Устройство для крепления измерительных приспособлений в скважине

 

(72) Авторы изобретения

Ю. М. Красный, Л. Г. Виноградова, Уральский ордена Трудового Красного Знамени: политехнический институт им. С. М.-Кирова-- "-. (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ.ПРИСПОСОБЛЕНИЙ В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к строитель ству.

Известно устройство для крепления измерительных приспособлений в скважине, включающее головку с механизмом перемещения н эластичную оболочку со срезываюшими лопастями $1) .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устрой ство для крепления измерительных приспособлений в скважине включающее цилиндрический корпус с закрепленной на нем эластичной оболочкой, наружные пластины с лопастями, равномерно расположенными по окружности ридами, причем лопасти одного ряда перекрывают промежутки между лопастями соседнего ряда (2).

Недостатки этих устройств заключаются в невысокой надежности крепления их в скважине, что приводит к низкой точ ности измерений, а также в невысокой надежнос ти.

Иель изобретения - повышение точности измерений и надежности работы. ус тройс тва.

Эта цель достигается тем, что устройство для крепления измерительных приспособлений в скважине, включающее цилиндрический корпус с закрепленной на нем эластичной оболочкой, наружные плас-. тины с лопастями, равномерно.расположенными по окружности рядами, причем лопасти одного ряда перекрывают промежутки между лопастями сосепнего рина, снабжено кольцевыми пружинами и допол нительными пластинами с накладками, причем дополнительные пластины установлены между эластичной оболочкой и наружными пластинами и соединены с последними накладками, корпус выполнен палым и снабжен торцовыми фланцами с боковыми цилиндрами, наружные пластины и боковые цилиндры снабжены шариками, óñтановлеными по их торцам, а кольцевые пружины охватывают наружные пластины.

3 9355

На фиг. 1 изображено устройство при спуске в скважину; на фиг. 2 - разрез

А-А на фнг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1) на фиг. 4 - устройство в рабочем положении „на фиг. 5 — разрез

B-B на фиг. 4.

Устройство состоит из полого корпуса 1 с торцовыми фланцами 2 и 3 и с боковыми цилиндрами 4 и 5. Полый корпус 1имеет отверстия 6,,и охвачен ци- te линдрической эластичной оболочкой 7.

Сверху оболочка 7 прижата к корпусу 1 фланцем 2 с помощью болтов, снизу обо лочка 7 прижимается с помощью кольца 8» навинченного на корпус 1. К корпусу 1 с 15 помощью резьбы крепится также фланец 3.

4ланцы 2 и 3, корпус 1 и упругая обо-. почка 7 образуют замкнутую рабочую камеру 9. Внутри боковых цилиндров 4 и 5 расположены по вертикали в двух уровнях . лопасти верхнего ряда 10 и нижнего 11, имеющие форму неправильного многоугольника (фиг. 2). По горизонтали верхний ряд лопастей 10 смещен по отношению к нижнему ряду 11 по дуге окруимости на половину ширины лопасти (фиг. 5).

Устройство с шестью лопастями в одном уровне (®= 6).,Каждая из. лопастей жест ко связана, например, с помощью сварки, с наружной пластиной 12 по одному иэ торцов, Наружная пластина 12 гибко свя зана, например, с помощью накладки из стеклоткани 13 с внутренней пластиной 14.;

Наружные пластины 12 имеют цилинд рическую форму с радиусом кривизны по наружной поверхности, равным внутреннему радиусу боковых цилиндров 4 и 5.

Кроме этого, на,соприкасающнхся поверх.ностях боковых цилиндров 4 и 5 и наруж ных пластин 12 выполнены конические . 4© переходы 15. В фланцах 2 и 3, пластинах 11 и 12 выполнены направлякипие канавки 16. В гнездах, ус ознних по свободным торцам боковых ров 1 и 2 и наружных пластин 12, установле- 4 ны шарики 17. В наружных пластинах 12 выполнены пазы, в которых установлены плоские пружины 18. На фланг 2 s 3 навинчены верхний 19 s, нижний 20 фи- гурные цилиндры, которые служат надрав Ю ляюшими и предотвращают разрушение стенок скважины при опускании устройства. К рабочей камере 9 через ввинченный в фла нец 2 штуцер 21 цодведен трубопровод22.

К фланпу 2 с помощью болтов прикреп-. ss лены натяжной гйбкий элемент 23 и сейс модатчик (тип И-001В) 24 с электрическими проводами 25. К фланцу 3 при70 4 варена петля 26 для крепления приборов, опускаемых в скважину. Удержание устройства на заданной глубине в скважине осуществляется с помощью хомута 27, 1 прикрепленного на болтах к фланцу 2 и троса 28.

Для обеспечения нормальной работы и наиболее полного использования несущей способности устройства при выбранном радиусе кривизны внутренней поверхности боковых цилиндров корпуса размеры основных конструктивных элементов и их взаимоположение должны удовлетворять следующему неравенству; где - внутренний радиус боковых пилиндров 4 и 5;

Р— наружный радиус полого корпуса 1;

К д — соответственно толщина наружН1 ной и внутренней пластин; ,К - количество лопастей в одном ряду ° т, - ширина зоны опирания внутренней пластины на наружную.

Максимальная плошадь рабочей поверхности пластин, врезаемых в стенку скважины, достигается в том случае, когда привеДенное выражение выполняется как равенс тво.

Устройство для крепления измерительных приспособлений в скважинах работает следующим образом.

Подготовленое к работе устройство, находящееся в исходном положении (фиг. 13), опускают в заранее пробуренную cznaжину, диаметр которой на 10 мм больше габаритного диаметра устройства, и удерживают на заранее заданной глубине с помощью троса 28 (фиг. 1, устройство для ущржания ие показано).

Виям через трубопровод 22 и штуцер

21 в рабочую камеру 9 нагнетают под давлением рабочую жидкость (или воздух).

Давление жидкости через отверстия, 6 в стенках полого корпуса передается на упругую цилиндрическую оболочку 7. Оболочка 7, деформируясь, передает давление в начальной стадии только на внутренние пластины 14, а в последующем, по мере раздвижения, и на наружные, пластины 12 вместе с лопастями 10 и .11 перемещаются в сторону стенок скважины.

Направление перемещения лопастей и их взаимоположение при этом ориентиро5 9355 вано направляющими канавками 16 и шарикамн 17. Взаимоположение наружных 12; и внутренних 14 лопастей при их перемещении изменяется, что возможно благодаря наличию гибкой связи 13 между ними и необходимо для равномерного по периметру врезания лопастей 10 и 11 и предохранения гибкой оболочки 7 от повреждения. Сила, под действием которой происходит врезание лопастей 10 и 11 щ . в стенки скважины может регулироваться давлением жидкости (воздуха) и конструк« тивным изменением высоты раздвижных пластинок (все это зависит от вида грунтов в скважине). 15

Врезание лопастей в стенки скважины продолжается до тех пор, пока наружные элементы 12 не упрутся в боковые цилиндры 4 и 5, а конические переходы на их соприкасающихся поверхностях совпадут. Такое положение устройства - рабочее (фиг. 4 и 5).

Дальнейшая работа устройства зависит от поставленной задачи. Если устройство используется для измерения перемещений д слоев грунта в скважине, то натяжной гибкий элемент 23 соединяют на поверхности со специальным приспособлением, которое позволяет измерить эти неремещения. Если устройство используется для jo измерения колебаний слоев грунта от динамических и сейсмических воздействий, то в этом случае электропровода 25 от сейсмодатчика 24 соединяют с регистрирующей аппаратурой, благодаря которой фиксируется и измеряется амплитуда или размах динамических колебаний. Возможноо и одновременное измерение статичес . ких и динамических перемещений caoes грунта. Если устройство используется s качестве анкера, то выдергивающее уси»

70 6 лие передается на него непосредственно через трос 28.

Применение предлагаемого устройства дпя крепления в скважинах с анкерами винтовыми сваями, применяемыми при полевых штамповых испытаниях s шурфах показывает, что оно дает значительное снижение затрат.

Формула изобретения

Устройство для крепления измеритель ных приспособлений. в скважине, включаю» щее цилиндрический корпус с закрепленной на нем эластичной оболочкой; наружные пластины с лопастями, равномерно рас положенными по окружнЬсти рядами, прв . чем лопасти одного ряда перекрывают промежутки между лопастями соседнего ряда, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений И надежности работы устройства, оио снаб жено кольцевыми пружинами и дополни» тельными пластинами с накладками, при чем дополнительные пластины установлены между эластичной оболочкой и нарульными пластинами и соединены с послед» ними накладками, корпус выполнен полым и снабжен торцовыми фланцами с боковыми цилиндрами, наружные пластины и бокавыэ цилиндры снабжены шариками, установлен ными по их торцам, а кольцевые пружины охватывают наружные пластины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 339808, кл. G 01 4 1/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М 607884, кл. Е 02 9 5/80, 1977 (прототип).

935570

Составитель В. Малышев

Редактор И. Касарда Техред М.Рейвес Корректор Ю. Макаренко

Заказ 4 1 69I33 Тираж 7О9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4