устройство для измерения деформаций горных пород в скважине

Формула изобретения

Устройство для измерения деформаций горных пород в скважине, содержащее распорный узел, размещенный на нем измерительный узел, установочное приспособление с жесткой и гибкой тягами, соединенное с распорным узлом, отличающееся тем, что распорный узел выполнен в виде упругих колец по числу направлений измерения деформаций, упоров, попарно диаметрально закрепленных на наружной поверхности колец и ориентированных по соответствующим направлениям измерения, жесткая тяга установочного приспособления выполнена в виде трубки, соединенной с кольцами посредством направляющих, ориентированных по направлению закрепления соответствующих пар упоров, гибкая тяга размещена внутри трубки и соединена с кольцами в местах закрепления упоров, при этом измерительный узел выполнен в виде индивидуальных регистраторов деформации колец.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения радиальных деформаций стенок скважины.

Известно устройство для измерения деформаций горных пород в скважине (Ардашев К.А., Ахматов В.И., Катков Г.А. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления. М., Недра, 1981, с.55, рис.4.5), содержащее распорный узел, размещенный на нем измерительный узел, установочное приспособление, соединенное с распорным узлом. Распорный узел выполнен в виде пантографа, измерительный узел - в виде индикатора часового типа, установочное приспособление - виде трубки со стержнем, связывающим пантограф с индикатором.

Недостатком приспособления является отсутствие возможности проводить измерения по разным направлениям сечения скважины. Измерения проводятся только по одному диаметральному направлению сечения скважины.

Известно устройство для измерения деформаций горных пород в скважине (Ямщиков B.C. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. М., «Недра», 1982, с. 266-267, рис.142). Устройство содержит распорный узел, размещенный на нем измерительный узел, установочное приспособление, соединенное с распорным узлом. Распорный узел выполнен в виде шарнирно соединенных рычагов, измерительный узел выполнен в виде реостатного датчика.

Недостаток устройства состоит также в невозможности измерений деформаций одновременно по нескольким диаметральным направлениям сечения скважин.

Известно устройство для измерения деформаций горных пород в скважине (патент РФ № 1078069, кл. Е21С 39/00, 1984), принимаемое за прототип. Устройство содержит распорный узел, размещенный на нем измерительный узел, установочное приспособление с жесткой и гибкой тягами, соединенное с распорным узлом. Распорный узел выполнен в виде шарнирно соединенных рычагов, измерительный узел выполнен в виде реостатного датчика.

Недостаток устройства состоит в возможности регистрации деформаций стенок скважины только по одному диаметральному направлению сечения скважины. Для исследования проявлений горного давления необходимо измерять деформации в одной зоне по длине скважины одновременно по нескольким диаметральным направлениям сечения скважины, и чем больше этих направлений, тем выше точность измерений.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений путем обеспечения регистрации деформаций в одной зоне по длине одновременно по нескольким направлениям сечения скважины.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения деформаций горных пород в скважине, содержащее распорный узел, размещенный на нем измерительный узел, установочное приспособление с жесткой и гибкой тягами, соединенное с распорным узлом, согласно изобретению распорный узел выполнен в виде упругих колец по числу направлений измерения деформаций, упоров, попарно и диаметрально закрепленных на наружной поверхности колец и ориентированных по соответствующим направлениям измерения, жесткая тяга установочного приспособления выполнена в виде трубки, соединенной с кольцами посредством направляющих, ориентированных по направлению закрепления соответствующих пар упоров, гибкая тяга размещена внутри трубки и соединена с кольцами в местах закрепления упоров, при этом измерительный узел выполнен в виде индивидуальных регистраторов деформации колец.

Предлагаемое устройство с несколькими кольцами по числу направлений измерения устанавливаются практически в одной зоне по длине скважины и удерживаются в скважине благодаря упорам и упругой деформации колец. Предлагаемое исполнение установочного приспособления позволяет с помощью гибкой тяги деформировать кольца по диаметрам, на которых закреплены упоры. После перемещения колец в нужное место по длине скважины тяги восстанавливают форму колец, упоры распираются в стенку скважины и дальнейшие деформации колец будут равны деформациям скважины по соответствующим направлениям. Деформации фиксируются соответствующими регистраторами. В результате устройство обеспечивает измерения деформаций по нескольким направлениям сечения в одной зоне по длине скважины, что повышает точность измерений.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано размещение устройства в скважине, на фиг. 2 - сечение А-А устройства по одному из колец.

Устройство для измерения деформаций горных пород в скважине содержит распорный узел 1-4, размещенный на нем измерительный узел 5, установочное приспособление с жесткой 6 и гибкой 7 тягами, соединенное с распорным узлом 1-4.

Распорный узел выполнен в виде упругих колец 1-4 по числу направлений измерения деформаций, упоров 8, 9, попарно диаметрально закрепленных на наружной поверхности колец и ориентированных по соответствующим направлениям измерения. Жесткая тяга установочного приспособления выполнена в виде трубки 6, соединенной с кольцами посредством направляющих 10, 11, ориентированных по направлению закрепления соответствующих пар упоров 8, 9. Гибкая тяга 7 размещена внутри трубки и соединена с кольцами 1-4 в местах закрепления упоров 8, 9. Измерительный узел 5 выполнен в виде индивидуальных регистраторов деформации колец.

Измерительный узел может быть выполнен тензометрическим. Позицией 12 обозначена скважина.

Устройство работает следующим образом.

Для размещения устройства в скважине 12 гибкой тягой 7 перемещают элемент 11 относительно элемента 10 направляющей и смещают тем самым соответствующие упоры 8, 9 к центру соответствующих колец 1-4. Кольца 1-4 деформируются и приобретают эллиптическую форму. Диаметральные расстояния между парами упоров 8, 9 уменьшаются и становятся меньшими диаметра скважины 12. Перпендикулярные диаметры колец, образовавшие большие оси эллипсов, увеличиваются, но остаются меньшими диаметра скважины 12. В этом положении устройство вводят в скважину на место измерения по длине скважины и отпускают тягу 7. Кольца 1-4 стремятся восстановить форму, пары упоров 8, 9 входят в контакт со стенками скважины и распираются в ней. В дальнейшем пары упоров деформируют соответствующие кольца каждое по своему направлению, и эти деформации равны соответствующим деформациям стенок сечения скважины по этим направлениям. Деформации колец регистрируются индивидуальными регистраторами 5.

Предлагаемое устройство существенно повышает точность измерений благодаря регистрации деформаций одновременно по нескольким диаметральным направлениям сечения скважины в одной зоне по ее длине.