Автоматическая установка для испытаний образцов горных пород

Автоматическая установка для испытаний образцов горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в лабораториях, занимающихся испытанием пористых тел, в нефтегазовой, геологической и других отраслях промышленности. Установка обеспечивает автоматическое определение пористости и проницаемости образцов горных пород. Устанавливают держатель образца с уплотнителем в виде стакана с отверстием в дне о гнездо обоймы, с одной стороны которой расположен неподвижный поршень, а с другой - полый шток. Он смонтирован в цилиндре, к которому подсоединена система отвода газа, Система подвода газа подсоединена к отверстиям, выполненным в неподвижном поршне. После определения пористости и проницаемости образца обойму по команде микрокомпьютера поворачивают с помощью шагового двигателя на угол, необходимый для установки следующего гнезда обоймы с держателем и образцом против неподвижного поршня, и измерение повторяют . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4730856/25 (22) 22.08.89 (46) 23. t0.92. Бюл, ¹ 39 (71) Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт (72) А.И.Петров и В.С.Чепыжов (56) Авторское свидетельство СССР № 1064187, кл. G 01 N 15/08, 1983.

Патент США ¹ 4573342, кл. 6 01 N 15/08, 1986. (54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ

ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к измеритель. ной технике и может быть использовано в лабораториях, занимающихся испытанием пористых тел, в нефтегазовой, геологической и других отраслях промышленности.

Установка обеспечивает автоматическое onИзобретение относится к технике определения физических свойств горных пород.

Известно устройство для определения пористости и проницаемости образцов горных пород, содержащее герметичный де-. ржатель образца, вставленный в него резиновый уплотнитель в виде стакана с отверстием в дне и механизм прижима уплотнителя, выполненный в виде поршня, снабженного винтовым прижимом.

Работа устройства основана на компенсации измерительным прессом давления газа при перепуске его в камеру держателя до и после сжатия резинового стакана, в котором расположен образец горной породы.

К недостаткам устройства относится низкая производительность труда исследователей, связанная с необходимостью приложения значительного усилия, требуемого для снятия стакана, необходимость повтор„, Ы2, >1770836 А1 ределение пористости и проницаемости образцов горных пород. Устанавливают держатель образца с уплотнителем в виде стакана с отверстием в дне в гнездо обоймы, с одной стороны которой расположен неподвижный поршень, а с другой — полый шток. Он смонтирован в цилиндре, к которому подсоединена система отвода газа, Система подвода газа подсоединена к отверстиям, выполненным в неподвижном поршне. После определения пористости и проницаемости образца обойму по команде микрокомпьютера поворачивают с помощью шагового двигателя на угол. необходимый для установки следующего гнезда обоймы с держателем и образцом против неподвижного поршня, и измерение повторяют. 1 ил. ного вакуумирования образца для определения обьема пор, а также необходимость испытания образцов рыхлых и слабосцементированных пород различных размеров, Наиболее близким к изобретению является автоматическая установка для определения газопроницаемости образцов горных пород, содержащая держатель образца с помещенным в него уплотнителем, обойму с гнездами, механизм подачи и прижима образцов, механизм поворота обоймы. системы подвода и отвода газа и микрокомпьютер.

В этой установке образец горной породы (керн) с помощью полого толкателя подается в держатель, снабженный уплотнителем, После обжатия керна эластичной втулкой через полый толкатель подается газ, который проходит чере керн и выходит через второй полый толкатзль, слу1770836

20

50 жащий также для возврата образца в обойму после определения газопроницаемости, Затем обойма поворачивается на определенный угол и определяется проницаемость следующего керна, Недостатком установки является низкая надежности при работе с рыхлыми образцами, Поставленная цель достигается тем, что в автоматической установке для испытаний образцов горных пород, содержащей держатель образца с помещенным в него уп. лотнителем в виде резинового стакана с отверстием в дне, закрепленного по краям в держателе, обойму с гнездами и механизм подачи образца, включающий поршень, толкатель и цилиндр, снабженный уплотнениями, а также механизм поворота обоймы и управляющий этим механизмом микрокомпьютер, держатель установлен в гнезде обоймы, а механизм подачи образца снабжен электродвигателем, соединенным с подпружиненным толкэтелем ходовым винтом переменного шага.

На чертеже показана принципиальная схема автоматической установки.

Установка содержит держатель 1 образца, внутри которого установлен образец 2 горной породы, герметизируемый резиновым уплотнителем 3 с отверстием в дне; подпружиненный полый шток-толкатель 4, установленный в цилиндре 5 против основания держателя; неподвижный поршень б, расположенный против уплотнителя; обойму 7 с гнездами для установки образцов; каретку 8 с ходовым винтом 9 переменного шага; электродвигатели 10 — 12 и измерительный пресс 13 с манометром 14.

Неподвижный поршень б имеет кольцевое уплотнение 15 и торцовое уплотнение

16, а также отверстия, подсоединенные к системе подвода газа, включающей вентили

17-19, которые служат для заполнения газом полости измерительного пресса 13 и держатели 1 образца.

К отверстиям в цилиндре 5 подсоединена система вакуумирования и отвода газа, содержащая вентили 20 и 21 для создания вакуума и вентиль 22 для сообщения с атмосферой. Шток-толкатель 4 снабжен торцовым уплотнительным кольцом 23 и расположен в уплотнительных кольцах 24, а нижний его конец опирается нэ каретку 8, которая имеет возможность поступательного перемещения вдоль направляющей 25 по ходовому винту 9, вращаемому с помощью электродвигателя 10. Для возвращения толкателя в исходное положение служит пружина 26, а для возвращения держателя— пружина 27 с кольцом 28.

Автоматическая установка работает по программе, задаваемой при помощи микрокомпьютера.

Предварительно держатели 1 с образцами 2 горных пород устанавливаются с уплотнителями в гнезда обоймы 7. По сигналу компьютера включается электродвигатель

10 и каретка 8 подает толкатель 4 на ход, достаточный для того, чтобы стакан держателя 1 уплотнился кольцом 15 на неподвижнам поршне б, но не дошел до торцового уплотнения, Далее включается система вакуумирования при открытых вентилях 20 и

21 и закрытых вентилях 17, 18 и 22. После вакуумирования камеры держателя обраэцом закрываются вентили 20 и 21, вновь включается двигатель 10 и шток-толкатель 4 перемещает держатель 1 на ход, необходимый для снятия торцового уплотнения 16

Тем самым камера держателя разделяется на две части, в одной иэ которых размещен образец 2 горной породы. Шэг ходового винта 9 в конце перемещения каретки 8 равен нулю, что позволяет исключить возможность повреждения механизма подачи толкателя, Далее по команде микрокомпьк терэ открывается вентиль 19 и цилиндр пресса 13 заполняется сжатым газом при положении поршня б, соответствующем максимальному обьему. После достижения заданного давления, контролируемого манометром 14, по команде компьютера закрывается вентиль 19, открывается вентиль 17 и сжатый газ поступает в кольцевое пространство камеры держателя 1, прижимая уплотнитель 3 к стенкам образца.

Далее включается двигатель 11, который перемещает поршень б пресса 13 до тех пор, пока давление в системе не восстановится до заданного, По перемещению поршня, контролируемого счетчиком обьема, определяют объем образца. Затем по команде компьютера закрывается вентиль 17 и открывается вентиль 18, сообщая пресс 13 с уплотненным образцом 2. Давление в системе уменьшается, и вновь включается двигатель 11, перемещая поршень 6 пресса

13 до восстановления заданного давления.

В этом случае перемещение поршня 6 пропорционально обьему пор образца 2 горной породы. По результатам испытаний с помощью микрокомпьютера вычисляют пористость образца 2. Затем открывают вентили

19 и 22 и пропускают через образец 2 гаэ, измеряя его расход и перепад давления на образец 2. По данным измерения определяют гаэопроницаемость образца 2, После выполнения описанного выше цикла измервния по команде микрокомпью1770836 тера закрывается вентиль 19 и включается электродвигатель 10 в обратном направлении. При этом тол кател ь 4 под действием пружины 26 переместится в исходное положение. а держатель поддействием пружины

27 и кольца 28 опустится в гнездо обоймы 7.

Далее включается шаговый двигатель

12, который переместит обойму 7 на ход, необходимый для установки следующего держателя с образцом против неподвижного поршня 6 и толкателя 4, и испытания нового образца проводятся аналогично.

Обойма 7 выполнена в виде диска либо в виде бесконечной ленты с любым числом образцов.

Изобретение может быть использовано в лабораториях, занимающихся исследованиями образцов горных пород и других пористых тел.

Формула изобретения

Автоматическая установка для испыта1!ИЙ об)Завцеха горн! I>: порiл,,, !t.":ji, ÿ!! i!1

5 держатель образца с помещенным в него уплотнителем в виде резинового стакана с отверстием в дне, закрепленного по краям в держателе, обойму с гнездами и механизм подачи образца, содержащий поршень, тол10 катель и цилиндр, снабженный уплотнениями, а также механизм поворота обоймы и управляющий эти 4 механизмом микрокомпьютер,отличающаяся тем,что,c целью повышения надежности работы с

15 рыхлыми образцами, держатель установлен в гнезде обоймы, а механизм пода ги образца снабжен электродвигателем. соединенным с подпружиненным толкателем ходовым винтом переменного шага.