Pierwszenstwo: 27.06.1972 (P. 156297) Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 10.02.1975 75710 KI. 5a, 47/06 MKP E21b 47/06 ¦czYie Urzedu PaJ- ,o rolsldij bfi^i' i Twórcawynalazku: Kazimierz Podgórski Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Slaska im. W. Pstrowskiego, Gliwice (Polska) Urzadzenie do pomiaru zmian objetosciowych i cisnien w otworach wiertniczych skal in situ Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do pomiaru odksztalcen i cisnien w otworach wiertniczych skal in situ.Znane sa urzadzenia do pomiaru cisnien skal w otworach wiertniczych polegajace na pomiarze cisnienia dzialajacego na tloczek lub przepone. Urzadzenia do pomiaru zmian objetosciowych otworów wiertniczych mierzyly tylko sumaryczna objetosc i nie zezwalaly na pomiar jednoczesny zmian objetosci i dlugosci otworu wiertniczego. Urzadzenia te posiadaly przepony polaczone z manometrem, który wskazywal wielkosc cisnienia oraz ze zbiornikiem w którym zmiana polozenia poziomu cieczy wskazywala na zmniejszenie objetosci otworu wiertniczego. Konstrukcja dotychczas znanych urzadzen nie zapewniala okreslenia na drodze pomiarów zmian objetosci i dlugosci otworu. Urzadzenia te posiadaly mala dokladnosc pomiaru i niedostateczna trwalosc.Celem wynalazku jest urzadzenie zezwalajace na pomiar zmian objetosci i dlugosci oraz cisnienia w otwo¬ rze wiertniczym dla okreslenia stanu naprezen i odksztalcen skal in situ lub konstrukcji budowlanej. Dla osiag¬ niecia tego celu skonstruowano urzadzenie o wymaganej dokladnosci pomiaru i trwalosci, które moze byc stosowane w warunkach kopalnianych. Cel ten zostal osiagniety przez konstrukcje urzadzenia posiadajacego glowice z tlokiem i zerdzia polaczna z tlokiem i z glowica bez tloku, a do glowicy podlaczone sa rurki laczace komore duza i komore mala z zespolem pomiarowym. Zespól pomiarowy jest wyposazony wwyskalowane wskazniki polozenia poziomu cieczy z zaworami, polaczone ze zbiornikami ze sprezonym gazem, którego wiel¬ kosc cisnienia okresla manometr. Odmiana zespolu pomiarowego posiada pojemniki z umocowanymi zaworami polaczone ze wskaznikami poziomu cieczy i zbiornikami ze sprezonym powietrzem. Zbiorniki ze sprezonym powietrzem posiadaja zbieznosc w kierunku ruchu cieczy, lub gazu do wskazników.Urzadznnie wed.ug wynalazku charakteryzuje sie duza trwaloscia, prostota w wykonaniu i stosowaniu.W oparciu o dokladne pomiary zmian objetosci otworu wzdluz jak i w poprzek przy róznych cisnieniach mozna obiczyc wielkosc naprezen w badanym miejscu oraz niektóre parametry charakteryzujace wlasnosci skaly.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przed¬ stawia przekrój przez urzadzenie zabudowane wotwOiz.c wiertniczym, fig. 2 urzadzenie w przekroju z podla¬ czona strzykawka do pomiaru zmian ilosci cieczy, fig. 3 — urzadzenie \v przekroju podluznym z glowicami pod-2 75 710 laczonymi rurka. Urzadzenie posiada glowice 1 i 2. W jednej z glowic znajduje sie tlok 3. Z tlokiem 3 polaczo¬ na jest zerdz 4. Do glowicy dolnej 2 podlaczone sa rurki 5 i 6. Rurka 5 laczy komore duza 7 ze wskaznikiem 9 okreslajacym polozenie cieczy. Rurka 6 laczy komore mala 8 ze wskaznikiem 10 okreslajacym zmiany dlugosci w badanym miejscu. Wskaznik 9 polaczony jest ze zbiornikiem 11 i poprzez przewody z zaworem 14, zas wskaznik 10 polaczony jest ze zbiornikiem 12 manometrem 13 i poprzez przewody z zaworem 15. W odmianie urzadzenia rurta 5 polaczona jest z pojemnikiem 17 i zaworem 18. Pojemnik 17 jest polaczony z wskaznikiem 20 a pojemnik 16 ze wskaznikiem 21. Do pojemnika 16 poprzez przewód polaczony jest zawór 18. Uzupelnianie cieczy jak i odpuszczanie cieczy dokonywane jest strzykawka 22.W dalszym rozwiazaniu glowica 1 posiada tlok 3 polaczony rurka 23 z glowica 2. Glowica 2 nie posiada tloka 3 a tylko umocowana zerdz 4. Otwór rurki 23 polaczony jest z rurka 6. Na zewnatrz glowicy 1,2 zalozona jest przepona 24. Nad glowica 1 znajduje sie tworzywo piankowe 25 nasycone spoiwem, które pod wplywem cisnienia wycisniete jest w przestrzen miedzy scianka otworu 26 a przepona 24. U dolu glowicy 2 znajduje sie spoiwo 27 wspierajace sie o podkladke sprezynujaca 28 w formie rozety. Wskazniki 9,10,20,21 umieszczone sa w oslonie 29 umocowanej spoiwem do scianki otworu 26. W celu dokonania pomiarów deformacji otworu i cisnienia urzadzenia wedlug wynalazku zabudowuje sie w otworze 26 którego scianki zostaly wyrównane wiertlem czteroostrzowym. Na glowice 1 i 2 zaklada sie gabke z tworzywa piankowego 25 nasyconego spoiwem chemoutwardzalnym. Tworzywo piankowe 27 ze spoiwem zabezpiecza sie przed spadnieciem podkladka sprezynujaca 28 która posiada naciecia male od strony glowicy 2 i duze naciecia od strony scianki otworu 26.Przepona 24 jest grubsza od strony glowicy 1, lub posiada zalozone pierscienie gumowe w celu umozliwienia przedostania sie spoiwa wyciskanego z tworzywa piankowego na zewnatrz przepony 24 w celu dokladnego wyrównania scianek otworu. W czasie wprowadzenia przepony 24 wraz z glowicami 1,3 do otworu 26 w komo¬ rze 7 wytwarza sie podcisnienie dla zmniejszenia wplywu tarcia przepony 24 i scianki otworu 26. Dla lepszego rozprowadzenia spoiwa zaklada sie niekiedy na przepone tworzywo piankowe nasycone spoiwem.Po oparciu sie glowicy 1 o dno otworu 26 przez nacisk prowadnica na podkladke sprezynujaca 28 powoduje sie wyciskanie spoiwa z tworzywa piankowego 27. W wyniku wtlaczania cieczy do komory duzej 7 i komory malej 8 spoiwo rozprowadzane jest na zewnatrz przepony 24 i po utwardzeniu utwierdza glowice 1 i 2 do scianki otworu 26. W urzadzeniu przedstawionym na fig. 1 ciecz wtlaczana jest przez zawory 14, 15, a na fig. 2 przez zawory 18, 1l. Wprowadzenie gazu do zbiorników 11, 12 powoduje wymagane stale cisnienie oddzialywania przepony 24 na scianke otworu 26. Ciecz z rurek 5 i 6 wpuszcza sie zaworami 14, 15 lub zaworami 18,19 tak aby poziom cieczy pokryl sie z kreska odniesienia na wskaznikach 9,10 lub 20,21.Wielkosc zmian objetosciowych otworu ?6 na odcinku miedzy glowicami 1, 2 okresla sie na podstawie zmiany polozenia poziomu cieczy w wskazniku 9, który posiada przezroczysta rurke wycechowana wzdluz jej dlugosci. Skrócenie, lub wydluzenie otworu 26 miedzy glowicami 1, 2 przekazywane jest przez tlok '3 do komory malej 8 gdzie wskaznik 10 okresla jego wielkosc. Z chwila gdy ciecz we wskazniku 9,10 podniosla sie powyzej mozliwosci pomiaru wówczas zaworem 14, 15 upuszcza sie czesc cieczy do polozenia kreski na wskaz¬ niku 2,10 i mierzy ilonc cieczy w celu okreslenia zmian objetosciowych w komorze duzej 7 i malej 8.W urzadzeniu przedstawionym na fig. 2 zmiany objetosciowe w komorze duzej 7 i malej 8 okresla sie przez upuszczenie lub doprowadzenie zaworem 18, 19 cieczy tak aby jej poziom pokryl sie z kreska na wskazniku 20, 21. Przez pomiar w czasie zmian objetosci "/ komorze duzej 7 i malej 8 przy stalym cisnieniu w komorach 11 i 12 oraz cisnieniu zmiennym okresla sie zarówno teoretyczny przebieg naprezen wokól otworu jak i wlasnosci ge¬ ologiczne skal. PL PL