[發明專利]一種測量井壁表面二維應變的裝置及方法

有效

• 申請號: 201410469845.5
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104197890A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 周國慶;趙曉東;朱坤朋;賴澤金;林超;呂亞
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種測量井壁表面二維應變的裝置，其特征是：該裝置包括：自密封型保護殼、二維柔性應變敏感單元、數據采集—發射多功能單元、高性能蓄電池組、滑動桿和內密封蓋；自密封型保護殼內有用于安裝二維柔性應變敏感單元的豎向敏感單元凹形滑槽和環向敏感單元凹形滑槽，自密封型保護殼上設有滑動螺栓孔和密封滑動腔；在豎向敏感單元凹形滑槽和環向敏感單元凹形滑槽內均放置二維柔性應變敏感單元；二個二維柔性敏感單元的一端與固定端粘結，二個二維柔性應變敏感單元的另一端分別與一個滑動桿初始端粘結；二個二維柔性應變敏感單元的輸出端均通過敏感單元通訊線與數據采集—發射多功能單元的信號輸入端連接；滑動桿通過密封滑動腔密封柔性連接，定位滑動腔定位滑動桿與二維柔性應變敏感單元共軸線；滑動桿末端設有固定螺栓孔；固定螺栓固定內密封蓋至自密封型保護殼內壁環向密封槽上，密封槽表面設有防水膠墊；固定螺栓固定高性能蓄電池組至內密封蓋表面，固定螺栓設防水密封圈；高性能蓄電池組的輸出線通過電源線給數據采集—發射多功能單元供電；在自密封保護外殼的底部有通訊天線出口，通訊天線的端部從通訊天線出口伸出，通訊天線的另一端與數據采集—發射多功能單元的天線信號輸入端連接，數據采集—發射多功能單元連接在自密封型保護殼內；所述的二維柔性應變敏感單元為細觀結構梯度結構圓柱體，由工作塊）和補償塊組成，補償塊位于工作塊的中心，并且二者同軸心；工作塊測量變形，補償塊測溫度。

2.一種如權利要求1所述的測量井壁表面二維應變的測量方法，其特征在于：該測量方法：自密封型保護殼通過膨脹螺栓固定井壁表面，滑動連桿外端通過膨脹螺栓固定至井壁表面，實現保護殼與井壁滑動連接，保護殼內部敏感單元與井壁固定連接；

二維柔性敏感單元放置于凹形滑槽內，一端與凹形滑槽固定端粘結，一端與滑動桿端部粘結；凹形滑槽材料為薄壁鋼板，內壁光滑，支撐柔性敏感單元，控制其變形方向；滑動桿設在兩個滑動腔內，與柔性敏感單元共軸線，自密封裝置上滑動腔內充填柔性密封膠；

高性能蓄電池組通過螺栓安裝至自密封保護殼內密封蓋外表面；高性能蓄電池組采用四塊電池循環供電方式，程序為一塊電池供電結束下一塊啟動，未供電的蓄電池處于斷路狀態，減少了電能的損耗，最大限度延長蓄電池供電時間；

具體步驟如下：

a.?在破裂井壁表面鉆膨脹螺栓孔，采用膨脹螺栓固定自密封型保護殼和滑動桿，鉆孔定位準確，滑動桿不產生附加應力；

b.?按照梅花形狀布設測點，根據井壁破裂情況，層間距按照表土與基巖交界面附近5~10m、表土段50~100m確定；環向間距按照表土與基巖交界面附近2~4m、表土段5~8m確定；

c.?設定數據采集—發射多功能單元中的數據采集頻率、存儲狀態；通過井口接收設備終端實現對測量數據的自動讀取。