RU165182U1

RU165182U1 - Эталон шероховатости, имитирующий поверхность горных пород

Info

Publication number: RU165182U1
Application number: RU2015139288/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Смирнов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Ифис"
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2016-10-10

Abstract

1. Эталон шероховатости, используемый для поверки профилометра, характеризующийся тем, что содержит последовательно расположенные основы с различной шероховатостью, имитирующую шероховатость горных пород, между указанными основами вставлена пластина, имитирующая трещину, определенной длины с образованием вертикального перепада между основами, при этом основы и пластина объединены в единую конструкцию с образованием верхнего профиля, имитирующего поверхность горных пород.2. Эталон шероховатости по п. 1, отличающийся тем, что одна из указанных основ имеет мелкозернистую шероховатость с высотой перепада не более 2 мкм.3. Эталон шероховатости по п. 1, отличающийся тем, что одна из указанных основ имеет крупнозернистую шероховатость с высотой перепада от 500-1000 мкм.4. Эталон шероховатости по п. 1, отличающийся тем, что длина пластины, имитирующей трещину, составляет не более 1 мм.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована при изготовлении контрольных мер для периодической поверки профилометра при его применении для определения шероховатости образцов горных пород с частым чередованием различных литотипов горных пород и прохождением трещиноватых зон.

Известно использование эталонов шероховатых поверхностей различных типов породы с известными размерами частиц для исследования образца сцементированной породы [RU 2335759 C1, МПК G01N 15/00 (2006.01), опубл. 2008].

Однако в случае исследования тонкослоистых коллекторов постоянное чередование горных пород не позволяет изначально отбраковывать часть неустановившегося сигнала на интервале замера, так как он будет значительной долей (10% и более) всего замера прослоя горной породы. Наиболее сложными техническими условиями при этом является граница горных пород наиболее мелкой и крупной фракции, где образуется трещина: необходимо выполнять поверку точности прибора при резкой смене амплитуды колебаний датчика. Поэтому необходимо поверять профилометр не только на предмет его точности при проходке одного из типов шероховатости, но и для определения сохранения точности сигнала в стрессовых переходных зонах.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка эталона шероховатости, имитирующего поверхность горных пород, пригодного для снятия профилограмм в условиях тонкослоистого чередования литотипов или с зонами трещиноватости горных пород.

При осуществлении заявляемого технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в обеспечении поверки точности и достижении воспроизводимости снятия сигнала в наиболее сложных условиях стыка горных пород мелкой и крупной фракции.

Указанный технический результат достигается тем, что эталон шероховатости, используемый для поверки профилометра, характеризуется тем, что содержит последовательно расположенные основы с различной шероховатостью, имитирующей шероховатость горных пород, между указанными основами вставлена пластина, имитирующая трещину, определенной длины с образованием вертикального перепада между основами, при этом основы и пластина объединены в единую конструкцию с образованием верхнего профиля, имитирующего поверхность горных пород. В частном случае исполнения возможно, что одна из указанных основ имеет мелкозернистую шероховатость с высотой перепада не более 2 мкм, другая - имеет крупнозернистую шероховатость с высотой перепада от 500-1000 мкм, а длина пластины, имитирующей трещину, составляет не более 1 мм.

Эталон шероховатости при его прохождением датчика профилометра имитирует сигнал, характерный для тонкослоистых терригенных горных пород: мелкозернистая шероховатость, крупнозернистая шероховатость, глубокие выбоины на профиле и так далее. В отличие от применения для тех же целей образцов самих горных пород или эталонов с непостоянным профилем (с заданным определенным средним значением) заявляемый эталон позволяет оценить не только статистические величины профиля на заданных участках длины, но и оценить воспроизводимость сигнала в пределах этих участков.

На фиг. схематично представлен эталон шероховатости.

Эталон шероховатости, используемый для поверки профилометра, образован двумя основами 1 и 3, каждая из которых имеет шероховатость, соответствующую необходимой шероховатости горных пород. Между основами 1, 3 вставлена пластина 2 известной длины, например, до 1 мм (размер b₁ на фиг.), имитирующая трещину в горной породе. Рабочая поверхность, образующая эталонную поверхность, образуется верхним профилем элементов эталона 1, 2, 3.

Все конструктивные элементы, составляющие эталон, выполнены с возможностью обеспечения воспроизводимости повторного замера при эталонировании известными способами обработки.

Заявляемое конструктивное выполнение эталона обеспечивает имитацию различной шероховатости (мелкозернистой, крупнозернистой) терригенных горных пород различных литологических типов, на стыке между которыми может быть трещина, при прохождении датчика профилометра по образованной поверхности за счет обеспечения возможности оценки величины перепадов сигнала профилометра, их воспроизводимости и величины зоны стабилизации сигнала после прохождения участка, имитирующего трещину между горными породами. Это достигается благодаря известным величинам перепадов высот неровностей a₁ и a₂ основ 1 и 3, и известной длины b₁ раскрытия трещины, совокупность неровностей которых образует рельеф (рабочую поверхность) шероховатости поверхности эталона.

Один из возможных примеров выполнения эталона шероховатости.

Основы эталона, например, в виде пластины 1, 3 с заданной шероховатостью (мелкозернистой, крупнозернистой) по указанным техническим требованиям могут быть изготовлены известными способами обработки, например, методом масочного травления с использованием, в частности, кремния в качестве основного материала, с обеспечением требуемого уровня шероховатости. В качестве пластины 2 могут быть использованы металлические эталонированные концевые меры длины. Соединение конструктивных элементов - основ 1, 3 и пластины 2 может быть выполнено путем, например, механического зажима несущих основ между собой до устранения между ними зазоров более 0,1 мм. Вертикальные перепады высот между наиболее низкими и высокими зонами в части эталона - участка 1, который имитирует глины, должны быть не более 2 мкм (высота неровности - размер a₁ на фиг.), перепады части эталона - участка 3, имитирующего песчаники, в диапазоне от 500-1000 мкм (высота неровности размер a₂ на фиг).

Заявляемый эталон шероховатости позволяет оценивать не только статистические величины профиля (известные количественные параметры шероховатости R_a, R_z, R, RSm) на заданных участках длины, но и оценивать воспроизводимость сигнала в пределах этих участков. Это обеспечивается конструктивным выполнением эталона, так как профиль его поверхности сложен одинаковыми элементами профилю каждого из них. Другой особенностью использования профилометра при исследовании горных пород является необходимость получения сигнала в местах естественной и техногенной трещиноватости.

Под образцом горных пород в заявляемом техническом решении понимают любой специально выделенный отрезок профиля или его часть, при этом исследуются профили - отрезки целиком.

Для выполнения поверки точности записи сигнала шероховатости образца горных пород профилометром эталон устанавливают на горизонтальную плоскость. Для проведения исследования используют любой известный профилометр с датчиком, например с алмазной иглой, и блоком управления и записи сигнала. Датчик устанавливают в начальное положение основы 1 (фиг.) с заданным усилием прижима, выполняется запись сигнала в направлении от основы 1 к пластине 2 с окончанием записи в конце основы 3. Скорость записи не должна превышать 2 мм/с. Запись повторяют по прописанному профилю или по параллельному ему профилю в зависимости от поставленной задачи (анализа воспроизводимости всего профиля или точности описания параллельных профилей). По записанным сигналам определяют точность выполнения замеров профилометра в условиях, имитирующих чередование терригенных горных пород различных литотипов. Таким образом, прохождение датчика по заявляемому эталону имитирует замер прибора терригенных горных пород двух различных литологических типов, на стыке между которыми может быть трещина до 1 мм.

Заявляемая конструкция эталона шероховатости позволяет поверить точность снятия сигнала профиломера в условиях исследования неоднородных горных пород. При выполнении замера на эталоне обеспечивается снятие сигнала на тонкослоистных горных породах с чередованием любого литотипа горных пород, а также возможность использования всего профиля сигнала (без удаления участков стабилизации сигнала) даже при наличии растрескивания горной породы.

Claims

1. Эталон шероховатости, используемый для поверки профилометра, характеризующийся тем, что содержит последовательно расположенные основы с различной шероховатостью, имитирующую шероховатость горных пород, между указанными основами вставлена пластина, имитирующая трещину, определенной длины с образованием вертикального перепада между основами, при этом основы и пластина объединены в единую конструкцию с образованием верхнего профиля, имитирующего поверхность горных пород.

2. Эталон шероховатости по п. 1, отличающийся тем, что одна из указанных основ имеет мелкозернистую шероховатость с высотой перепада не более 2 мкм.

3. Эталон шероховатости по п. 1, отличающийся тем, что одна из указанных основ имеет крупнозернистую шероховатость с высотой перепада от 500-1000 мкм.

4. Эталон шероховатости по п. 1, отличающийся тем, что длина пластины, имитирующей трещину, составляет не более 1 мм.