[发明专利]一种压力自平衡式深井地应力监测探头

说明书

本发明提供了一种压力自平衡式深井地应力监测探头，涉及地应力监测技术领域。该压力自平衡式深井地应力监测探头包括探头筒体、传感器和自适应活塞；自适应活塞设置在探头筒体的内腔中，并将探头筒体分隔成第一腔室和第二腔室，自适应活塞能够沿探头筒体的轴线方向移动；传感器设置在第一腔室的侧壁上，且传感器贯穿第一腔室的侧壁；第二腔室与探头筒体的外界空间连通。本发明的压力自平衡式深井地应力监测探头，利用自适应活塞的液压平衡作用，消除深井中地下水体和探头筒体内油体的压差，使探头筒体内的油压恒等于深井中的液压，进而消除传感器内外两侧受力面上的液体压力差，杜绝深井中水体压力变化带来的地应力监测误差。

技术领域

本发明涉及地应力监测技术领域，具体而言，涉及一种压力自平衡式深井地应力监测探头。

背景技术

目前，在深井地应力监测探头的结构中，传感器单元的外侧接触井壁用于测量地壳应力变化，而传感器单元的内侧位于探头筒体内部的密封腔室中。

由于安装地应力监测探头的深井中普遍存在地下水，且地下水位随着季节发生非规律性的变化。因此，在长期的地壳应力监测过程中，探头筒体内部的液压数值往往与深井中的液压数值不相等，在两个空间存在压差的情况下，传感器单元外部的受力面将不可避免地受到探头筒体内外液压差带来的压力干扰，因而无法获得准确的地壳应力数据，尤其当深井地应力监测探头位于深井中的较大深度时，外部液压的变化更易于导致地应力观测数据误差增大，进而将真实的观测信息淹没其中，且难以区分和剔除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力自平衡式深井地应力监测探头，有助于解决上述技术问题。

本发明是这样实现的：

一种压力自平衡式深井地应力监测探头，其包括探头筒体、传感器和自适应活塞；所述自适应活塞设置在探头筒体的内腔中，所述自适应活塞将所述探头筒体分隔成第一腔室和第二腔室，所述自适应活塞能够沿所述探头筒体的轴线方向移动；所述传感器设置在所述第一腔室的侧壁上，且所述传感器贯穿所述第一腔室的侧壁；所述第二腔室与所述探头筒体的外界空间连通。

上述压力自平衡式深井地应力监测探头的工作原理在于，无论探头筒体位于深井中的任何深度位置，自适应活塞都能够根据深井中液体的压力自行调节在探头筒体的位置，消除深井中液体和探头筒体内油液的压差，使探头筒体内的油压恒等于深井中的液压，杜绝深井中水体压力带来的监测误差。并且，当地应力监测探头整体在深井中改变安装深度位置时，自适应活塞也能够自行调整，避免探头筒体内外出现压差而带来的地应力监测误差。

进一步地，所述自适应活塞上设置有第一密封圈；所述第一密封圈与所述探头筒体同轴设置，所述第一密封圈位于所述自适应活塞和所述探头筒体之间。其技术效果在于：第一密封圈的主要作用在于自适应活塞的外环面与探头筒体内壁之间的密封隔离。具体地，第一密封圈的数量可以设置为多个，形成两个环面之间的多层次密封。

进一步地，所述自适应活塞的外环面上设置有第一环槽，所述第一环槽与所述探头筒体同轴设置，所述第一密封圈位于所述第一环槽中。其技术效果在于：第一环槽的数量与第一密封圈的数量相等，任一个第一环槽中设置一个第一密封圈。并且，第一密封圈的径向厚度应大于第一环槽的槽深，使第一密封圈与探头筒体的内壁形成过盈配合。

进一步地，所述自适应活塞上还设置有通孔和堵头；所述通孔的轴线与所述探头筒体的轴线平行，所述堵头用于封堵所述通孔。其技术效果在于：通孔的设置便于地应力监测探头在安装后向探头筒体的内腔注入油液，堵头与通孔的配合设置能够保证探头筒体内装满油液而不留气泡。

进一步地，所述通孔为螺纹孔，所述堵头为螺栓，所述堵头和所述通孔螺接。其技术效果在于：堵头和通孔设置为螺接关系不仅利于安装和拆卸，并且螺纹结构也能够起到密封的效果。