,отверстий которой не препятствуют проходу сыпучего заполнителя, но предотвращают попадание в бункер небольших по объему образцов. На уплотнительной крышке закреплен цилиндр, связанный с подпружиненным упором, а сигнальная система содержит элементы, фиксирующие нижнее положение поршня и контакт заполнителя с упором. 1 э.п. ф-лы, 5 ил . положения рабочих органов устройства, исходное положение; на фиг.3 то же, крайнее нижнее положение ; на фиг.4 — то же, при измерении объема скелета образца; на фиг.5 — то же, при измерении общего объема образца.

Устройство для исследования образцов горных пород (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1, в котором раэ— мещен поршень 2 со штоком 3. Сверху корпус 1 закрыт уплотнительной крышкой 4. Таким образом над поршнем 2 образуется надпоршневая полость 5.!

50298

В верхней части корпуса 1 размещен бункер 6.

Перед началом измерений и после них бункер 6 заполнен сыпучим заполнителем 7, в процессе измерений сыпучий заполнитель 7 находится в надпоршневой полости 5 (фиг. 1) .. Полость бункера 6 закрыта решеткой 8, размеры отверстий 9 которой не препятствуют проходу сыпучего заполнителя, но предотвращают попадание в бункер небольших по объему образцов. Цилиндрический корпус 1 устройства крепится к опорной плите 15

10. На уплотнительной крьинке 4 saкреплен цилиндр 11 перекрывающий отверстия 9 бункера 6.Цилиндр 11 взаимодействует с упором 12, а послед ний - с прузиной 13. Упор 12 взаимо- 20 действует с элементом 14 сигнальной систеьы. Элементом сигнальной системы может быть, например, иикронереключатель.

Поршень 2 соединен со штоком 3 и фиксируется от проворота штифтом 15, закрепленным на опорной плите 1О.

Поршень 2 в верхней части имеет насадку в виде стакана 16, дно которого выполнено конусом, а на вершине 30 последнего закреплен перфорированный диск 17, отверстия которого препятствуют проходу сыпучего заполнителя 7, но не пропускают образцы небольшого размера. Внутри стакана раэ- 35 мещена пружина 18 сжатия и вибратор 19.

Привод штока 3 осуществляется от реверсивного двигателя 20 uepes mecтерни 21 и 22. На шестерне 21 за- р креплен фориирователь 23 фотодатчика 24. Для фиксирования нижнего положения поршня 2 в корпусе 1 размещен элемент сигнальной систеиы — иикропереключатель 25 ° Датчик 26 давле- 45 ния связан с бункером 6. Информация с датчиков устройства передается на блок управления, который осуществляет управление рабочими органами устройства,. а кроме того, перерабатывает информацию и представляет ее в цифровом виде.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении (фиг. 2) крышка 4 поднята и отведена в сторону. Поршень 2 находится в верхнем ,крайнем положении. На перфорированный диск 17 помещают исследуемый обследовательно, I P

ЧЧ-Ч(!+ ) СК 0 Р

0 (2) — объем скелета образца," — объем воздуха, заключенный в гериетизированной полости беэ образца, когда поршень находится в начальном положении (фиг.2)", — барометрическое давление; — избыточное давление, на которое настроен датчик 26", где Чсц

7 4 раэец. Сыпучий заполнитель 7 находится в полости бункера 6. При включении двигателя 20 поршень 2 перемещается вниз. При этом сыпучий заполнитель 7 просыпается иэ бункера 6 через отверстия 9 решетки 8 по мере опускания поршня 2. Таким образом, сыпучий заполнитель 7 засыпает исследуемьй образец, проникает через отверстия перфорированного диска 17 и достигает нижней части образца.

При достижении поршнем 2 нижнего крайнего положения срабатывает иикропереключатель 25, который отключает двигатель 20, поршень при этом останавливается. После этого включается вибратор 19 и подпружиненный стакан 16 начинает совершать колебательные движения, одновременно происходит уплотнение сыпучего заполнителя 7 вокруг исследуемого образца, а затеи вибратор 19 отключают. Уплотнительной крышкой 4 герметиэируют цилиндрическую полость 5, одновременно цилиндр 11 перекрывает отверстия 9 бункера 6.

При таком положении рабочих органрв устройство готово к измерениям (фиг.3) .

Включением реверса двигателя 20 поршень 2 пбднимается и сжимает воздух в надпоршневой полости 5. Как только давление в надпоршневой полости 5 достигнет определенного значения, которое определяют по срабатыванию датчика 26 давления, снимается отсчет показаний с фотодатчика

24, по которым и определяется пере-. мещение поршня 2 от начального положения (фнг.4).

По снятьы отсчетам, используя закон Бойля-Иариотта, можно записать

Р (Ч -Чс» ) (P+ +4P+) ° (Ч -Ч, -Ч ) ° (1) 5 150298) 6

V — изменение объема при пере- Сыпучий заполнитель стекает иэ бунмещении поршня 2 иэ на- кера в полость под действием сил тячального положения до мо-, жести при опускании поршня с образцом. мента срабатывания датчи- В процессе измерения цилиндр 11 уп5 ка 26. лотнительной крьппки 4 перекрывает бунНа основе данных датчиков прибора керное пространство и не позволяет и заданных начальных условий блок уп- заполнителю попасть в бункер. равления обрабатывает информацию и Сыпучие свойства заполнителя обеспредставляет ее в цифровом виде. Пор- 10 печивают заполнение всех неровностей

1 шень 2 продолжает перемещение вверх образца и позволяют тем самым пронзи сыпучий заполнитель 7 вступает в водить измерение образца любой геоконтакт с упором 12. В результате метрической формы. Статическое воэсоприкосновения с подпружиненным упо- действие подпружиненного упора крышром 12 происходит выравнивание его 15 ки приводит к выравниванию зеркала

"зеркала", после чего срабатывает заполнителя, что необходимо при реэлемент 14 сигнальной системы, кото- гистрации изменения его уровня. рыл отключает двигатель 20 (фиг.5).

Одновременно вновь снимаются показания с фотодатчика 24, преобраэующиеся в информацию о перемещении поршня. Эти данные используются для определения внешнего объема и расчета коэффициента пористости. Общий объем определяют по разности уровней сыпучего заполнителя 7 с образцом и без него

Ч. -Ч =Чин . (3)

/ где Vð — объем сыпучего заполнителя с образцом; г/

Ч вЂ” объем сыпучего заполнителя без образца;

Чп — объем образца общий.

Зная общий объем образца, можно определить коэффициент пористости

К ааЕ = 1 ы

V Чс (4)

Чпц Чпи где Ч,„- объем скелета образца по формуле (2) .

Вычислением К заканчивается прои цесс измерений.

Поднятием крышки производится разгерметизация полости 5, при этом освобождается доступ в бункер 6. Включая двигатель 20, поднимают поршень 2 в верхнее положение. Сыпучий заполнитель 7 при достижении полости бункера 6 стекает в него. Остатки заполнителя стекают по конической поверхности верхней части поршня, происходит обнажение исследуемого образца.

Включение вибратора 19 ускоряет процесс соскальзывания сыпучего заполнителя 7 с верхней поверхности поршня 2 и наружной поверхности образца.

В дальнейшем цикл повторяется.

Наличие в корпусе бункера необ20 ходимо для вытеснения в его объем сыпучего заполнителя при извлечении образца из полости корпуса. Причем объем заполнителя должен быть обязательно меньше объема бункера. В про25 тивном случае при извлечении образца, которое происходит при поднятии поршня в верхнее положение, происходит извлечение заполнителя и его потеря, что недопустимо, так как

30 это приводит к изменению условий измерения.

Таким образом, использованное в устройстве измерение объемов с по35 мощью сыпУчего заполни 1 епя обеспечивает исследование образцов любой геометрической формы. Наличие в верхней части бункера уплотняющей крьппки„ снабженной цилиндром, перекрыва40 ющим бункерное пространство подпружиненным упором, элементов сигнальной системы, фиксирующих нижнее положение поршня и контакт заполнителя с упором, позволяет совместить измере45 ние объема скелета и общего объема образца. Причем измерение .осуществляется sa один ход поршня, что значительно упрощает и ускоряет исследования. Выполнение верхней части

50 поршня в форме конуса и крепление к его вершине перфорированного диска облегчает доступ сыпучего заполнителя к опорной поверхности образца и обеспечивает удаление сыпучего заполнителя с верхней поверхности поршня. Снабжение поршня вибратором и подпружиненным стаканом ускоряет процесс удаления сыпучего запопнителя в бункер.

1502987

Формула изобретения

1. Устройство для исследования образцов горных пород, содержащее цилиндрический корпус с уплотнительной крыпкой, в котором размещен поршень со штоком, кинеыатически связанный с приводом, а надпоршневая полость образует камеру для размещения исследуемого образца и содержит подпружиненный упор, а также сигнальную систему, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и расши рения области применения путем исследования образцов любой геометрической формы, камера для размещения исследуемого образца заполнена сыпучим заполнителем, устройство дополнительно снабжено по меньшей мере

1 одним бункером, размещенным с внешней стороны цилиндрического корпуса над подпружиненным упором, причем объем бункера больше объема сыпучего заполнителя, уплотнительная крышка соединена с цилиндром, перекрывающим бункерное пространство и выполненным с возможностью взаимодействия с подпружиненным упором, а сигнальная система содержит элементы, фиксирующие нижнее положение поршня и контакт заполнителя с упором.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения трудоемкости, поршень в верхней части имеет насадку в виде подпружиненного стакана, дно которого выполнено конусным с перфорированным диском на вершине,а в стакане размещен вибратор.

1502987