Устройство для определения механических характеристик грунта в процессе бурения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 4 Е 02 0 1/02 3 24 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ЗОБРЕТЕНИЯДЕТЕЛЬСТВУ 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХА ИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ(71) Калининский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРУ 024556, кл. Е 02 П /00, 1982.Авторское свидетельство. СССРВ 1173245, кл. С 01 Н 3/28,Е 02 р 1/00, 1984.(57) Изобретение относится ваниям механических свойст процессе бурения при инжен гических изысканиях в стро Целью изобретения является точности определения за сч ния числа замеряемых парам непрерывной регистрации. У включающее цилиндрическийР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ к исследогрунта в рно-геоло тельстве. повышение т увеличе тров и их тройство, упругий14149 корпус 1 с установленным на нем измерителем 2 крутящего момента, переходник 5, шнековую колонну 10 с долотом и контрольно-измерительную аппаратуру, снабжено измерителем осевого усилия в виде упругой тензометрической втулки 11, установленным в полости корпуса 1, и датчиком регистрации числа оборотов буровой колонны. ,Измерители и датчики соединены с контрольно-измерительной аппаратурой че,рез токосъемник в виде вращающегося внутреннего кольца 15, установленного на корпусе 1, и внешнего кольца 16, неподвижного относительно рамы 1 28бурового станка, Датчик регистрациичисла оборотов буровой колонны выполнен в виде электромагнитного прерывателя-геркона 13, закрепленногона корпусе 1, и постоянного магнита14, установленного с зазором относительно прерывателя-геркона 13 и закрепленного на внешнем кольце 16 токосъемника. Изобретение позволяет получить дополнительные параметры грунта: давление за забой при разрушениигрунта в процессе его вращательногосреза и работу, затрачиваемую навдавливание и вращение бурового инструмента. 1 з,п, Ф-лы, 4 ил.1Изобретение относится к областиисследований механических свойствгрунта в процессе бурения при инженерно-геологических изысканиях встроительстве, 5Цель изобретения - повышение точности определения за счет увеличениячисла замеряемых параметров и их непрерывной регистрации.На фиг.1 представлено устройство,общий.вид; на Фиг.2 - сечение А-А наФиг.1; на фиг,3 - сечение Б-Б нафиг,1; на фиг.4 - сечение В-В наФиг,1,Устройство содержит полый цилиндрический упругий корпус 1, установленные на нем жестко измеритель 2крутящего момента с тензодатчиками 3и упор 4, переходник 5 с отверстием6 и упором 7, пропущенный через шлицевые пазы 8 измерителя крутящего момента с возможностью продольного перемещения, привод крутящего моментаи осевого усилия в виде выходного ва 25ла 9 траверсы-вращателя буровогостанка типа УГБМ, буровую, например шнековую, колонну 10 с долотом вкачестве породоразрушающего (рабочего) инструмента и контрольно-измерительную аппаратуру в виде блока питания, усилителя выходных сигналов,шлейфового осциллографа и кассет сфотопленкой для записи осциллограмм(не показана). Устройство выполненос измерителем осевого усилия в виде 35упругой втулки 11 с тензодатчиками12, установленной между упорами 4 и 7 2переходника и корпуса, и с датчиком регистрации числа оборотов буровой колонны, выполненного в виде электромагнитного прерывателя-геркона 13, неподвижно закрепленного на корпусе, и постоянного магнита 14,неподвижно закрепленного на внешнем кольце токосъемника, установленного вращающимся внутренним кольцом 15 на корпусе, а внешним кольцом 16 посредством растяжки 17 - неподвижно относительно рамы бурового станка. Электрокабель 18 соединяет контрольно-измерительную аппаратуру через кольца 15 и 16 токосъемника с измерителями крутящего момента и осевого усилия и датчиком числа оборотов, Корпус устройства посредством шестигранного оголовка 19 и металлических пальцев 20 и 21 устанавливается в замках выходного вала траверсы-вращателя бурового станка и буровой шнековой колонны.Устройство работает следующим образом.Над точкой исследования грунтового массива между выходным валом 9 траверсы-.вращателя бурового станка и буровой, например шнековой,колонны 10 посредством металлических пальцев 20 и 21 устанавливают соответственно цилиндрический полый корпус 1 с шестигранным оголовком 19 и переходник 5 с упором 7, упирающимся подпятником в упругую втулку 11 измерителя осевого усилия. Внещнее кольцо 16 токосъемника посредством растяжки 17 ограничивают от вращения неподвижным3 14149соединением с рамой бурового станка,Электрокабель 18 подсоединяют к блоку питания и контрольно-измерительной аппаратуре - усилителю и осцилБлографу (не показаны), Путем вращения шнековой колонны 1 О от приводакрутящего момента и осевого усилиятраверсы-вращателя бурового станкапроизводят бурение скважины в грун- Отовом массиве.Сопротивление грунта вращательному срезу долотом и ребордами шнековой колонны 10 передается в .видереакции крутящему моменту привода 1 Бна скручиваемый упругий участок измерителя 2 крутящего момента и преобразуется тензодатчиками 3 в электрический сигнал, который передаетсячерез токосъемник и электрокабель 18 20на контрольно-измерительную аппаратуру. Сопротивление грунта осевому.вдавливанию шнековой колонны 10,определяющее величину давления на забой срезаемого грунта, передается в 2 Бвиде реакции через проходник 5 супором 7 на тензометрическую втулку11 измерителя осевого усилия, преобразуется тензодатчиком 12 в электрический сигнал, передаваемый через 30токосъемник и электрокабель 18 наконтрольно-измерительную аппаратуру,В процессе вращения буровой колонны и корпуса 1 относительно неподвижного кольца 16 токосъемника контроль- ЗБно-измерительной аппаратурой фиксируется их частота вращения за счет замыкания электрической цепи электромагнитным прерывателем-герконом 13при прохождении его рядом с постоянным магнитом 14 и передачи электрического сигнала в виде импульса черезтокосъемник. Контрольно-измерительнаяаппаратура непрерывно фиксирует в виде осциллограмм на фотопленке осцил"лографа электросигналы с токосъемника, Обработка осциллограмм в лабораторных условиях позволяет по глубинегрунтового массива определять механические параметры грунта и описать Б 0весь литологический разрез по глубине.Оснащение устройства измерителемосевого усилия и датчиком регистра 284ции числа оборотов позволяет увели" чить содержание информации о механических свойствах грунта и получить дополнительные характеристические параметры грунта; давление на забой при разрушении грунта в процессе его вращательного среза и работу, затрачиваемую на вдавливание н вращение бурового инструмента, что позволяет расчленить геологические элементы по глубине массива грунта,Формула изобретения1. Устройство для определения механических характеристик грунта в процессе бурения, включающее полый цилиндрический упругий корпус, установленный на нем измеритель крутящего момента с упором, переходник с отверстием,пропущенный через пазы корпуса с возможностью продольного перемещениябуровую колонну с рабочим наконечником и контрольно-измерительную аппаратуру, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности определения за счет увеличения ччсла замеряемых параметров и их непрерывнойрегистрации, устройство снабжено измерителем осевого усилия в виде упругой тензометрической втулки, установленной между переходником н упором в полости корпуса, датчиком регистрации числа оборотов буровой колонны и токосъемником в виде внутреннего подвижного и внешнего неподвижного колец, установленных на корпусе,а измеритель крутящего момента выполнен с тензодатчиками, при этом измерители крутящего момента и осевогоусилия и датчик регистрации числаоборотов соединены с контрольно-измерительной аппаратурой через токосъемник е2, Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что датчик ре 4гистрации числа оборотов буровой ко-лонны выполнен в виде электромагнитного прерывателя-геркона, закрепленного на корпусе, и постоянного магнита, установленного с зазором относительно него и закрепленного навнешнем кольце токосъемника,414928 иг Составитель Г,МартыноваТехред Л,Олийнык Корректор С.Шекмар Папп Реда каз 3853 3 гой Проектная, 4 роизводственно-полиграфическое предприятие город, у/ О Тираж 637ВНИИПИ Государственнпо делам изобретен 113035, Москва, Ж, Р Подписноекомитета СССРоткрытийкая наб д. 4/5