SU1102918A1 - Кернометр - Google Patents

Abstract

1. КЕРНОМЕТР, содержащий, основание , на котором установлен стакан. блок ввода значений азимутального и зе- , нитного углов скважины, св занный с решающим блоком, блок ввода значени  видимых углов структурного элемента на керне , включающий узел копировани  формы структурного элемента и св занный с ним узел вычислени  значений видимых углов структурного элемента, блок индикации, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности измерени  азимута и угла падени  структурного элемента на керне, узел копировани  формы структурного элемента на керне выполнен в виде набора стержней, которые размещены по внутренней поверхности стакана с возможностью осевого перемещени  вдоль него. (Л 1с со ас

Description

2. Кернометр по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве узла вычислени  видимых углов структурного элемента использован блок преобразовани  положени  стержней в электрический сигнал, выходы которого подключены к аналоговому коммутатору , выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с запоминающим блоком, двусторонне св занным с арифметическо-логическим блоком, подключенным к выходу блока управлени , два

других выхода которого подключены к запоминающему блоку и аналоговому коммутатору .

3. Кернометр по пп. I и 2, отличающийс  тем, что в качестве рещающего блока использован арифметическо-логический блок св занный с блоком индикации, блоком управлени  и запоминающим блоком, входы которого подключены к другому выходу блока управлени  и блоку ввода значений азимутального и зенитного углов.

1

Изобретение относитс  к горному делу, а более конкретно к приборам дл  определени  элементов залегани  горных пород по ориентированному керну, полученному при бурении геолого-разведочных скважин.

Известен кернометр, содержащий основание , на котором установлен стакан, подвижный хомут, стойку, узел копировани  формы структурного элемента на керне в виде за мерочной плоскости с треугольным вырезом, к которой крепитс  устройство индикации , содержащее компас и шаклу углов падени , а основание имеет блок ввода азимутального и зенитного углов в виде соответствующих щкал 1.

Однако замерочна  плоскость не дает возможности с необходимой точностью измерить угол и азимут падени  слоев пород, а иногда вообще не в состо нии выполнить своей задачи из-за того, что на следе измер емого элемента может отсутствовать верхн   (или верхн   и нижн  ) точка его перегиба и, кроме того, след между точками перегиба зачастую существенно отличаетс  от линейного. Точность понижаетс  также от того, что при введении значений азимута и зенитного угла скважины, а также считывани  азимута и угла падени  слоев пород возможно искажение информации, св занное с субъективностью отсчета.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  кернометр, содержащий основание, на котором установлен стакан, блок ввода значений азимутального и зенитного углов скважины , св занный с рещающим блоком, блок ввода значени  видимых углов структурного элемента на керне, включающий узел копировани  формы структурного элемента и св занный с ним узел вычислени  значе1 ий видимых углов структурного элемента, блок индикации 2.

Известным устройством невозможно с необходимой точностью замерить элементы залегани  горных пород из-за больщой степени субъективности при линеаризации узлом копировани  следов, особенно при их сложном рисунке, а также из-за возможности определенного смещени  эластичных

элементов при наложении на керн и ощибок ввода и считывани  информации. Кроме того , имеютс  эксплуатационные неудобства (св занные к тому же с непроизводительными потер ми времени), возникающие при

установке керна в заданное положение по инклинометрическим данным, а также при работе с узлом копировани  из-за почти неизбежной его «подгонки поохватываемому следу (с неоднократным разведениемсведение .м держателей, закреплением эластичных элементов фиксаторами и т. д.). Цель изобретени  - повыщение точности измерени  азимута и угла падени  структурного элемента на керне.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

в кернометре узел копировани  формы структурного элемента на керне выполнен в виде набора стержней, которые размещены по внутренней поверхности стакана с возможностью осевого перемещени  вдоль него.

В качестве узла вычислени  видимых углов структурного элемента использован блок преобразовани  положени  стержней в электрический сигнал, выходы которого подключены к аналоговому коммутатору, выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с запоминающим блоком, двусторонне св занным с арифметрическологическим блоком, подключенным к выходу блока управлени , два других выхода которого подключены к запоминающему блоку и аналоговому коммутатору.

В качестве решающего блока использован арифметическо-логический блок, св занный с блоком индикации, блоком управлени  и запоминающим блоком, входы которого подключены к другому выходу блока

управлени  и блоку ввода значений азимутального и зенитного углов.

На фиг. 1 изображен кернометр, общий вид в исходном положении в аксонометрической проекции (нулевой стержень дл  нагл дности заштрихован); на фиг. 2 - кернометр ( в операции вычислени  азимута и угла падени  структурного элемента); на фиг. 3 - структурна  электрическа  схема кернометра.

Кернометр состоит (фиг. 1) из основани  1, в котором расположены блок 2 ввода значений азимутального и зенитного углов скважины в виде цифровой клавиатуры (содержащей также клавиши управлени  работой кернометра)) блок индикации 3 с отображением информации в цифровой форме . На основании крепитс  цилиндрический стакан 4, в котором размещены узел копировани  формы структурного элемента на керне в виде стержней 5. расположенных по окружности с равным щагом (например, через 10°), и зажим (например цангового типа; не показан) дл  закреплени  керна. Стержни, в-исходном положении несколько выступающие над стаканом, имеют возможность осевого перемещени  вдоль него с фиксацией в любом положении. Один из стержней, условно называемый нулевым, маркирован (на фиг. 1 и 2 защтрихован). В основании, кроме того, расположен узел вычислени  значений видимых углов структурного элемента и (фиг. 2), состо щий из аналогового коммутатора 6 (фиг. 3), выход которого через аналого-цифровой преобразователь 7 соединен с запоминающим блоком 8, двусторонне-св занным с арифметическо-логическим блоком 9, подключенным к выходу блока управлени  10, два других выхода которого подключены к запоминающему блоку и входу аналогового коммутатора , другие входы которого подключены к выходам блока 11 преобразовани  геометрического положени  стержней (т. е. высоты их подъема от исходного положени ) в электрический сигнал, представл ющего собой набор датчиков перемещени , например реостатных, св занных со стержн ми 5.

В основании также расположен решающий блок, состо щий из арифметическогологического блока 9 (фиг. 3), св занного с блоком индикации 3, блоком управлени  10 и запоминающим блоком 8, входы которого подключены к другому выходу блока управлени  и блоку 2 ввода значений азимутального и зенитного углов.

Измерени  с помощью кернометра ведут следующим образом.Керн с нанесенной на нем заранее с помощью разметочного устройства отметкой нижнего следа апсидальной плоскости закрепл ют в цанговом зажиме стакана 4, совместив предварительно указанную отметку с продольной осью нулевого стержн  (фиг. 1).

После этого поднимают стержни (фиг. 2) до совмещени  их верхних концов со следом структурного элемента (конструктивно предусмотрено посто нное прилегание верхних концов к цилиндрической поверхности керна, что исключает ошибку совмещени  из-за параллакса). Стержни, которые не возможно совместить со следом (например, из-за отсутстви  последнего на линии перемещени  стержней) оставл ют в исходном положении.

После установки стержней в нужное по0 ложение, т. е. копировани  формы структурного элемента, с помощью блока 2 ввод т в запоминающий блок 8 параметры, необходимые дл  вычислений, т. е. значени  азимутального Х .и зенитногоJ3углов (не показаны) скважины (по данным инлинометрических измерений). Затем нажатием соответствующей клавиши запускают программу вычислени  азимута и угла JL падени  структурного элемента (не показаны).

При этом узел вычислени  видимых уг0 лов У, и Ji структурного элемента начинает работать следующим образом.

По команде блока управлени  через коммутатор 6 происходит последовательное подключение выходов блока 11 к аналого-цифровому преобразователю 7 и запоминание величин сигналов с датчиков перемещени , пропорциональных высоте их подъема от исходного положени  и преобразованных в цифровую форму, в запоминающем блоке 8. После запоминани  сигналов со всех дат0 чиков по командам блока управлени  арифметическо-логический блок, опериру  данными о высоте подъема стержней от их исходного положени  (причем положение стержней, оставшихс  в исходном положении , не учитываетс  по высоте), а также

5 об угловом рассто нии каждого стержн  от нулевого и диаметре керна (эта информаци  посто нно хранитс  в запоминающем блоке ), некоторым математическим методом, например методом последовательных при0 ближений, определ ют параметры такого эллипса (т. е. линеаризированного следа), точки которого оптимальным образом св заны с точками реального следа структурного элемента, на котором наход тс  верхние концы стержней.

5 После вычислени  видимых углов У, и 2. характеризующих положение эллипса, по командам блока управлени  решающий блок, опериру  с наход щимис в запоминающем блоке значени ми У, , У, dL и ,

П вычисл ет азимут If, и угол Я падени  структурного элемента по определенному алгоритму , например по формулам

4, ,, cig(ША

где

inp tq ЗГ1± Г90-) cosjb

Л- arctg -.

Значени  1|д и Л вывод тс  на блок индикации 3.

Применение узла копировани  в виде набора подвижных стержней, расположенных по Окружности стакана, обеспечивает объективное копирование траектории следа любой сложности (в том числе без точек перегиба следа, н1 замкнутой и т. п.).

Использование предлагаемого кернометра позвол ет осуществить измерение положени  исследуемого элемента с максимальной точностью, так как здесь использованы математические методы обработки вводимых и вычисленных данных в цифровой форме по программе, имеющей достоинства аналитических методов. Например, допускаемую существующими конструкци ми кернометров ощибку определени  азимута падени , достигающую 30°, предлагаема  конструкци  позвол ет уменьщить, по крайней мере, в 10 раз, что повыщает информативность ориентированного керна и, как следствие , качество геолого-разведочных работ. Работа с прибором не требует воспроизведёни  на поверхности положени  керна на забое, что сокращает врем  измерений и повышает эксплуатационные удобства (что особенно существенно в полевых услови х).

Claims (3)

1. КЕРЦОМЕ'ГР, содержащий, основание, на котором установлен стакан, блок ввода значений азимутального и зенитного углов скважины, связанный с решающим блоком, блок ввода значения видимых углов структурного элемента на керне, включающий узел копирования формы структурного элемента и связанный с ним узел вычисления значений видимых углов структурного элемента, блок индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения азимута и угла падения структурного элемента на керне, узел копирования формы структурного элемента на керне выполнен в виде набора стержней, которые размещены по внутренней поверхности стакана с возможностью осевого перемещения вдоль него.

SU „„1102918

2. Кернометр по π. 1, отличающийся тем, что в качестве узла вычисления видимых углов структурного элемента использован блок преобразования положения стержней в электрический сигнал, выходы которого подключены к аналоговому коммутатору, выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с запоминающим блоком, двусторонне связанным с арифметическо-логическим блоком, подключенным к выходу блока управления, два других выхода которого подключены к запоминающему блоку и аналоговому коммутатору.

3. Кернометр по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве решающего блока ис5 пользован арифметическо-логический блок_? связанный с блоком индикации, блоком управления и запоминающим блоком, входы которого подключены к другому выходу блока управления и блоку ввода значений азимутального и зенитного углов.