Датчик для одновременного измерения скоростей ультразвуковых волн и электрического сопротивления при исследовании образцов горных пород

 

ДАТЧИК ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТЕЙ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД , содержащий электрод с осевым магистральным и распределительными каналами, сообщающимися одним концом с магистральным каналом, а другим с поверхностью образца, трубку, соединенную с магистральным каналом, пьезодатчик, установленный на электроде через изолирующий слой, электроизоляторы и герметизирующую резиновую оболочку, закрепленную н.а .: электроде, отличающийся тем, что, с целью повыщения информативности работы датчика за счет измерения скоростей поперечных волн, распределительные каналы выполнены наклонными под различными углами к магистральиому каналу и соединены с ним на различных уровнях, а изолнрукяций слой выполнен из порошка Л окислов железа, связанного клеем. С

СС1ОЗ COBETCHHX

СО4ИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) (50 4 Е 21 С 39/00,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOhIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3891546/22-03 ,(22) 29.04. 85 (46) 23.10.86. Бюл. У 39 (72) Д. Б. Балашов (53) 552.5.553(088.8) (56) Авчян Г. М. Физические свойства осадочных пород при высоких давлениях и температурах. — М.: Недра, 1972, с. 20-21.

Там ае, с. 24-25.

:(54)(57) ДАТЧИК ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО

ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТЕЙ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ

ВОЛН И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ .ПОРОД, содержащий электрод с осевым магистральным и распределительными каналами, сообщакщимися одним концом с магистральным каналом, а другим— с поверхностью образца, трубку, соединенную с магистральным каналом, пьезодатчик, установленный на электроде через изолирующий слой, электроиэоляторы и герметизирующую резиновую оболочку, закреппенную на электроде, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности работы датчика за счет измерения скоростей поперечных волн, распределительные каналы выполнены ° наклонными под различными углами к магистральному каналу и соединены с ним на различных уровнях, а изолирующий слой выполнен из порошка окислов aeaesa связанного клеем.

1265327

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения скоростей ультразвуковых волн и электрического сопротивления образцов горных пород в условиях независимо изменяемых внешних и внутрипоровых высоких гидростатических давлений и высоких температур.

Целью изобретения является повышение информативности работы датчика, за счет измерения скоростей поперечных волн.

На чертеже представлена конструкция датчика.

Датчик Для одновременного измере.ния скоростей из волн и электрического сопротивления образцов горных пород содержит электрод 1 с осевым магистральным и наклонными распределительными каналами 2 и 3, служащими для создания внутрипорового давления и расположенными вдоль обраI зующих с осевым отверстием конусов с углами при вершинах 60 и 90 и о о с разными диаметрами оснований, лежащих в плоскости торца электрода, стальную трубу 4, впаянную в радиальное отверстие электрода 1, сооб,щающуюся с осевым магистральным каналом, являющуюся проводником при измерениях сопротивления образца и подводящую жидкость в его поровое пространство, корпус пьезодатчика 5 с крышкой 6 и крепежными винтами 7, пьезоэлемент 8 с обкладками-9 и )0, пружину 11, экранирующий стакан 12,,коаксиальную фишку 13 с гайкой 14, коаксиальюяй кабель 15 с внутренней жилой 16 изоляторы 17 — 22. Электрод 1 установлен на торце образца горной породы 23, помещенного в герметизирующую резиновую оболочку 24, укрепленную на электроде 1 проволокой 25. Между обкладкой 9 и торцом электрода 1 расположен тонкий высокофрикционнъФ электроизолирующий слой порошка окислов железа 26, связанного клеем. Слой 26 и комплект .изоляторов 17 — 22 обеспечивают электроизоляцию лиЯии для измерений сопротивления образца от коаксиального кабеля 15 и 16, Внешнее гидростатическое давление прижимает. электрод 1 к образцу 23, обеспечивая педачу поперечных ультразвуковых колебаний между ними.

Датчик работает следующим образом

l0

Образец горной породы, заключенный в резиновую оболочку 24, в сборе с двумя электродами 1 и трубками 4, подводящими жидкость в поровое пространство образца, а также с двумя пьезодатчиками 5 устанавливают в камере высокого давления на специальном держателе. При измерениях скоростей поперечных ультразвуковых волн применяют монокристаллические пьезоэлементы 8 соответствующих срезов.

Поровое пространство образца вакуумируется через трубки 4 и наполняется внутрипоровой жидкостью (например, водным раствором хлористого натрия). В камеру высокого давления нагнетается мультипликатором бензин или керосин, подвергающий образец внешнему гидростатическому сжатию до 500 МПа. При этом пьезоэлементы 8 также подвергаются гидростатическому сжатию передающей давление средой, проникающей через отверстия в деталях пьезодатчика. Внутрипоровое давление создается ручным насосом. Измерения скоростей ультразвука и электрического сопротивления проводятся после изменения давления степенями по 20-100 МПа. Измерения могут проводиться в изотермическом режиме в процессе изменения внешнего давления при постоянном поровом давлении или наоборот. о

Нагревание образца до 530 К осуществляется коаксиальной электропечью и стабилизируется в пределах

+2 К. Скорости продольных и поперечных ультразвуковых волн измеряются импульсным методом на частотах 200300 кГц сейсмоскопом ИПА с погрешностью -47. Удельное электрическое сопротивление образца измеряется с помощью мостовой схемы переменного тока частоты 1 кГц. Сжимаемость порового пространства определяется по количеству внутри-поровой жидкости, вытесненной из образца горной лороды при внешнем сжатии„

В связи с усовершенстваванием конструкции электрода и использованием высокофрикционной электроизолирующей тонкой прослойки между обкладкой пьезоэлемента и электродом датчик обеспечивает возможность из-. мерений скоростей как продольных, так и поперечных ультразвуковых волн наряду с измерениями электрй-, ческого сопротивления образцов горз 1265327 4 ных пород в условиях внешнего и внут- ет расширить круг экспериментально рипорового давления,что повышает ин- решаемых задач промысловой геофизиформативность его работы и позволя- ки.

Составитель К. Лыков

Редактор Н. Маргалина Техред В.Кадар Корректор В. Бутяга

Заказ 5636/24 Тираж 470 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4,