Установка для испытаний образцов горных пород

(5 Н 4 Е 21 С 39/00 Ц 1 Щ",Рв ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЩЩ гр ФигГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Азербайджанский государственныйнаучно-исследовательский и проектныйинститут нефтяной промьппленности(56) Сеид-Рза М.К. и др. Устойчивостьстенок скважин, М,; Недра, 1981,с, 45-50,(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относится к горномуделу и предназначено для исследова-ния свойств горных пород и проЦессов,протекающих в приствольной зоне бурящихся глубоких скважин, Цель изобретения - повышение достоверностиза счет возможности воспроизведениятектонической составляющей горногодавления и измерение радиальных деформаций. Для этого в образующейцилиндрического контейнера выполне1370240 5 10 1 Б 20 25 30 35 ны диаметрально расположенные дополнительные отверстия. В последних установлены втулки 10, в которых размещены подпружиненные пружинами 13штоки (Ш) 11 с прижимными опорами12 для образца на торцах, обращенныхв полость контейнера, С втулками 10соединены головки 14 с отверстиямии в них размещены дифференциальныетрансформаторы, Катушки 15 последнихрасположены на внутренней поверхности головок 14, а сердечники 16 прикреплены к свободным торцам Ш 11. Изобретение относится к горномуделу, в частности к установкам дляиспытаний и исследований свойствгорных пород и процессов, протекающих в приствольной зоне бурящихсяглубоких скважин,Цель изобретения - повышение достоверности за счет возможности воспроизведения тектонической составляющей горного давления и измерениярадиальных деформаций.На фиг, 1 показана установка дляиспытаний образцов горных пород; нафиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; нафиг. 3 - разрез Б-Б на фиг, 2,Установка содержит цилиндрическийконтейнер 1 для образца 2 с отверстием 3 для подачи жидкости под давлением и двумя дополнительными диаметрально расположенными отверстиямив образующей, верхнюю и нижнюю крышки 4 контейнера 1 с осевыми отверстиями и уплотнительными элементами 5,пуансоны 6 и 7 с осевыми отверстиями,установленные в отверстиях крышек 4,обоймы 8 и 9 с отверстиями для подачи жидкости, закрепленные, соответственно, на свободных торцах пуансонов 6 и 7, втулки 10, закрепленныев дополнительных отверстиях контейнера 1, штоки 11 с прижимными опорами 12 по высоте образца 2, установленные во втулках 10, пружины 13 дляштоков 11, головки 14 с отверстиямидля подачи жидкости под давлением,соединенные с втулками 10, дифференциальные трансформаторы, катушки Установка имеет съемные крышки 4 суплотнениями 5 для герметизации пуансонов 6 и 7. При движении Ш 11до соприкосновения опор 12 с образцом фиксируется величина тока в катушках 15, пропорциональная перемещению сердечника, которое воспринимается как радиальная деформация образца, При исследовании сплошных образцов пород на пуансоны 6 и 7надеваются крышки 4 и промывочнаяжидкость не подается, 1 з,п, ф-лы,3 ил,215 которых установлены на внутренней поверхности головок 14, а сердечники 16 закреплены на свободных торцах штоков 11, средство нагружения, плита 17 которого через шарик 18 и обоймы 8 и 9 передает осевую нагрузку на пуансоны 6 и 7, индикатор (не показан) осевой деформации образца 2, нагреватель 19 и датчиктермистор 20, установленные в полости контейнера 1, Установка снабжена также съемными крышками (не показаны) с уплотнениями для герметизации пуансонов 6 и 7,Установка. работает следующим образом.Образец 2 горной породы устанавливают на нижнем пуансоне 7 и через отверстие в верхней крышке 4 вводят верхний пуансон 6 до соприкосновения с торцем образца 2, После небольшого сжатия образца 2 осевым усилием для герметизации зоны контакта образца 2 с торцами пуансонов 6 и 7 через отверстие 3 подают в контейнер жидкость под давлением для воспроизведения дифференциального жидкостного бокового давления. Затем подачей жидкости под давлением в головки 14 приводят в движение штоки 11 до соприкосновения прижимных опор 12 с образцом 2 для воспроизведения воздействия тектонических напряжений, Через отверстия в обоймах 8 и 9 подается под давлением промывочная жидкость, создающая гидроста702404 10 50 3 13тическое давление во внутренней полости образца 2, Вертикальная нагрузка на образец 2 передается через пуансоны 6 и 7. Нагружение образца 2вертикальным, боковым, тектоническими гидростатическим давлениями можетпроизводиться одновременно. Заданныйтемпературный режим испытания образца 2 обеспечивается использованиемнагревателя 19 и датчика-термисто ра 20,После достижения определенной величины давления, имитирующего тектоническую составляющую горного давления, подачу жидкости прекращают иобразец 2 выдерживают в заданном поле напряжений определенное время.При этом осевое перемещение образцафиксируется по индикатору, а перемещение боковой поверхности контролируется с помощью дифференциальноготрансформатора. При движении штока11 до соприкосновения его прижимныхопор 12 с поверхностью образца 2фиксируется величина тока в катушках 15. Величина тока, протекающегочерез катушки 15, пропорциональна перемещению сердечника 16, жестко прикрепленного к торцу штока 11. Моментсоприкосновения прижимных опор 12воспроизводится как исходное состояние образца 2, а дальнейшее изменение, т.е, перемещение сердечника16, воспринимается как радиальнаядеформация образца 2Контроль величин давления осуществляется с помощью соответствующих манометров(не показаны). По окончании испытаний плавно снимаются давления с образца 2 и отключается питание нагревателя 19, контейнер 1 разгерметиэируется, снимаются верхний пуансон6 и крьппка 4, образец извлекается иэконтейнера 1.При исследовании сплошных образцов пород на пуансоны 6 и 7 одеваются съемные крьппки с уплотнением,а промывочная жидкость не подается.Изобретение позволяет прово, дить исследования деформации стенокмодели скважины и стандартных сплош 15 20 25 30 35 40 45 ных образцов в условиях неравномерного трехосного сжатия при различных сочетаниях основных технологических факторов, специфичных дляпроцесса бурения глубоких скважин,Повышение достоверности результатов испытаний достигается за счет более полного воспроизведения факторов нагружения, действующих в массиве горной породы,Формула изобретения 1, Установка для испытаний образцов горных пород, содержащая цилиндрический контейнер для образца с отверстием для подачи жидкости под давлением, верхнюю и нижнюю крышки контейнера с осевыми отверстиями и уплотнительными элементами, пуансоны с осевыми отверстиями, установленные в отверстиях крьппек, средство нагружения, связанное с пуансонами, нагреватель, установленный в контейнере, и датчик- термистор для контроля температурного режима образца, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что с целью повышения достоверности за счет возможности воспроизведения тектонической составляющей горного дав" ления и измерения радиальных деформаций, в образующей цилиндрического контейнера выполнены дополнительные диаметрально расположенные отверстия, а установка снабжена втулками, за" крепленными в этих отверстиях, установленными во втулках подпружиненными штоками с прижимными опорами для образца на торцах, обращенных в полость контейнера, головками с отверстиями, соединенными с втулками, и дифференциальными трансформаторами, катушки которых установлены на внутренней поверхности головок, а сердечники прикреплены к свободным торцам штоков. 2. Установка по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она снабжена съемными крышками с уплотнениями для герметизации пуансонов,1370240 А-А Составитель В.Тальвойшактор Т.Парфенова Техред М.Ходанич р Л,Пилипенк о каэ 382/ с о коми и от Рауш 4/5 оиэводственно-полиграфическое предприятие, гУжгород, ул ктная, 4 Тираж 459 ВНИИПИ Государственн по делам иэобретени 113035, Москва, Ж