Способ определения структурных свойств горных пород

Патент 576397

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

СПИ ÍÌE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 57639Т

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.01.74 (21) 1990797/ОЗ с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.77. Бюллетень X 38

Дата oil) 6. нп;ова и ия 01 ii àíèÿ 20. 1 0.77 (51) М. Кл. - E 21B 49/00

G 01Vr 1/00

Гасударственный комитет

Совета Министрае СССР па делам изобретений и открытий (53) "LK G22.241(088,8) (72) Авторы изобретения

T. А. Дозоров и В. С. Ямщиков (71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ

I OPHb1X ПОРОД

Изобретение относится к области контроля физико-механических свойств горных пород и может быть использовано при разведке подземных ископаемых, а также в горнорудной промышленности.

Известен способ определения структурных дефектов горных пород, таких, например, как трещины, который заключается в регистрации затухания упругих колебаний в массивс горных пород (1). Затухание при этом является функцией количества и величины трещин на единицс длины.

Недостаток данного способа состоит в том, что с его помощью можно получить только интегральную оценку всего исследуемого объема породы, т. е. усредненное значение количества трещин в единице объема породы. Кроме того, для исследования значительных массивов и площадей горных пород известный способ требует применения излучателей звуковых и ультразвуковых колебаний большой мощности, что ограничивает область применения способа.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является способ определения структурных свойств горных пород, заключающийся в регистрации колебаний, гснсрируемых буровым инструментом, и выделении из нпх колебаний с частотами, кратнымп скорости его вращсния (2). Г!о амплитуде указанных колебаний определяют литологическис (гсологическпс) характеристики разбуривасмых пород. При этом породы с различными механическими свойствами на диаграммной ленте выделяются в виде характерных участков с различной величиной отклонения кривой. Однако известный способ не позволяет определять трещпноватость горных пород, так как амплитуда колебаний а

1р долоте зависит от многих факторов: крспоcTII горных пород, режимов бурения, состояния бурового инструмента.

Цель изобретения вЂ” обеспечение возможности определения трещиноватости горных

15 пород. Это достигается тем, что выделяют колебания с частотой, равной пропзвсденню числа шарошек долота на скорость его вращения, и определяют трещиноватость по плотности распределения и дисперсии амплитуд указанных колебаний.

Способ осуществляют следующим образом.

На буровом инструменте илп на буровой штанге (если глубина бурения невелика) устанавливают датчик вертикальных колебаний, сигнал которого, отражающий амплптуту колебаний произведения круговой частоты на число шарошск долота, записывают па диаграммной ленте. Ленту впоследствии обрабатываюг пли подают на специальное вычисЗр литсльпос устройство, опрсделяющсс плот576397

Составитель Л. Чижикова

Тсхрсд И. Карандашова Корректор Л. Денискина

Редактор И. Корченко

Заказ 2300/6 Изд. М 834 Тираж 778 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, >К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, »р. Сапунова, 2 ность вероятности и дисперсию какого-либо случайного процесса в реальном масштабе времени.

Как показывают исследования, колебания с частотой, равной произведению числа шарошек долота на скорость его вращения, возникают при встрече бурового инструмента с трещинами горной породы. Наличие дефекта в породе (трещины) при пересечении данного участка долотом вызывает резкое локальное 10 изменение характера разрушения, следствием чего является изменение обычного ритма и амплитуды колебаний долота. Поскольку в горной породе имеется практически бесконечное число трещин различной величины, расположенных случайным образом, долото испытывает постоянные колебания, вызываемые трещинами. При этом на фоне случайных колебаний, определяемых сетью малых трещин, трещины большего раскрытия дают всплески большей амплитуды. Буровой инструмент выступает в данном случае в качестве осциллятора, модулируемого дефектами породы, При этом дифференциальный закон распределения амплитуд указанных колебаний связан с числом трещин на единице длины скважины взятого направления, а дисперсия колебаний зависит в основном от величины раскрытия трещин. Таким образом, найдя закон распределения колебаний трехкратной частоты вра- 30

4 щения (при наличии трех шарошек на долоте), а также определив его дисперсию, можно определить трещиноватость разбуриваемого массива горных пород. Функциональные зависимости названных величин для пород, имеющих сходные прочности характеристики, определяются экспериментально.

Форм ла изобретения

Способ определения структурных свойств горных пород, заключающийся в регистрации колебаний, генерируемых буровым инструментом, и выделении из них колебаний с частотами, кратными скорости его вращения, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возмо>кности определения трещиноватости горных пород, выделяют колебания с частотой, равной произведению числа шарошск долота па скорость его вращения, и определяют трещиноватость по плотности распределения и дисперсии амплитуд указанных колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ржевский В. В., Ямщиков В. С. Лкустические методы исследования и контроля горных пород в массиве. M., «Наука>:, 1973, с. 101 вЂ” 111.

2. Патент Франции М 1584951, кл. G 01V

1/00, опублик. 1969.