Прибор для определения направления и скорости движения грунтового потока
Класс 424 9
АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ
1 с
1 ь,,„-д
, я, g )а.ййс
ni x1
„.м С
ОПИСАНИЕ прибора для определения направления и скорости движения грунтового потока.
К авторскому свидетельству К. В. Бродовицкого и
К. В. Петрова, заявленному 25 августа 1933 года (спр. о перв. % 133955), с присоединением заявки от 26 сентября i933 года (спр. о перв. № 135344).
О выдаче авторского свидетельства опубликовано З1 июля 1934 rona.
{329-6) Назначение прибора определять в полевой обстановке при наличии одной скважины и без откачки направление грунтового потока, его скорости, гидравлический уклон, коэфициент фильтрации, а также изменения этих элементов по вертикали.
На чертеже фиг. 1 изображает схематически вертикальный разрез части прибора, погруженного в грунт; фиг. 1, 1, 1 и 1 — поперечные разрезы ее; фиг. 2 — регулировочную часть для отсчета показаний.
Прибор состоит (фиг. 1) из полого цилиндра 6, разделенного внутри крестообразной перегородкой 2 на четыре изолированных сектора 3, (i=1, 2, 3, 4), заполняемых при пользовании прибора водою. В каждом из секторов в боковых стенках цилиндра 6 имеются вырезы, в которые плотно вставлены сменяемые и тарированные пористые фильтры 4, {i = 1, 2, 3, 4), имеющие с обеих сторон защитные сетки 5.
Назначение фильтров 4,— гидродинамическое сообщение секторов 3, с грун. товым потоком. Для вторичной очистки воды от мути внутри каждого сек ра имеются дополнительные, плотно вставленные., сменные и тарированные, фильтры 4, (i=1, 2, 3, 4) аналогичного первым фильтрам устройства. Цилиндр б снизу плотно накрыт съемной крышкой 7, закрепляемой гайками 8 на, болту 9, являющемся продолжением пе1 регородки 2, несущей припаянный диск 1С, прижимающий резиновую про; кладку 11. Сверху цилиндр 6 плотно, закрыт крышкой 12 имеющей четыре отверстия для трубок 13 из диэлектрика, (==-1, 2, 3, 4), сообщающихся с внутренними секторами цилиндра. На ци линдр 6 навинчивается снизу полый ! цилиндр 14, назначение которого— . создать гидродинамический подпор, i a сверху — полый цилиндр 15, имеющий назначением защитить внутреннее рас пределительное устройство, схема которого вместе с внешними измерительными приборами указана на фиг, 2.
В верхней своей части цилиндр 15 имеет четыре отверстия для вывода наружу рычагов . управления 16, (i =1, 2, 3) и пятипроводного кабеля 17.
Трубки 13 (фиг. 2) с четными индексами составляют одну водопроводящую систему, а трубки с нечетными индек. сами — другую такую же систему, соединяющую диаметрально противоположные секторы 3,. цилиндра 6.
Каждая из двух систем имеет с одного конца разветвление, в одну ветвь которого включен сменный эталон сопротивленияя — фильтр 18, . (1 = 1, 2 j, а другая ветвь проходит ерез общий для обеих сисгем кран 19, вращающаяся часть которого 2О, укреплена на рычаге управления 16, выходящем из цилиндра 15 наружу, Каждая из двух систем трубок дважды проходит через общий восьмерный кран 19., и имеет по две пары электродов 21, расположенных на определенных расстояниях друг от друга, а также по одному отводу 22, ((=-=1, 2), запираемых кранами 23, и 23 и служаших для улавливания и последующего выпуска мелких пузырьков газа, местное скопление которого в живом сеянии трубок могло бы нар.шить правильность действия прибора.
Восьмерный .. кран 19 четырьмя своими каналами 24 соединяется с одной стороны при помощи трубки 25 с сосудом 26, а с другой стороны через трубку 27 с сосудом 28. Оба сосуда наполнены раствором электролита 22,. имеющего удельныл вес, равный удельному весу воды или близкий к нему.
Один из этих сосудов сообщается с наружным воздухом через отверстие 3О в крышке 31, а другой закрьгг поршнем 32, закрепленным на выходящем наружу рычаге управления 16,. и слу жит для промывки электролитическим раствором каналов 24 крана 19, пробка 2О (фиг. 2 ) крана 19. поворотная и закрепленная на рычаге своего управления 16,Д изображена в поперечном разрезе на фиг. 2 . При ее повороте на 180 каждая из четырех пар каналов 24 взаимно меняется местами, и при этом в каждую из четырех труоок 13 вводится по капле электролита. При использовании окрашенной жидкости 29 и прозрачных трубок 13 можно невооруженным глазом определять положение введенной капли в трубке 13„что имеет значение главным образом для тарировки прибора, а также для контроля за удалением пузырьков газа и для проверки, не осталось ли в трубках 13 капель электролита 29. Для обеспечения указанного контроля ок жидкости в трубках 13 на время прерывается поворотом крана 2О,. на 90 . Вообще же применение прозрачных (и в этом слу чае обычно градуированных) трубок 13 !
i не обязательно, При установившемся в трубках 13 токе жидкости две из четырех введенных капель электролита будут иметь движение к электродам 21. Из четырех пар кольцевых электродов 21 вделанных в трубки 1Ы, и изготовленных из губчатой платины, тантала или иного металла, хорошо поглогцающего газы; четыре однозначных электрода присоединены к проводу 5, а четыре остальных — соответственно к проводам 33, (= 1, 2, 3, 4). Для точности отс етов необходимы дополнительные серии промежуточных пар электро дов 21, к которым присоединя.отся отводы от тех же проводов М0 и 33 .
Все эти провода в виде пятижильного кабеля 17 выводятся наружу к клеммам измерительного прибора, состоящего . из четырех гальванометров 34, смонтиpoBBHHbtx на доске Ы. При этом про" вод 33 предварительно проходит через ! батарею 36 и перекл,очатель Й направления тока (он же и выключатель).
Возможность периодического изменения направления тока имеет назначением
1 избежать выделения пузырьков газа на электродах.
Магнитная стрелка помещена на
t штанге и служит для определения ази1
; мута положения в скьажине прибора.
Варианты конструкции пг ибора та-! ковы: в прибора- упрогценного типа исключается пара вырезов в стенках, цилиндра 6 с соответствующими им
,. фильтрами 4., 4, 4,-, 4;, крестообразная ; перегородка 2 заменяется плоской пе регородкой, делящей внутреннее про странство цилиндра 6 на два сектора, I исключается система трубок 13, 134 с соответствующими четырьмя кана лами 24 крана 20.„проводами 33., и 33., личины поворота крана 20в последова ельно осуществляются следующие комбинации: р а краны 20„и 20., находятся в положении, не затрудняющем тока жидкости.
Прибор в собранном виде на штанг ге 38 ,. опускается в скважину на необход; мую
1) Т бка 13! заперта, тр;бка 13,, свободна. ! лубину кабель 17 соответственно сма,-;.бк ;3, вкл!ок;но сопрот:гвление !8-. тывается с кату
7 т ока 13 ап-"рта „! чаги упоавления надстраиваются. Звенья
4) B трубку 13 вкл!оведо соороти!:лени= 13! рычагов управления и штанги присоев трубку 13.„. вкли !е !о баро явление ьа, иняют я к рукоятк и или иным мехаправления Обсапная труба чена совр ти ление .8 . ! аляется, . из пункта уст-новки приоора удал а . - ость замеI и нормальная последовательность е"тикали производится от больЬ) Tp"бка 13 свобод. :а, трубка !. свободна., P
I ших глубин к мень ши!. Выжидается
) Роме того, пРи выходе из секто- ) время, необходимое для осадки, а ки (оплыванич) грунта и плотного обхвата им цилиндра ! стенок прибора. При наличии грунтоез специ ,О ОРО 0 выводится наружу (вОго потОка, часть ч рез ф ы поз оляет осуществлять по „ссмляется во внутренние сек орь 3, У -1
3 а ется ток жидкости желанию одну из следующих схем цилиндра о, и создается ток жид соединении: в и с .стчах трубок 13, Малый размер
1 живого сечения трубок Ы, по сравнеС:.ем а 1. нию с приемной поверхностью фильТ " 13 с.е;.нне!!а с сектором {полостью) 1 тров увеличивает во много раз я ( аз видиПово, мую скорость этого движения.
13а
3, ротом крана 20 вводят в каждую из я,. в
1 ю
Схема 2. и двумя гальв р ванометрами. Сопротивлеся Т.) бка 13! соединена с сектором (полостью) 3, ние — фильтр 18, либо исключается, py ка °, а
7 либо присоединяется к системе трубок 13„ 13. в соответствии с чем
:9 ксана 20, либо исключается один из двух каналов, лиоо через этот ка- Схема 3 нал пропускает ется ответвление трубки 3» тртáêà 13, соединена с секторо (олостьв 3, 3; соде жащее ф ее фильтр 18а, а обоим кана- лам придается форма уширенных вы° 3J мещенных взаимно на некоторезов, см т
Нь! рыи угол вр
РащениЯ так, что в зависи-: При желании огут оь ть установле
"0
18 мости от величины поворота кран i, ополнительные сопротивления
13 д в свободный ток жидкос в выруб i однако особой необходимости в этом лючается сопротивление или „т
П ибор может быт использован
: и и и иных схемах соединений трубок част однако необходимости в этом нет и
Ой указанные возможности имею г авное трубок 3г "риб рах боле= образца прибора и при научном изуче: нии дейст и и ибо смещаются на некоторый у гол один, ни вляются еще; При испо ь оль" овании прибора в полеотносительнодругого идобавляю щ ст ойства, в ко- . вой оостановке вс два канала такого же устр т мы т бок заполняются торые пропу к . пуска .отся ответвления тру- j Э, 4) и системы тру ок зап ! бок 13 и 13, содержащие соответ- полностью чистои вод ", я 18 и 18, При и 28 — электролитом, причем обращается ственно сопротивления, и, ри епзыье в зависимости от ве- внимание на полное удаление пу р—
К 2 24, ю ния полученных данных с уже имею1 щейся гидрогеологической характеристикой данной местности контролируют показания прибора.
Пользование данным прибором затруднено лишь в случае очень плотных и грубо-обломочных пород, не дающих хорошей осадки (оллывания) стенок. скважины.
Следует отметить, что вместо контактной системы электросигнализации, характеризующей скорость протекания проникшей в прибор, грунтовой воды по системе прибора, по предложению заявителей, могут быть использованы и гальванопары, достаточной чувствительности, для определения ничтожных скоростей движения воды. четырех трубок по капле электролита из сосудов 26 — 28. Две из них, проходя мимо электродов 21, меняют сопротивление электроцепей, что регистрируется по показаниям гальванометров.
Зная объем трубок между парами электродов и время прохождения капель электролита, определяют расход воды в каждой из двух систем трубок. ,Сравнивая расходы по двум системам трубок, получают возможность судить об относительных скоростях грунтового потока в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а отсюда и об откло1 нении азимута истинного направления грунтового потока на данном участке скважины от азимута ориентировки прибора на основании соответствующих формул.
Затем производят замеры расходов воды в приборе при включенных последовательно в ток жидкости поворотом крана 20, эталонах сопротивленийфильтрах 18. Замеры расхода воды могут быть выполнены и при иных допускаемых прибором схемах соединения трубок и включениях эталонов сопротивлений. Для определения направления грунтового потока по упрощенной конструкции прибора †одной системой трубок и одной парой внешних фильтров необходимы повторные замеры при повороте прибора на некоторый угол.
При изображенной на чертеже четырехф ильтровой конструкции поворот прибора на некоторый угол не обязателен. Имея некоторое количество замеров и зная сопротивления отдельных фильтров, получают возможность определить по соответствующим формулам направления движения грунтового потока, а также скорость, уклон (градиент) его, коэфициент фильтрации грунта на данном участке скважины для данного уклона. Путем сопоставлеПредмет изоб ре те н и я.
1. Прибор для определения направления и скорости движения грунтового потока с отсчетом показаний по электро-е сигналам и с использованием в нем фильтра в форме разделенной на секторы камеры, отличающийся применением двух связанных трубопроводами с камерой многозапорных клапанных коробок 19 и 2О,, из коих коробка 19 служит для изменения скорости движения и степени отфильтрованности грунтовой воды, циркулирующей по прибору, а коробка 20.— для подачи через нее из баков 26 и 28 электролита в систему.
2. В приборе по и. 1 применение двух съемных защитных для торцов прибора кожухов 14 и 15, из коих кожух 15 снабжен отверстиями для прспуска через них кабеля электросигнальной цепи 17, а также проводов управления камерами 19 и 2О и баком 26.
3. В приборе по и. 1 применение в качестве элемента для замыкания тока гальванопар.
K авторскому свидетельству К. В. Бродовицкого и
К. В. Петрова Л 37900 о о 1
j 1
Экаиерт л редактор П. П. Браилко
Тип.,Промполыграф . Танбовсаав, 12. Зак. 5676
