Пристрій для дослідження продуктивності копалиновмісних пластів

Винахід відноситься до гірничодобувної промисловості та геології, а саме - дослідження наявності корисних копалин в пластах ґр унту, та продуктивності виявлених копалиновмісних середовищ. Відомий досліджуватель пластів, який складається із бурового снаряду з корпусом, встановленим на бурильних труба х, пакерного вузла та вимірювального блоку [1]. Недоліком пристрою є необхідність проведення попередніх робіт по виконанню пілот-свердловини для занурювання в неї вимірюючого блоку. Існують пристрої акустичної, зокрема, ультразвукової дії на пласт ґрунту, принцип роботи яких заснований на розшифровці відбитих ультразвукових сигналів. Для розробки щільних твердих ґрунті в такі пристрої малопридатні, оскільки їх необхідно занурювати у попередньо утворену свердловину, що ускладнює процес дослідження та викликає великі додаткові витрати [2]. Відомий пристрій для дослідження пластів при бурінні, що складається з корпусу, притискуючого елементу, вимірювального блоку та вузла вертикального переміщення [3]. Недоліки такого пристрою полягають в необхідності додаткової бурової техніки, додаткових енерго- та матеріальних витрат. В основу винаходу поставлено завдання створити самохідний пристрій для дослідження продуктивності копалиновмісних пластів з можливістю проведення вимірювань на кожній фазі переміщення. Поставлене завдання досягається тим, що в пристрої для дослідження продуктивності копалиновмісних пластів, який складається з корпусу, вузла вертикального переміщення, притискуючого елементу та вимірювального блоку, корпус містить електрогідравлічну камеру із зануреними у неї електродами високовольтного імпульсного джерела живлення з автоматичним регулюванням пуску, яку встановлено на вузол вертикального переміщення, виконаний з проколюючої головки, що закріплена на колоні, яка переміщується вертикально, навколо корпусу розташовано притискуючий елемент у вигляді герметично закріпленої еластичної оболонки, а вимірювальний блок складається з п'єзоелектричних перетворювачів, з'єднаних з високочастотним генератором та пристроєм для розшифрування відбитих ультразвукових сигналів. В електрогідравлічній камері при надходженні імпульсу напруги між електродами виникає електричний розряд, який викликає появу зони високого тиску і тим самим забезпечується, як фіксація притискуючим елементом корпуса камери, так під дією цієї ж сили тиску і переміщення дна камери, а тим самим і проколюючої головки, яка з ними жорстко зв'язана. При цьому ґрунт деформується на глибину, що дорівнює величині переміщення дна електрогідравлічної камери. Виконання притискуючого елементу у ви гляді герметичної еластичної оболонки служить пристрою, як фіксатором руху, так і задавачем процесу вимірювання. Використання ультразвукових пристроїв відоме у багатьох галузях техніки та у медицині. В даному пристрої високочастотні механічні хвилі, відбиті від попередньо опромінюваних фрагментів структури ґрунту, за допомогою п'єзоелектричних перетворювачів трансформуються в електричні сигнали такої ж частоти, підсилюються і надсилаються до пристрою відображення. Дешифр ування відбитих сигналів даватиме інформацію про склад ґрунту у кожному досліджувальному шарі. На фіг. представлено переріз запропонованого пристрою. Пристрій для дослідження продуктивності копалиновмісних пластів складається з конічної проколюючої головки 1, закріпленої на циліндричній колоні 2, хвостова частина якої переходить у поздовжньо-рухому основу 3 циліндричної електрогідравлічної камери 4, охопленої манжетами ущільнення 5; в бічній поверхні камери 4 виконано прорізи, що герметично охоплені оболонкою 6 (елемент періодичної фіксації пристрою). В електрогідравлічній камері 4 за допомогою кришки 7 зафіксовано, ізольовані між собою, електроди 8 та 9, які приєднані до джерела високовольтних імпульсів 10. Вимірювальний блок пристрою складається з радіальне зафіксованих соленоїдних електромагнітів 11, рухомі сердечники 12 яких зв'язані між собою пружиною 13 і на зовнішніх торцях яких закріплено п'єзоелектричні перетворювачі 14, що ввімкнені у електричну схему високочастотного генератора 15. Нормально замкнені контакти 16 та нормально розімкнені контакти 17 забезпечують, згідно команди, періодичне почергове ввімкнення електричних кіл: п'єзоелектричний перетворювач 14 - високо частотний генератор 15 та п'єзоелектричний перетворювач 14 - підсилювач 18 - пристрій відображення 19. У вихідному положенні пристрій встановлено у направляючий ствол 20. Пристрій для дослідження продуктивності копалиномісних пластів діє наступним чином . Після встановлення його у ви хідне робоче положення у направляючий ствол 20 і ввімкнення джерела високовольтних імпульсів 10 в електрогідравлічній камері 4, між електродами 8 та 9, відбувається електричний розряд. При цьому [4] навколо каналу розряду спочатку виникатиме зона високого тиску, в результаті чого, рідина переміщуватиметься від нього в усі х напрямках, утворюючи в області навколо каналу порожнину (перший гідравлічний удар). Потім ця порожнина з такою ж швидкістю зникатиме (другий гідравлічний удар). Таким чином, при першому гідравлічному ударі оболонка 6 збільшуватиметься в об'ємі до впирання у оточуючу стінку і фіксува тиме електрогідравлічну камеру 4, після чого, в результаті дії тиску на рухому основу 3 електрогідравлічної камери 4, проколююча головка 1, деформуючи ґрун т, переміститься вперед на деякий відрізок шляху. При другому гідравлічному ударі оболонка 6 стискається до попереднього розміру і електрогідравлічна камера 4 переміститься, під дією своєї ваги, вниз на цей же відрізок шляху. По закінченню описаного процесу подається живлення Е на котушки соленоїдних електромагнітів 11 і вони, розтягуючи пружину 13, втягують у себе сердечники 12 до впирання їх торців у стінку ґрунту. Цим самим п'єзоелектричний перетворювач 14 притискуватиметься до стінки ґрунтової порожнини. Після зазначеного буде утворюватись електричне коло: п'єзоелектричний перетворювач 14 - високочастотний генератор 15. Тут п'єзоелектричний перетворювач працюватиме у режимі високочастотного випромінювача механічних хвиль (перетворює високочастотні електричні коливання генератора у механічні коливання тієї ж частоти). Далі буде відбуватись розмикання контактом 16 зазначеного електричного кола і формування нового, а саме: п'єзоелектричний перетворювач 14 підсилювач 18 - пристрій відображення 19. У цьому випадку п'єзоелектричний перетворювач 14 працюватиме у режимі приймача: відбиті високочастотні хвилі - ультразвуковий промінь перетворюватиметься у електричні сигнали такої є частоти, які після підсилення спрямовуватимуться на пристрій відображення Оскільки різні фрагменти ґрунту мають різну відбивально-поглинаючу здатність щодо ультразвукового променя, то на пристрої відображення 19 з'являтимуться сигнали різної інтенсивності. Знаючи відбивальну здатність кожної складової частини ґрунту, можна визначити, як якісну характеристику цих складових, так і їх кількість та відстань до них, визначаючи тим самим продуктивність копалин по глибині. По закінченню зазначених дій пристрій прийматиме вихідне положення і процес повторюватиметься спочатку. При звичайних геологічних відбираннях зразків ґрунту для визначення складового вмісту у ньому корисних копалин проводять забій свердловин, шурфів, видобуток кернів. Це складний енерго-, матеріало-, та працеміский процес, особливо в тяжких складних ґрунтах (болота, зони обвалів, поглинань, водо-, газо-, нафтопроявлень), а також в важко доступних або небезпечних для здоров'я і життя людини місцях. Використання даного винаходу дозволить без додаткових витрат визначити повний склад ґрунту або тільки програмованої частини об'єктів пошуку. При цьому всі заміри можливо робити при зануренні на будь-яку потрібну глибину без використання бурового обладнання. Таким чином запропонований пристрій поєднує функції пристроїв для влаштування свердловин і пристроїв визначення показників складу ґрунту, що призводить до зниження експлуатаційних витрат коштів при проведенні досліджень. Виняткове значення може мати застосування такого пристрою в нетрадиційних умовах: дно водотоків та водоймищ, при дослідженні ґрунтового простору небесних тіл, наприклад, реголіту Місяця або ґрунтів інших планет сонячної системи, при проведенні позаземних геологічних досліджень [5]. Джерела інформації: 1. А.с. №569702 ”Испытатель пластов” Е 21 В 49/00,1978 г., Б. №31. 2. А.с. №29560 ”Спосіб обробки привибійної зони продуктивного пласта та пристрій для його здійснення.” Е 21 В49/05 2000 р., Б. №6. 3. А.с. №1113529 ”Устройство для исследования пластов в процессе бурения” Е 21 в 49/00, 1984 г., Б. №34. 4. Л.А. Юткин ”Электро-гидравлический эффект и его применение в промышлености”, Ленінград, Машиностроение, 1986г., с.10. 5. Кованько В.В., Лустюк Н.Г., Комиссарчук А.А. Свойства лунного грунта и проблеммы его разработки / Под. ред. В.В. Кованько. - Львов: Євросвіт, 1998. - 191с.