Установка для физико-механических испытаний материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности для испытания образцов горных пород. Сущность изобретения заключается в том, что установка содержит нагружатели, источник нагрузки, режущий инструмент и буровой инструмент. В образце после его нагружения осевой и боковой нагрузками выполняют отверстия и щели и наблюдают за устойчивостью стенок отверстий. Результаты используют для практических рекомендаций, например, по повышению притока нефтяных скважин. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность образцов материалов, преимущественно горных пород.

Известна установка для физико-механических испытаний материалов, содержащая корпус, установленные на нем захваты для образца, нагружатели, взаимодействующие с захватами, платформу, режущий инструмент, установленный на платформе и предназначенный для взаимодействия с образцом [1] Наиболее близкой по конструкции и достигаемому эффекту к предлагаемой является установка для физико-механических испытаний материалов. Установка содержит корпус, установленные на нем захваты для образца, нагружатели, взаимодействующие с захватами, платформу, режущий инструмент, установленный на платформе и предназначенный для взаимодействия с образцом, привод перемещения платформы в направлении, перпендикулярном оси захвата [2] Недостаток установок состоит в ограниченных функциональных возможностях, не позволяющих проводить сложные механические обработки образца. Например, для исследования устойчивости стенок скважин при проведении в них щелевой обработки необходимо проводить исследования по следующей программе: выбурить осевое отверстие в образце, нагруженном осевой и боковой нагрузками, а затем проводить постепенную разделку стенок скважины путем создания продольных щелей по разным направлениям, разной глубины, с разной интенсивностью проведения. Все это необходимо делать без разгрузки образца, а иногда с изменением напряженного состояния образца. Известные установки таких исследований не обеспечивают.

Задачей изобретения является расширение возможностей исследований путем обеспечения как щелевой, так и буровой обработки нагруженного образца.

Задача решается тем, что установка, содержащая корпус, установленные на нем захваты для образца, нагружатели, взаимодействующие с захватами, платформу, режущий инструмент, установленный на платформе и предназначенный для взаимодействия с образцом, привод перемещения платформы в направлении, перпендикулярном оси захвата, снабжен буровым инструментом, установленным на корпусе устройства с помощью узла крепления и предназначенным для воздействия на испытываемый образец.

На чертеже представлена схема установки.

Установка для физико-механических испытаний материалов содержит корпус 1, установленные на нем захваты 2, 3 для образца 4, нагружатели 5, взаимодействующие с захватами, платформу 6, режущий инструмент 7, установленный на платформе и предназначенный для взаимодействия с образцом, привод 8 перемещения платформы в направлении, перпендикулярном оси захватов 2, 3.

Установка снабжена буровым инструментом 9, установленным на корпусе с помощью узла крепления и предназначенным для воздействия на испытываемый образец 4.

Буровой инструмент 9 выполнен, например, в виде штанги с коронкой 11, приводом 12 вращения штанги, и механизма 13 осевой подачи штанги. Узел крепления бурового инструмента 9 выполнен, например, в виде поворотной платформы 10 для регулирования угла между осью захватов и осью штанги, платформы 14 для смещения бурового инструмента относительно оси захвата. Платформа 14 приводится в движение винтовым механизмом 15 с приводом 16. Платформа 6 связана с приводом 8 посредством винтового механизма 17. Режущий инструмент 7 выполнен, например, в виде резца, закрепленного на штанге 18 и связанного с механизмом возвратно-поступательных перемещений, включающим рамку 19, эксцентрик 20 и привод 21 вращения эксцентрика. Нагружатели 5 могут быть выполнены гидравлическими и работать от источника 22 давления. От этого источника 22 может создаваться боковая нагрузка на образце 4. Давление при этом создается в полости между поршнями 23, 24. Для изменения положений режущего инструмента и бурового инструмента в поршнях выполнены отверстия.

Установка работает следующим образом.

От источника 22 создают боковую нагрузку на образце 4, с помощью нагружателей 5 создают осевую нагрузку на образце. Дальнейшее действие зависит от программы исследований. Например, заключают привод 21 и посредством эксцентрика 20, рамки 19 и штанги 18 создают возвратно-поступательные перемещения резца 7 режущего инструмента. Одновременно включают привод 8 и через винтовой механизм 17 перемещают платформу 6, что дает смещение режущего инструмента перпендикулярно оси захватов. Происходит разделка щели в образце. Если образец до начала опыта не имел осевого отверстия или если такие отверстия необходимо выполнять после разделки щели, пользуются буровым инструментом 9. Угол между осью захватов и осью штанги бурового инструмента 9 регулируют посредством поворотной платформы 10 узла крепления, а смещение бурового инструмента относительно оси захватов осуществляется путем перемещения платформы 14 приводом 16. Наблюдают за устойчивостью стенок скважины по мере роста щели, исследуют параметры щели, влияющие на устойчивость стенок, на фильтрационные и иные физико-механические свойства материала образца. Испытания проводят при разных величинах и соотношениях нагрузок на образце, при разных диаметрах, направлениях и условиях проведения отверстий, при разном количестве, размерах, взаимной ориентировке щелей.

Результаты исследований могут использоваться для повышения притока скважин.

Установка обеспечивает новые возможности исследований по сложным программам взаимодействия с воспроизведением реальных условий работы пород на больших глубинах.

Формула изобретения

Установка для физико-механических испытаний материалов, содержащая корпус, установленные в нем захваты для образца, нагружатели, взаимодействующие с захватами, платформу, режущий инструмент, установленный на платформе и предназначенный для взаимодействия с образцом, привод перемещения платформы в направлении, перпендикулярном оси захватов, отличающаяся тем, что она снабжена буровым инструментом, установленным на корпусе устройства с помощью узла крепления и предназначенным для воздействия на испытуемый образец.

РИСУНКИ

Рисунок 1