SU1101716A1 - Электрометрический зонд - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ ЗОНД, состо пщй из корпуса и содержащий приемные и питающие электроды, выт полненные в виде электрических контактов и токопровод щего кольца, соединенных кабелем с коробкой-переключателем , содержащей переключатели пол рности, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  разреша ющей способности измерений, токопровод щее кольцо приемных электродов выполнено в виде электрически изолированных сегментов из упругих проводников , равномерно размещенных по окружности корпуса, причем каждый сегмент соединен отдельной жилой кабел  с переключателем пол рности. (Л

Description

сь

Изобретение относитс  к горному делу, а именно к устройствам контрол  напр женно-деформированного состо ни  горных массивов геофизическими методами.

Известно устройство дл  электрического каротажа скважин, содержащее многоэлектродный зонд, каждый электрод которого имеет пружинные контакты , скольз щие по обсадной трубе скважины и вьшолненные в виде упругих проводников.

Данный зонд может найти применение в разведочной геофизике при каротаже вертикальных скважин с обсадными трубами, т.е.. он может передвигатьс  по скважине под собственным весом. Электроды создают между составл ющими их упругими элементами эквипотенциальную поверхность, что исключает возможность определени  электрической анизотропии пород ll .

Однако дл  работы в подземных услови х требуютс  портативные зонды Д.11Я каротажа разноориентированных скважин (направленных вверх, вниз, горизонтально, под углом по отношению к контуру угорных выработок). Скважины не  вл ютс  обсаженными, не заполнены буровым раствором. Осуществление передвижени  зондов под собственным весой исключаетс , перемещение должно осуществл тьс  досыпочным устройством . Это, в свою очередь, приводит к требованию малого веса зонда (не.более 3 кг) и досылочных устройств , осуществлению равномерного контакта по периметру сечени  скважины .

Наиболее близким к изобретению цо технической сущности  вл етс  электрометрический зонд, состо щий из корпуса и содержащий приемные и питающие электроды,вьтолненные в виде электрических контактов и токопровод щего кольца, соединенных кабелем с коробкой переключателей, содержащей переключатели пол рности zj .

Однако известный зонд также не позвол ет определ ть электрическую анизотропию горных пород вокруг скважин, по которой можно делать заключение о виде напр женно-деформированного состо ни  горных, пород: определ ть ориентацию квазиглавных механических напр жений.

Целью изобретени   вл етс  увеличение разрешающей способности измерений .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в электрометрическом зонде, состо щем из корпуса и содержащем приемные и питающие электроды, выполненные в виде электрических контактов и токопровод щего кольца, соединенных кабелем с коробкой-переключателем, содержащей переключатели пол рности, токо провод щее кольцо приемных электродов выполнено в виде электрически изолированных сегментов из упругих проводников , равномерно размещенных по окружности корпуса, причем каждый сегмент соединен отдельной жилой кабел  с переключателем пол рности.

На фиг.1 приведен электрометрический зонд, общий вид; на фиг.2 - узел I на фиг. Г; на фиг.З - сечение А-А на фиг.2, на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1,. на фиг.З - сечение В-В на фиг. 1, на фиг.6 - схема электрокаротажа в подземной выработке, на фйг.7принципиальна  электрическа  схема зонда и коробки переключател ; .на фиг.8 - схема опроса падени  потенциалов между приемными электродами зонда по направлени м в пространстве.

Зонд состоит из приемных электродов 1, питающих электродов 2, базы 3, заглущки 4, опорного люнета 5, хомута 6, многожильного .кабел  7, удлинител  8 и коробки-переключател  9.

Питающие электроды 2 состо т (фиг.2) из корпуса 10 (текстолит или другой изол тор), электрических контактов 11 (изогнутых стержней 2 мм из нержавеющей стали), равномерно размещенных по периметру корпуса и закороченных между собой токопровод щим кольцом 12. Токопровод щее кольцо представл ет собой эквидопотенциальную поверхность дл  стержневых контактов и крепитс  к корпусу 10 винтами 13. Дл  удобства размещени  электродов на базе зонда -и с целью оперативной замены одного типа размеров электродов на другой либо замены вышедших из стро  по техническим причинам корпус 10 вьтолнен в виде двух половинок, скрепл емых между собой на базе 3 винтами 14. Кольцо 12 также выполнено в виде двух полуколец , закороченных между собой через клеммы 15 и креп щихс  к корпусу винтами 13. К провод щим кольцам питаю3 щих электродов 2 на клеммы 15 подведены жилы кабел  16 (по одной на каж дый электрод). Кольцо 12, прикрепл  сь к корпусу 10 винтами 13, осущест вл ет одновременно фиксацию упругих электрических контактов 11, закорачи ва  последние между собой. В приемных электродах 1 токопровод щее кольцо 12 подразделено -на электрически изолированные между собой сегменты 17 (фиг.2, сечение Б-Б), креп щиес  k корпусу 10 винтами 18. В пределах каждого провод щего сегмента 17 электрические контакты - стержни-проводники 11 закорочен между собой посредством прижати  сег мента 17 к корпусу 10 винтами 18. К последним креп тс  также клеммы 19, к- которым креп тс  отдельные жилы 20 кабел  7. Все сегменты пронумерованы против часовой стрелки, при этом середина перйого сегмента располагаетс над продольной риской 21, проход щей вдоль, базы 3. Все сегменты по своим параметрам идентичны и равномерно размещены под углами Cf . k Ср , k 1, 2, ... (|, 211 /п, где П - число сегментов в приемном электроде 1. Жилы кабел  7 дл  первого и второго приемных электродов 1 различны. Поэтому общее число жил в кабеле зонда равно 2h+2 (две жилы дл  питающих электродов 2). Угловые положени  соответственно пронумерованных сегментов 17 приемных электродов 1 совпада ют, т.е. k -и сегмент 17 первого приемного электрода 1 находитс  под тем же углом ( относительно продольной риски 21 на базе 3, что и k-й сегмент второго приемного электрода 1. Все четыре электрода - пита ющие 2 и приемные 1 креп тс  к базе 3 винтами 22 через изол торный цилиндр 23. Опорный люнет 5 служит дл  воспри  ти  веса эонда и досыпочного устрой ства с целью обеспечени  равномерног контакта электродов со стенками сквй жин. Устройство работает следующим образом . В скважину 24 (фиг.З) заданного диаметра (46, 59 и 76 мм), расположе ную перпендикул рно стенке выработки 25, помещаетс  зонд 26. Положение продольной риски 21 на баэе зонда 3 определ етс  ориентирующим устройством . Обычно направление от оси сква164 жины к первому сегменту 17 приемных электродов 1 принимаетс  совпадающим с вертикалью вверх, (лини  отвеса) ., Зонд устанавливаетс  в скважину на заданную глубину досылочным устройством (стыкуемые трубы с жестким тангенциальным креплением). Между питающими электродами 2 (фиг.З) пропускаетс  посто нный ток от шахтных аккумул торов , создаюиц й вокруг скважины электрическое поле, структура которого зависит от вида напр женно-деформированного состо ни  ropHbix пород, про вл ющегос  в электрической анизотропии последних. Эпюра падени  потенциалов между приемными электродами 1 (фиг.4 и 5) замер етс  путем поочередного опроса сегментов соответственно 17„-172, ,. Это осуществл етс  следующим образом. Переключатели 27 и 28 (фиг.З) одновременно устанавливаютс  в положени  соответственно , 172-172 и т.д. с измерением на электроразведочном приборе 29 (автокомпенсатор типа АЭ-72) падени  потенциалов дл  фиксированных положений переключателей. Затем зонд поступательно смещаетс  в другое положение по скважине, после чего производ тс  измерени  в той же последовательности. Шаг каротажа выбираетс  исход  из требуемой детальности геомеханических исследований. Устройство разработано исход  из потребноётей геомеханических служб горных предпри тий иметь методы и средства оперативного контрол  напр женно-деформированного состо ни  массивов по геофизическим характеристикам . Поскольку имеетс  физическа  св зь между тензором механических напр жений и тензором электрической анизотропии, то вопрос о возможности создани  геофизических скважинных приборов, позвол ющих изучать анизотропные свойства пород, представл ет очевидную значимость. Применение предлагаемого устройст ва геомеханически1ум службами горных предпри тий позволит существенно упростить операцию получени  сведений о виде напр женно-деформированного состо ни  горных массивов. Предлагаемое устройство позвол ет определ ть напр жени  скважинным электрометрическим методом, который .существенно упрощает эксперименты по S1101 контролю вида напр женно-деформированного состо ни  горньос массивов, Оперативньш контроль напр женно-дефор7/ ( Я , „„ Фиг.З Фиг. 4 7166 мированного состо ни  массивов важна  предпосьшка повьшени  безопасности ведени  горных работ. 1Q Ф1/г. 5

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ ЗОНД, состоящий из корпуса и содержащий приемные и питающие электроды, выполненные в виде электрических контактов и токопроводящего кольца, соединенных кабелем с коробкой-переключателем, содержащей переключатели полярности, отличающийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности измерений, токопроводящее кольцо приемных электродов выполнено в виде электрически изолированных сегментов из упругих провод- / ников, равномерно размещенных по окружности корпуса, причем каждый сегмент соединен отдельной жилой кабеля с переключателем полярности.

   SU.,„ 110171-6