Автоматичний регулятор тиску Менара Новий інструмент для оптимального використання датчика тиску SpringerLink

Анотація

Випробування тискометра - це випробування на деформацію під контролем in situ, яке проводиться на стінці свердловини за допомогою радіально розширеного циліндричного зонда. За результатами випробувань (варіація об’єму на основі контрольованого тиску) для грунту можна отримати плоску криву деформації напруги-деформації.

Починаючи з початкового прототипу, датчик постійно вдосконалювався у своїй конструкції, і остання версія датчика тиску, яка називається «автоматичним контролером тиску», була розроблена для вирішення питань повторюваності та накопичення наближень у тесті. Цей пристрій є повністю автоматичним та автономним та управляє всіма етапами випробування відповідно до вказівок оператора. Автоматично регульований тискметр спрощує процедуру роботи оператора, підвищує надійність результатів та скорочує час налаштування.

У цій роботі описується авторегульований датчик тиску та порівнюється з ручним датчиком тиску. У першій частині статті порівнюються недоліки ручного та авторегульованого тискометра. У другій частині представлені та прокоментовані результати випробувань двох типів вимірювачів тиску, які виконувались у подібних умовах.

1. Вступ

Перший прототип протокометра був розроблений Луїсом Менаром в січні 1955 р. З тих пір датчик постійно вдосконалювався у своїй конструкції.

Перший прототип датчика тиску, який називається Тип А, складається з ручного насоса для нагнітання постійних надходжень води та великого зонда діаметром 140 мм. Після цієї першої моделі, протягом багатьох років, було розроблено кілька прототипів шляхом вибору кращих матеріалів для застосування тиску, мінімізації наближень та вдосконалення датчика та системи запису; тобто типи B, C, D, E, F, G тощо (Cassan 2005).

Вимірювач тиску G відноситься до пристроїв із вкладеними зондами комірок. Старі позначення GA, GC, що використовувались в 1965–1966 рр., Відповідають регуляторам тиску і обсягу, взаємозамінним із типом G. Для цих пристроїв захисні комірки надуваються стисненим повітрям. Вимірювач тиску GB має абсолютно іншу конструкцію, що характеризується двома захисними елементами, надутими водою, і двома об’ємниками.

З 1984 року в експлуатацію був введений датчик тиску, ідентичний ГА, за винятком того, що не існує манометра диференціального тиску. Останній обчислюється оператором на основі тисків, виміряних манометрами вимірювальної комірки та захисних комірок. В даний час це найбільш вживаний тискомір. Понад три тисячі вимірювачів тиску побудовано та використовуються у всіх словах (понад сотня країн).

Нещодавно відбулися такі технологічні розробки, як манометри, які підключаються до схеми і дозволяють працювати з автоматичним збору даних (Geospad®). Ця система містить електричні компоненти запису, підключені до датчиків тиску та обсягу.

Останнє вимірювач тиску вимірює електронні та автоматичні технологічні розробки. Він називається "автоматичним контролером тиску" і був розроблений для вирішення питань повторюваності та накопичення неточностей у тесті. Відповідно до стандарту ISO 22476‐4, цей пристрій є повністю автоматичним, автономним та управляє всіма етапами тесту, попередньо вибраними оператором. Автоматично керований тискометр спрощує процедуру роботи оператора, підвищує надійність результатів та скорочує час підготовки.

Перша частина цієї статті описує інструкцію з експлуатації та автоматично регульовані тискоміри. У другій частині даної статті представлений процес корекції втрат тиску, що забезпечується авторегульованим тискометром. Нарешті, представлено та прокоментовано порівняння між випробуваннями, які були проведені (in situ та у штучному грунті) з використанням двох типів датчиків тиску в подібних умовах.

2 Ручний вимірювач тиску Менара - тип G

Ручний вимірювач тиску Ménard складається з CU (блок управління), пластикової трубки та 3-клітинного зонда, які дозволяють проводити випробування на місці відповідно до стандартів ISO 22476-4 та ASTM D4719-07. Свердління свердлиться, щоб мінімізувати порушення стін і зберегти діаметр отвору відповідно до обраного розміру зонда.

Вимірювач тиску Менар, оснащений комп'ютером центрального блоку (GeoBOX®) та центральним інструментом збору даних (Geospad®)

CU складається з пристроїв, що дозволяють регулювати прикладається тиск і зчитувати зміну обсягу. Він включає в себе вимірювач вимірювальної трубки 800 см 3 для зчитування змін обсягу вимірювальної комірки, регулятори як основного, так і диференціального тиску, манометри від 0 до 25 бар і від 0 до 60 бар для охоронної та вимірювальної комірок, а також кілька клапанів і роз'єми (рис. 1).

Зонд повністю захищений гумовим покривом (різні типи залежно від жорсткості ґрунту), який надувається газом у 2 захисних комірках та водою в вимірювальній камері. Тиск різних комірок, що застосовується, контролюється диференціальним регулятором, щоб забезпечити циліндричну деформацію вздовж вимірювальної комірки та уникнути будь-яких несприятливих граничних умов. Джерело тиску подається через зовнішній газовий балон.

Вимірювач тиску може бути оснащений системними інструментами, що дозволяють миттєво відображати результати випробувань за допомогою центрального комп'ютера (GeoBOX®) та центральних засобів збору даних (Geospad®). Це дозволяє автоматично реєструвати дані тесту та конкретні умови тестування та візуалізувати розвиток даних під час тесту. Під час виконання випробування відображаються тиск вимірювальної комірки, перепад тиску, зміна об'ємів, кількість приростів і час. Записи автоматично виконуються через 0, 15, 30 і 60 с з оптимізованою точністю: 0,10 см 3 за об'ємом і 10 кПа за тисками (згідно з процедурою B ISO 22476-4).