RU2712897C1 - Drilling and probing parameters measuring device - Google Patents

Drilling and probing parameters measuring device Download PDF

Info

Publication number
RU2712897C1
RU2712897C1 RU2019107096A RU2019107096A RU2712897C1 RU 2712897 C1 RU2712897 C1 RU 2712897C1 RU 2019107096 A RU2019107096 A RU 2019107096A RU 2019107096 A RU2019107096 A RU 2019107096A RU 2712897 C1 RU2712897 C1 RU 2712897C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drilling
sensor
probe
measuring
parameters
Prior art date
Application number
RU2019107096A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Григорьевич Болдырев
Елена Геннадьевна Болдырева
Илья Хамитович Идрисов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек")
Priority to RU2019107096A priority Critical patent/RU2712897C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2712897C1 publication Critical patent/RU2712897C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/02Investigation of foundation soil in situ before construction work
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40Investigating hardness or rebound hardness
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24Earth materials

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: invention relates to construction and is intended for use in engineering-geological survey in order to determine mechanical properties of soil in field conditions. Device for measuring parameters of drilling and probing includes vehicle, on platform of which there is mast with rotator, hydraulic system providing operation of drilling-crane equipment, a hollow auger column, a bit, a drilling parameters measuring device, comprising a torque sensor, a force sensor, a rotation speed sensor, and a static probing device having a drag sensor, friction force sensor, pore pressure sensor, temperature sensor, vibration sensor. Device for measuring parameters of drilling and probing is made in the form of a steel cylinder with ribs, one end of which is connected to a hollow screw column, the other end is connected to a bit and a probe for static probing.EFFECT: broader functional capabilities of the device and high measurement accuracy.6 cl, 5 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области строительства и предназначено для использования при проведении инженерно-геологических изысканий с целью определения механических свойств грунтов в полевых условиях.The invention relates to the field of construction and is intended for use in engineering geological surveys in order to determine the mechanical properties of soils in the field.

Уровень техникиState of the art

Аналогом данного предполагаемого изобретения является УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕЖАЮЩИХСЯ ПО ПЛОТНОСТИ ГРУНТОВ (патент на изобретение RU №2378452, заявка 2008123776/03 от 18.06.2008, МПК E02D 1/02, опубликовано 10.01.2010 [1]), состоящее из полой шнековой колонны и лопастного шнекового долота, включающего корпус с лопастями и пилотный резец, отличающееся тем, что одна из лопастей шнекового долота выполнена большего размера, чем другая, и жестко соединена с корпусом шнекового долота и ребордой, а лопасть меньшего размера шарнирно связана с корпусом шнекового долота для обеспечения ее отклонения от оси и выполнена заодно с пилотным резцом, верхний торец которого является клапаном и входит во внутреннюю полость корпуса шнекового долота, перекрывая ее, при этом верхний торец жестко закрепленной к корпусу шнекового долота лопасти большего размера расположен выше торца лопасти меньшего размера.An analogue of this proposed invention is a DEVICE FOR STATIC PROBING OF MOVABLE SOILS MOVABLE BY DENSITY (patent RU No. 2378452, application 2008123776/03 of 06/18/2008, IPC E02D 1/02, published January 10, 2010 [1]), consisting of a hollow screw columns and a blade screw bit, comprising a housing with blades and a pilot cutter, characterized in that one of the blades of the screw bit is made larger than the other, and is rigidly connected to the body of the screw bit and the flange, and the smaller blade is articulated it is connected with the screw bit body to ensure its deviation from the axis and is made integral with the pilot cutter, the upper end of which is a valve and enters the internal cavity of the screw bit body, overlapping it, while the upper end of the larger blade rigidly fixed to the screw bit body is located higher the ends of the blades are smaller.

Недостаток данного устройства - невозможность непрерывного измерения параметров статического зондированиям, так как зонд выдвигается в грунт через внутреннюю полость корпуса шнекового долота только после прекращения проходки скважины шнековой колонной. Кроме того, время затрачиваемое на опускание зонда в скважину и подъем его обратно уменьшают производительность испытаний.The disadvantage of this device is the inability to continuously measure the parameters of static soundings, since the probe is advanced into the ground through the internal cavity of the screw bit body only after cessation of the penetration of the well by the screw string. In addition, the time taken to lower the probe into the well and raise it back reduces the test performance.

Другим аналогом заявляемого технического решения является ЗОНД ДЛЯ СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГРУНТОВ (патент SU №1742415, заявка 4838433/33 от 12.06.90, МПК E02D, 1/00 опубликовано 23.06.92 [2]), включающий корпус, полый конусный наконечник с фильтром, датчик лобового сопротивления, датчик порового давления мембранного типа, гидравлически связанный рабочей камерой с фильтром конусного наконечника, компенсационный фильтр, уширитель, при этом компенсационный фильтр расположен на верхнем торце уширителя, а компенсационная камера расположена над нерабочей поверхностью мембраны и гидравлически связана с компенсационным фильтром.Another analogue of the claimed technical solution is a PROBE FOR STATIC SENSING OF WATER-SATURATED SOILS (patent SU No. 1742415, application 4838433/33 dated 12.06.90, IPC E02D, 1/00 published on 23.06.92 [2]), including a housing, a hollow conical tip with a filter , drag sensor, pore pressure sensor of membrane type, hydraulically connected to the working chamber with a cone tip filter, a compensation filter, an expander, while the compensation filter is located on the upper end of the expander, and the compensation chamber is located on broken surface of the membrane and is hydraulically connected to the compensation filter.

Недостаток данного устройства - невозможность измерения параметров бурения в виде крутящего момента и скорости вращения. Кроме того, зонд для статического зондирования практически невозможно использовать для исследования свойств галечниковых, крупнообломочных, скальных и мерзлых грунтов без устройства скважины.The disadvantage of this device is the inability to measure drilling parameters in the form of torque and speed. In addition, the probe for static sounding is almost impossible to use to study the properties of pebble, coarse, rocky and frozen soils without a well.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого технического решения является УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ БУРЕНИЯ (патент RU №2626865, заявка №2015154948 от 21.12.2015, опубликовано 02.07.2017 [3]), содержащее транспортное средство, на платформе которого размещены мачта с вращателем, гидравлическая система, обеспечивающая работу бурильно-кранового оборудования, и устройство для измерения параметров бурения, один конец которого соединен с валом вращателя транспортного средства, другой - с хвостовиком буровой колонны, отличающаяся тем, что с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерений устройство для измерения параметров бурения снабжено датчиком силы двунаправленного действия, датчиком для измерения скорости вращения и датчиком для измерения угла наклона буровой колонны, при этом измерение глубины погружения буровой колонны и линейной скорости выполняется потенциометрическим дальномером.The closest analogue (prototype) of the claimed technical solution is a DEVICE FOR MEASURING DRILLING PARAMETERS (patent RU No. 2626865, application No. 2015154948 dated December 21, 2015, published July 2, 2017 [3]), containing a vehicle on the platform of which a mast with a rotator is located, a hydraulic system for the operation of crane equipment, and a device for measuring drilling parameters, one end of which is connected to the shaft of the vehicle’s rotator, the other to the shank of the drill string, characterized in that w enhanced functionality and improve the accuracy of measurement device for measuring drilling parameters is provided with a bidirectional force sensor, a sensor for measuring the rotational and the sensor for measuring the angle of inclination of the drill string speed, the immersion depth dimension of the drill string and the linear velocity is performed potentiometrically rangefinder.

Основным недостатком данного устройства является невозможность измерения параметров статического зондирования. Кроме того, устройство для измерения параметров бурения расположено в верхней части колонны шнеков над поверхностью грунта. Поэтому на измеряемые крутящий момент, усилие и скорость вращения оказывает влияние изгиб колонны шнеков, силы трения между поверхностью реборд шнека и грунтом, силы трения между перемещаемым грунтом и стенками скважины и другие факторы.The main disadvantage of this device is the inability to measure static sensing parameters. In addition, a device for measuring drilling parameters is located in the upper part of the column of screws above the soil surface. Therefore, the measured torque, force and speed of rotation are affected by the bending of the screw string, the friction force between the surface of the screw flanges and the ground, the friction force between the moving soil and the borehole walls, and other factors.

Сущность технического решенияThe essence of the technical solution

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и повышения точности измерений.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the device and improve the accuracy of measurements.

Цель достигается тем, что в установке для бурения скважин, содержащая транспортное средство, на платформе которого размещены мачта с вращателем, гидравлическая система, обеспечивающая работу бурильно-кранового оборудования, колонну полых шнеков и буровое долото, устройство для измерения параметров бурения и зондирования функционально объединяет возможности устройства бурового зондирования [4] и устройства статического зондирования [5, 6] в единое устройство измерения параметров бурения и зондирования, которое выполнено в виде стального цилиндра с ребордами, содержащее с одной стороны хвостовик, а с другой буровое долото и зонд для статического зондирования.The goal is achieved by the fact that in the installation for drilling wells, which contains a vehicle, on the platform of which a mast with a rotator is located, a hydraulic system that ensures the operation of crane equipment, a column of hollow augers and a drill bit, a device for measuring drilling and sounding functionally combines the possibilities drilling sounding devices [4] and static sounding devices [5, 6] into a single device for measuring drilling and sounding parameters, which is made in the form of steel o a cylinder with flanges, containing a shank on one side and a drill bit and a probe for static sounding on the other.

Параметрами бурения являются крутящий момент, скорость вращения, осевая нагрузка, глубина погружения, время в процессе стабилизации процесса нагрева и оттаивания мерзлого грунта.The drilling parameters are torque, rotation speed, axial load, immersion depth, time during stabilization of the heating process and thawing of frozen soil.

Параметрами статического зондирования являются лобовое сопротивления грунта под конусом зонда, силы трения на боковой поверхности зонда, угол наклона, поровое давление, скорость поперечных и продольных волн, температура грунта, глубина погружения.The parameters of static sensing are the frontal resistance of the soil under the cone of the probe, the friction forces on the side surface of the probe, the angle of inclination, pore pressure, the velocity of transverse and longitudinal waves, the temperature of the soil, and the depth of immersion.

Основным недостатком зонда для статического зондирования является малая глубина зондирования из-за большой величины сил трения по всей боковой поверхности погружаемого зонда и штанг, что частично устраняется путем введения уширителя над зондом [5]. Однако полностью трение на штангах исключить не удается, что приводит к большой погрешности измерений. Кроме того, практически невозможно погрузить зонд на большую глубину в песчаные, крупнообломочные, мерзлые грунты и скальные грунты. Эти недостатки устраняются если выполнять бурение скважины, а зондирование грунта выполнять ниже забоя скважины по мере ее проходки. В этом случае, кроме параметров зондирования можно измерять одновременно и параметры бурения что существенным образом расширяет возможности исследования свойств различных грунтов. При исследовании свойств скальных грунтов зонд может быть удален из устройства и выполнено зондирование с измерением параметров бурения.The main disadvantage of the probe for static sounding is the small depth of sounding due to the large magnitude of the friction forces along the entire lateral surface of the immersed probe and rods, which is partially eliminated by introducing an expander over the probe [5]. However, it is not possible to completely eliminate friction on the rods, which leads to a large measurement error. In addition, it is practically impossible to immerse the probe to a great depth in sandy, coarse, frozen soils and rocky soils. These disadvantages are eliminated if the well is drilled, and the sounding of the soil is performed below the bottom of the well as it is drilled. In this case, in addition to sensing parameters, drilling parameters can be measured simultaneously, which significantly expands the possibilities of studying the properties of various soils. When studying the properties of rocky soils, the probe can be removed from the device and probing performed with measurement of drilling parameters.

Зонд расположен ниже бурового долота и соединен резьбовой втулкой с опорным подшипником над буровым долотом. Поступательное движение зонда создает шнек при своем погружении вдавливая тем самым статический зонд в грунт. Подшипник в данном случае выполняет роль развязки, снимает вращение с зонда и передает осевую нагрузку. Трение зонда о грунт намного выше трения в подшипнике поэтому зонд не будет вращаться вокруг своей оси. Включение в конструкцию устройства зонда позволяет измерять параметры статического зондирования, что расширяет функциональные возможности устройства.The probe is located below the drill bit and is connected by a threaded sleeve with a thrust bearing above the drill bit. The forward movement of the probe creates a screw when it is immersed, thereby pushing the static probe into the ground. The bearing in this case plays the role of isolation, removes rotation from the probe and transfers the axial load. The friction of the probe against the ground is much higher than the friction in the bearing so the probe will not rotate around its axis. The inclusion in the design of the device probe allows you to measure the parameters of static sensing, which extends the functionality of the device.

Конструкция зонда предусмотрена съемной для чего в верхней части зонда имеется резьба для соединения с резьбовой втулкой в опорном подшипнике. Подобное соединение позволяет убирать зонд при бурении скважин в скальных грунтах и выполнять операции по подготовке зонда к работе (калибровка, водонасыщение фильтров и др.).The probe design is provided removable, for which there is a thread in the upper part of the probe for connection with a threaded sleeve in a thrust bearing. Such a connection allows you to remove the probe when drilling wells in rocky soils and perform operations to prepare the probe for operation (calibration, water saturation of filters, etc.).

Сигналы с датчиков зонда передаются по беспроводной связи в блок электроники измерения параметров бурения, а затем совместно с сигналами с датчиков устройства измерения параметров бурения передаются в цифровом виде по беспроводной связи на поверхность грунта через внутреннюю полость колонны шнеков. Введение беспроводной связи в зонде допускает передачу сигналов при вращении шнековой колонны относительно зонда, что невозможно при проводной связи.The signals from the probe sensors are transmitted wirelessly to the electronics for measuring the drilling parameters, and then, together with the signals from the sensors of the device for measuring drilling parameters, they are transmitted digitally wirelessly to the soil surface through the internal cavity of the auger string. The introduction of wireless communication in the probe allows the transmission of signals during rotation of the screw columns relative to the probe, which is not possible with wired communication.

Вес шнековой колонны и вес грунта на ее ребордах измеряются датчиком силы расположенный в верхней части полой шнековой колонны. Определив вес полой шнековой колонны и вес грунта на ее ребордах можно найти давление в забое скважины, как отношение суммарного веса к площади поперечного сечения бурового долота. Это позволяет найти модуль деформации грунта из зависимости осадка колонны шнеков - давление на грунт методом испытаний штампом [7].The weight of the screw column and the weight of the soil on its flanges are measured by a force sensor located in the upper part of the hollow screw column. Having determined the weight of the hollow auger string and the weight of the soil on its flanges, one can find the pressure in the bottom hole as the ratio of the total weight to the cross-sectional area of the drill bit. This allows you to find the modulus of soil deformation from the dependence of the sediment of the column of screws - the pressure on the soil by the stamp test method [7].

Введение в устройство кольцевого нагревательного элемента над буровым долотом и зондом позволяет измерять осадку шнековой колонны при нагревании и оттаивании мерзлого грунта, что расширяет функциональные возможности устройства в случае испытаний мерзлых грунтов горячим штампом [7].The introduction of an annular heating element above the drill bit and probe into the device allows measuring the draft of the screw column during heating and thawing of frozen soil, which extends the functionality of the device in the case of testing frozen soils with a hot stamp [7].

Перечень фигур, чертежей и иных материаловList of figures, drawings and other materials

На фиг. 1 изображена установка для измерения параметров бурения и зондирования.In FIG. 1 shows a setup for measuring drilling and sounding parameters.

На фиг. 2 показано устройство для измерения параметров бурения и зондирования.In FIG. 2 shows a device for measuring drilling and sounding parameters.

На фиг. 3 показан профиль параметров бурения: 1 - крутящий момент; 2 - осевая нагрузка; 3 - скорость вращения; 4 - линейная скоростьIn FIG. 3 shows a profile of drilling parameters: 1 - torque; 2 - axial load; 3 - rotation speed; 4 - linear speed

На фиг. 4 показан профиль одного из параметров зондирования: 1, 2, 3, 4 - значения лобового сопротивления при зондировании на расстоянии не более 2 м друг от друга.In FIG. 4 shows the profile of one of the sensing parameters: 1, 2, 3, 4 — drag values when sensing at a distance of no more than 2 m from each other.

На фиг. 5 показан пример интерпретации параметров бурения и зондирования при определении инженерно-геологических элементов (ИГЭ). Здесь кривая 1 - механическая мощность (А), кривая 2 - удельная энергия (Е) [4]; q - лобовое сопротивление, МПа; fs - силы трения, кПа.In FIG. Figure 5 shows an example of interpretation of drilling and sounding parameters in determining engineering geological elements (IGE). Here, curve 1 is mechanical power (A), curve 2 is specific energy (E) [4]; q - drag, MPa; f s - friction forces, kPa.

Пример реализации технического решенияAn example of the implementation of a technical solution

На фиг. 1 установка для измерения параметров бурения и зондирования содержит транспортное средство 1, мачту 2, вращатель 3, полую колонну шнеков 4, устройство для измерения параметров бурения и зондирования 5, дальномер 6, датчик силы 7, компьютер 8.In FIG. 1 installation for measuring drilling and sounding parameters comprises a vehicle 1, a mast 2, a rotator 3, a hollow column of screws 4, a device for measuring drilling and sounding parameters 5, a range finder 6, a force sensor 7, a computer 8.

На фиг. 2 показано устройство для измерения параметров бурения и зондирования, которое содержит устройство измерения параметров бурения и устройство измерения параметров зондирования.In FIG. 2 shows a device for measuring drilling and sounding parameters, which comprises a device for measuring drilling parameters and a device for measuring sounding parameters.

Устройство измерения параметров бурения содержит цилиндрический корпус 9, реборды 10, хвостовик 11, блок электроники 12 включая источник питания и датчики крутящего момента, скорости вращения, осевой нагрузки (на рис. 2, условно не показаны), опорный подшипник 12, резьбовую втулку 13, буровое долото 14, кольцевой нагревательный элемент 15. Сигналы с датчиков усиливаются, преобразуются в цифровой вид и по беспроводной связи передаются на поверхность грунта в компьютер через полость шнековой колонны.The drilling parameter measuring device comprises a cylindrical body 9, flanges 10, a shank 11, an electronics unit 12 including a power source and sensors of torque, rotation speed, axial load (not shown conventionally in Fig. 2), pillow block bearing 12, threaded sleeve 13, a drill bit 14, an annular heating element 15. The signals from the sensors are amplified, converted to digital form and wirelessly transmitted to the soil surface to the computer through the cavity of the screw column.

Устройство измерения параметров зондирования содержит корпус 16, блок электроники 17 включая блок питания и датчики лобового сопротивления грунта под конусом зонда, датчик сил трения на боковой поверхности зонда, датчик угла наклона, датчик порового давление, датчик вибрации, датчик температуры (на рис. 2, условно не показаны). Сигналы с датчиков зонда передаются по беспроводной связи в блок электроники устройства измерения параметров бурения 12, а затем совместно с сигналами датчиков бурения в компьютер на поверхность грунта по беспроводной связи.The sensing parameter measuring device comprises a housing 16, an electronics unit 17 including a power supply unit and soil drag sensors under the probe cone, a friction force sensor on the side surface of the probe, an angle sensor, a pore pressure sensor, a vibration sensor, and a temperature sensor (Fig. 2, conditionally not shown). The signals from the probe sensors are transmitted wirelessly to the electronics of the drilling parameter measuring device 12, and then, together with the signals of the drilling sensors, are transmitted to the soil surface wirelessly via a computer.

Устройство для измерения параметров бурения и зондирования (далее по тексту как «устройство») работает следующим образом.A device for measuring drilling and sounding parameters (hereinafter referred to as the "device") works as follows.

В нижней части устройства присоединяется буровое долото 14 и зонд для статического зондирования 16 вворачивается во втулку опорного подшипника 12. Устройство хвостовиком 11 соединяется с датчиком силы 7 и вращателем 3 бурового станка, на мачте 2 закрепляется дальномер 6 и тросик дальномера фиксируется на корпусе вращателя 3, включаются источники питания и сигналы с датчиков начинают поступать в цифровом виде по беспроводной связи в компьютер 8.At the bottom of the device, a drill bit 14 is attached and the probe for static sensing 16 is screwed into the sleeve of the thrust bearing 12. The device is connected by a shank 11 to the force sensor 7 and the rotator 3 of the drilling machine, the range finder 6 is attached to the mast 2 and the range finder cable is fixed to the rotator case 3, power sources are turned on and signals from the sensors begin to flow digitally wirelessly to computer 8.

Далее буровой мастер приводит в действие вращатель и начинается процесс бурения скважины. Крутящий момент и осевая сила, от буровой установки, одновременно передаются на хвостовик устройства 11. Крутящий момент, осевая нагрузка, скорость вращения, измеряется датчиками встроенные в корпусе 9 устройства. Осевое перемещение измеряется дальномером 6.Next, the drilling master drives the rotator and the process of drilling the well begins. Torque and axial force from the rig are simultaneously transmitted to the shank of device 11. Torque, axial load, rotational speed, are measured by sensors built into the device’s body 9. Axial displacement is measured by a range finder 6.

Лобовое сопротивление грунта под конусом зонда, силы трения на боковой поверхности зонда, угол наклона, поровое давление, скорость поперечных и продольных волн, температура грунта измеряются датчиками встроенные в корпус зонда 16.The frontal resistance of the soil under the cone of the probe, the friction forces on the side surface of the probe, the angle of inclination, pore pressure, the velocity of transverse and longitudinal waves, the temperature of the soil are measured by sensors built into the probe body 16.

Испытания грунтов, с использованием устройства, проводятся следующим образом.Soil tests using the device are carried out as follows.

1. В точке исследования свойств грунтов устанавливают транспортное средство 1 производят подъем мачты 2, на которой расположен вращатель 3, верхний хвостовик устройства 11 соединяется с датчиком силы 7 и вращателем бурового станка 3. Дальномер 6 закрепляется на мачте бурового станка, а его тросик соединяется с корпусом вращателя 3. Затем включаются компьютер 8, автономные источники питания дальномера и устройств для измерения параметров бурения и зондирования, после чего начинают процесс бурения скважины. Сигналы с датчиков устройства и, дальномера поступают в компьютер и отображаются в физических величинах на его экране.1. At the point of study of the properties of the soil, a vehicle is installed 1, the mast 2 is raised, on which the rotator 3 is located, the upper shank of the device 11 is connected to the force sensor 7 and the rotator of the drilling rig 3. The range finder 6 is mounted on the mast of the drilling rig, and its cable connects to rotator case 3. Then, computer 8, autonomous power sources of the range finder and devices for measuring drilling and sounding parameters are turned on, after which the well drilling process begins. The signals from the sensors of the device and the rangefinder arrive at the computer and are displayed in physical quantities on its screen.

2. При полном погружении устройства к нему присоединятся следующий стандартный полый шнек, а верхний хвостовик шнека 11 соединяется с датчиком силы 7 и вращателем 3. После чего продолжается процесс бурения скважины.2. When the device is completely immersed, the next standard hollow auger will join it, and the upper shank of the auger 11 is connected to the force sensor 7 and the rotator 3. After that, the drilling process continues.

3. В процессе бурения скважины в базу данных компьютера заносятся параметры бурения и зондирования: крутящий момент, осевая нагрузка, глубина погружения, время в процессе стабилизации процесса нагрева и оттаивания мерзлого грунта, скорость вращения буровой колонны и ее угол наклона, лобовое сопротивление грунта под конусом зонда, силы трения грунта вдоль боковой поверхности зонда, температуру конуса зонда, скорость поперечных и продольных волн, поровое давление.3. During the drilling process, the drilling and sounding parameters are entered into the computer database: torque, axial load, immersion depth, time during stabilization of the heating and thawing process of frozen soil, rotation speed of the drill string and its tilt angle, ground drag under the cone probe, ground friction forces along the lateral surface of the probe, probe cone temperature, shear and longitudinal wave velocity, pore pressure.

4. В случае испытаний мерзлого грунта используя кольцевой нагревательный элемент выполняют нагревание грунта и измеряют мощность нагрева и температуру нагрева мерзлого грунта [7].4. In the case of testing frozen soil using an annular heating element, the soil is heated and the heating power and the heating temperature of frozen soil are measured [7].

5. Используя данные измерений, строят профили измеряемых параметров бурения (фиг. 3), зондирования (фиг. 4) и определяют физико-механические характеристики грунтов. На фиг. 5 показан пример определения модуля деформации грунтов используя данные зондирования и корреляционные уравнения СП 47.13330 [8], приложение И.5. Using the measurement data, build profiles of the measured drilling parameters (Fig. 3), sensing (Fig. 4) and determine the physical and mechanical characteristics of soils. In FIG. 5 shows an example of determining the soil deformation modulus using sounding data and correlation equations SP 47.13330 [8], Appendix I.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Устройство для измерения параметров бурения и зондирования промышленно реализуемо, обладает более широкими функциональными возможностями и повышенной точностью измерений.A device for measuring drilling and sounding parameters is industrially feasible, has wider functionality and increased measurement accuracy.

Список литературыList of references

1. Патент на изобретение RU №2378452, заявка 2008123776/03 от 18.06.2008, МПК E02D 1/02, опубликовано 10.01.2010. Устройство для проведения статического зондирования перемежающихся по плотности грунтов.1. Patent for invention RU No. 2378452, application 2008123776/03 of 06/18/2008, IPC E02D 1/02, published on 01/10/2010. Device for conducting static sensing of alternating soils in density.

2. Патент на изобретение SU №1742415, заявка 4838433/33 от 12.06.90, МПК E02D 1/00, опубликовано 23.06.92. Зонд для статического зондирования водонасыщенных грунтов.2. Patent for invention SU No. 1742415, application 4838433/33 dated 12.06.90, IPC E02D 1/00, published on 23.06.92. Probe for static sensing of water-saturated soils.

3. Патент на изобретение RU №2626865, заявка №2015154948 от 21.12.2015, опубликовано 02.07.2017. Устройство для измерения параметров бурения.3. Patent for invention RU No. 2626865, application No. 2015154948 dated 12/21/2015, published on July 2, 2017. Device for measuring drilling parameters.

4. Болдырев Г.Г., Кальбергенов Р.Г., Кушнир Л.Г., Новичков Г.А. Буровое зондирование грунтов. Инженерные изыскания, 2012, №12. С. 38-45.4. Boldyrev G.G., Kalbergenov R.G., Kushnir L.G., Novichkov G.A. Drilling sounding of soils. Engineering Surveys, 2012, No. 12. S. 38-45.

5. Рыжков И.Б., Исаев О.Н. Статическое зондирование. АСВ, 2010. - 496 с.5. Ryzhkov I.B., Isaev O.N. Static sounding. DIA, 2010 .-- 496 p.

6. ГОСТ 19912-2012. Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием. М., Стандартинформ, 2012.6. GOST 19912-2012. Soils. Field test methods by static and dynamic sounding. M., Standartinform, 2012.

7. ГОСТ 20276-2012. Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости. М., Стандартинформ, 2013.7. GOST 20276-2012. Soils. Field methods for characterizing strength and deformability. M., Standartinform, 2013.

8. СП 47.13330.2012. Инженерные изыскания для строительства. Общие положения. Актуализированная редакция СНиП 11-02-96. М., 2012.8. SP 47.13330.2012. Engineering surveys for construction. General Provisions Updated edition of SNiP 11-02-96. M., 2012.

Claims (6)

1. Устройство для измерения параметров бурения и зондирования, содержащее транспортное средство, на платформе которого размещены мачта с вращателем, гидравлическая система, обеспечивающая работу бурильно-кранового оборудования, полую шнековую колонну, долото, устройство для измерения параметров бурения, содержащее датчик момента, датчик силы, датчик скорости вращения, и устройство статического зондирования, содержащее датчик лобового сопротивления, датчик сил трения, датчик порового давления, датчик температуры, датчик вибрации, отличающееся тем, что с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерений устройство для измерения параметров бурения и зондирования выполнено в виде стального цилиндра с ребордами, один конец которого соединен с полой шнековой колонной, другой с долотом и зондом для статического зондирования.1. A device for measuring drilling and sounding parameters, comprising a vehicle, on the platform of which a mast with a rotator is placed, a hydraulic system for operating the crane equipment, a hollow screw column, a chisel, a device for measuring drilling parameters containing a torque sensor, a force sensor , a rotation speed sensor, and a static sensing device comprising a drag sensor, a friction force sensor, a pore pressure sensor, a temperature sensor, a vibration sensor, ayuscheesya in that in order to expand the functionality and improve the accuracy of the measurement device for measuring drilling parameters and sensing is in the form of a steel cylinder with flanges, one end of which is connected with a hollow auger column, the other with a chisel and a probe for sensing static. 2. Устройство для измерения параметров бурения и зондирования по п. 1, отличающееся тем, что снабжено упорным подшипником с полой втулкой и внутренней резьбой для соединения с зондом.2. A device for measuring drilling and sounding parameters according to claim 1, characterized in that it is equipped with a thrust bearing with a hollow sleeve and an internal thread for connection with the probe. 3. Устройство для измерения параметров бурения и зондирования по п. 1, отличающееся тем, что зонд имеет резьбовое соединение на одном из своих торцов.3. A device for measuring drilling and sounding parameters according to claim 1, characterized in that the probe has a threaded connection at one of its ends. 4. Устройство для измерения параметров бурения и зондирования по п. 1, отличающееся тем, что сигналы с датчиков зонда передаются по беспроводной связи в устройство для измерения параметров бурения, а затем на поверхность грунта в компьютер через полость шнековой колонны.4. A device for measuring drilling and sounding parameters according to claim 1, characterized in that the signals from the probe sensors are transmitted wirelessly to the device for measuring drilling parameters, and then to the soil surface to the computer through the cavity of the screw column. 5. Устройство для измерения параметров бурения и зондирования по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком силы для измерения веса шнековой колонны и грунта на ее ребордах.5. A device for measuring drilling and sounding parameters according to claim 1, characterized in that it is equipped with a force sensor for measuring the weight of the screw column and soil on its flanges. 6. Устройство для измерения параметров бурения и зондирования по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено кольцевым нагревательным элементом.6. A device for measuring drilling and sounding parameters according to claim 1, characterized in that it is equipped with an annular heating element.
RU2019107096A 2019-03-12 2019-03-12 Drilling and probing parameters measuring device RU2712897C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107096A RU2712897C1 (en) 2019-03-12 2019-03-12 Drilling and probing parameters measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107096A RU2712897C1 (en) 2019-03-12 2019-03-12 Drilling and probing parameters measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2712897C1 true RU2712897C1 (en) 2020-01-31

Family

ID=69624858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019107096A RU2712897C1 (en) 2019-03-12 2019-03-12 Drilling and probing parameters measuring device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2712897C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1463864A1 (en) * 1987-03-05 1989-03-07 Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве Apparatus for static probing of soil
SU1742415A1 (en) * 1990-06-12 1992-06-23 Научно-производственное объединение "Союзморинжгеология" Probe for static testing of water-saturated soil
JP2000178956A (en) * 1998-12-17 2000-06-27 Ohbayashi Corp Ground survey method
RU35825U1 (en) * 2003-11-17 2004-02-10 Государственный научный центр - Федеральное государственное унитарное геологическое предприятие "Южное научно-производственное объединение по морским геологоразведочным работам" System for static sounding of soil
RU2378452C1 (en) * 2008-06-18 2010-01-10 Закрытое Акционерное Общество "МОСКОВСКИЙ ОПЫТНЫЙ ЗАВОД БУРОВОЙ ТЕХНИКИ" (ЗАО "МОСКОВСКИЙ ОПЫТНЫЙ ЗАВОД БУРОВОЙ ТЕХНИКИ") Device for performance of static probing of soils with variable density
RU2541977C2 (en) * 2012-07-27 2015-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Plant for sound procedure
RU2626865C2 (en) * 2015-12-21 2017-08-02 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Device for measuring drilling parameters

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1463864A1 (en) * 1987-03-05 1989-03-07 Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве Apparatus for static probing of soil
SU1742415A1 (en) * 1990-06-12 1992-06-23 Научно-производственное объединение "Союзморинжгеология" Probe for static testing of water-saturated soil
JP2000178956A (en) * 1998-12-17 2000-06-27 Ohbayashi Corp Ground survey method
RU35825U1 (en) * 2003-11-17 2004-02-10 Государственный научный центр - Федеральное государственное унитарное геологическое предприятие "Южное научно-производственное объединение по морским геологоразведочным работам" System for static sounding of soil
RU2378452C1 (en) * 2008-06-18 2010-01-10 Закрытое Акционерное Общество "МОСКОВСКИЙ ОПЫТНЫЙ ЗАВОД БУРОВОЙ ТЕХНИКИ" (ЗАО "МОСКОВСКИЙ ОПЫТНЫЙ ЗАВОД БУРОВОЙ ТЕХНИКИ") Device for performance of static probing of soils with variable density
RU2541977C2 (en) * 2012-07-27 2015-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Plant for sound procedure
RU2626865C2 (en) * 2015-12-21 2017-08-02 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Device for measuring drilling parameters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mair et al. Pressuremeter testing: methods and interpretation
Papamichos et al. Hole stability of Red Wildmoor sandstone under anisotropic stresses and sand production criterion
US12000975B2 (en) Borehole inspecting and testing device and method of using the same
JP4757092B2 (en) Groundwater flow evaluation method
US4491022A (en) Cone-shaped coring for determining the in situ state of stress in rock masses
RU2446251C1 (en) Method and device to test soils with static and dynamic load
JP2011058357A (en) Searching method for acquiring ground information
Robertson In-situ testing of soil with emphasis on its application to liquefaction assessment
US4458525A (en) Borehole plate test
US5042595A (en) Method and device for in-situ determination of rheological properties of earth materials
Andresen Exploration, sampling and in-situ testing of soft clay
RU2712897C1 (en) Drilling and probing parameters measuring device
Bungenstab et al. Continous Flight Auger (CFA) Piles–A Review of the Execution Process and Integrity Evaluation by Low Strain Test
JP2004117319A (en) Method for measuring in-situ stress of base rock
Brown The rapid load testing of piles in fine grained soils.
RU2541977C2 (en) Plant for sound procedure
RU2626865C2 (en) Device for measuring drilling parameters
RU2510440C2 (en) Device for complex determination of physical and mechanical properties of soils under field conditions
JPH0819663B2 (en) Apparatus and method for in-situ measurement of ground differential characteristics
Volkov et al. Investigation by cone penetration tests of piled foundations in frozen soil maintained by thermosyphons
Masoud et al. High quality and cost effective drilling system for prebored pressuremeter testing
Cao et al. Ultrasonic logging instrument for shaft sinking by drilling
Henke Full-scale site investigations on soil-plugging inside tubular piles
Frikha et al. Auto‐Controlled Ménard Pressuremeter: A Novel Tool for Optimal Use of the Pressuremeter
Boldyrev et al. The boring sounding of alluvial soils