Устройство для измерения деформаций на стенках скважин

 

Союз Советских

Социалистических

Ресттубпик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ »>883434 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 24.03.80 (21) 2897758/22 — 03 с присоединением заявки М (23) Приоритет— (51)М. Кл.

Е 21 С 39/00

Е 21 В 47/00

Гасударственный комнтет но делам нзебретеннй н открытнй

Опубликовано 23.11.81. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 23.11.81 (53 >т Уд К622.235 (088.8) (72) Автор изобретения

В. М. Барковский

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени аучноисследовательский институт горнон геомехаййкй маркшейдерского дела (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ НА СТЕНКАХ

СКВАЖИН

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для измерения деформаций на стенках скважин, пробуренных в горных породах.

Разработано много устройств для измерения деформации на исследуемой поверхности, в конструкции которых передача деформации от исследуемого материала к измерительному тензорезистору осуществляется за счет сил трения, возникающих при прижатии тенэореэисто10 ров к исследуемои поверхности, чем достигается большая экономия тензорезисторов и

° увеличивается производительность измерений 11) .

Недостаток этих устройств — ненадежность прижатия тензореэнсторов к стенкам скважин.

Известно также устройство для измерения

15 деформаций на стенках скважин, включающее корпус, крышку, уплотняющую манжету, натяжную гайку, распорный узел, прижимные сегменты с цилиндро-конической поверхностью, резиновые прокладки и тензорезисторы, распо20 ложенные на прижимных сегментах (21.

Недостатком этого устройства является то, что прижатие тензорезисторов осутцествляется за счет упругих сил изгиба лепестков конусной цанги при ее яеремещении вдоль направлякнцей. Однако для обеспечения регулирования номинального усилия прижатия тензорезисторов к стенкам скважины в такой конструкции необходимо знать фактический диаметр скважины в местах установки устройства и пользоваться тарировочными кривыми контрольного тенэорезистора на соответствующий диаметр.

Опыт бурения измерительных скважин в горных породах показывает, что их диаметр меняется как по глубине измерительной скважины в зависимости от наличия встречаемых включений, так и от места к месту в горном массиве, т.е. для использования предварительной тарировки контрольного тензорезистора в большинстве случаев необходим не менее сложный, чем измерительное устройство, прибор для измерения фактического диаметра скважины в месте установки устройства, что требует дополнительных затрат времени и средств.

883434

Цель изобретения — обеспечение контроля регистрируюшим прибором и регулирования номинального усилия прижатия тензорезисторов к стенкам скважины, Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено центрирующим стержнем, конусной втулкой, свободно установленной на нем с возможностью контактирования с конусной поверхностью прижимных сегментов, шайбами с электрическими контактами для соединения с регистрирующим прибором, цилиндрической пружины, ограниченной с торцов посредством шайб, упомянутых выше, толкате. лями и подшипником для передачи усилия от натяжной гайки через толкатель и пружину к конусной втулке, при этом пружина, подшипник и натяжная гайка установлены на центрирующем стержне, а натяжная гайка имеет возможность перемещения вдоль него, Такая конструкция устройства позволяет создавать номинальное усилие прижатия тензорезисторов в момент замыкания электрических контактов независимо от первоначального фактического диаметра скважины в месте установки устройства.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид в разрезе; на фиг. 2 — сечения А — А и Б — Б на фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса 1, крышки

2, центрирующего стержня 3 и прижимных сегментов 4, На прижимные сегменты одет резиновый чехол 5, на который наклеены прижимные резиновые прокладки 6 с тензорезисторами 7, прикрепленными по определенной схеме. На центрирующем стержне 3 свободно . насажены конусная втулка 8, цилиндрическая пружина 9 с ограничительными шайбами 10 и 11, упорный подшипник 12 в корпусе 13 и навинчена натяжная гайка 14. Ограничительные шайбы 10 и 11 снабжены электрическими контактами 15 и 16, изолированными от шайб и электрически соединенными с регистрирующим прибором посредством кабеля.

В корпусе 1 просверлены четыре отверстия: одно — для кабеля 17, два — для толкателей

18 и одно — для ввинчивания центрирующего стержня 3, Уплотняющие манжеты 19, 20, 21, 22 и гайки 23 и 24 служат для гидроизоляции той части скважины, в которой производится измерение деформаций.

Электрические контакты 25 на прижимных сегментах служат для соединения тензорезисторов с кабелем.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении диаметр устройства в сечении А — А меньше диаметра измерительной скважины мчллиметров на нять. При помощи досылочной штанги устройство досылается по скважине до устья иэмерительнойе

f0 5,Hàòÿæíîé гайки 14 продолжается до тех, пор, Полученные результаты сопоставлялись между собой. Сопоставление показало, что при создании минимального усилия прижатия тен40 зорезисторов к стенкам скважины расхождения между приклеенными и прижатыми тенэорезисторами не более 5%; при усилиях прижатия тензорезисторов, меньших номинального, . были случаи даже полного проскальзывания при45 жатых тензореэисторов; при усилиях прижатия тензорезисторов, больших номинального, тен. зорезисторы разрывались и выходили из строя.

35 скважины и вставляется в нее, При помощ Г этой же досылочной штанги вращается натяжная гайка 14, в результате чего она перемещается вдоль центрирующего стержня 3 и перемещает соответственно подшипник 12 с корпусом 13, толкатели 18, ограничительные шайбы 10 и 11, пружину 9 и конусную втулку 8. Перемещение втулки 8 вдоль центрирующего стержня 3 выдвигает прижимные сегменты с тензорезисторами к стенкам скважины, Как только тензорезисторы прикоснутся к скважине, начнет сжиматься пружина 9 и сближать ограничительные шайбы 10 и 11 и электрические контакты 15 и 16. Вращение пока не произойдет соприкосновение электрических контактов 15 и 16 между собой, что будет зарегистрировано на приборе. В таком состоянии усилие прижатия будет соответствовать заданному номинальному значению. Вращением натяжной гайки в ту или другую сторону можно регулировать усилие прижатия, поддерживая его номинальное значение.

Проведены лабораторные испытания опытного образца устройства.

В образце из органического стекла кубической формы с длиной ребра 150 мм в центре одной иэ грани сверлится сквозное отверстие диаметром 46 мм. К стенкам скважины в одной ее половине по длине клеят тензорезисторы по такой же схеме, что и на устройстве. В другой половине устанавливают устройство. Образец нагружается на прессе. После каждой ступени нагрузки снимаются отсчеты ло приклеенным тензореэисторам и тензорезисторам устройства.

Технические преимущества предлагаемого изобретения заключаются в том, что в связи с возможностью создания контроля и регулирования номинального усилия прижатия тензорезисторов к стенкам скважины.без предварительного замера ее диаметра повышается точность измерения деформации, улучшается качество проведения трудоемких шахтных экспериментальных работ и увеличивается их производительность.

Формула изобретения

Устройство для измерения деформаций на стенках скважин, включающее корпус, крышку, уплотняющую манжету, натяжную гайку, распорный узел, прижимные сегменты с цилнндро- конической поверхностью, резиновые прокладки и тензорезисторы, расположенные на прижимных сегментах, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения контроля регистрирующим прибором и регулирования номинального усилия прижатия тензорезисторов к стенкам скважины, устройство снабжено центрирующим стержнем, конусной втулкой, свободно установленной на нем с возможностью контактирования с конусной поверхностью прижимных сегментов, шайбами с электрическими контактами для соединения с регистрирующим прибором, ци. линдрической пружиной, ограниченной с тор883434 6 цов посредством шайб, упомянутых выше, толкателями и подшипником для передачи усилия от натяжной гайки через толкатель и пружину к конусной втулке, ври этом пруS жина, подшипник и натяжная гайка установлены на центрирующем стержне, а натяжная гайка имеет возможность перемещения вдоль него.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Нестеренко Г. Т. и Барковский В. М.

Деформометр для измерения деформаций стенок буровой скважины. — Торные машины и автоматика™. ЦНИЭИутоль, 1971, вьш. 4(I33}

2, Барковский В. М. Совершенствование техники измерений методом разгрузки. Геомеханические системы диагностики и контроля состояния и свойств массива горных пород.

Новосибирск, 1978, с. 91 (прототип).

883434 б=б

Составитель Л., Прошииа

Техред О.Дуолай

Редактор А. Козориз

Корректор В. Синицкал

Заказ 10156/50

Тираж б30

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проекпия, 4