Пробоотборник

 

Изобретение относится к техническим средствам бурения мелких подводных скважин и отбора проб донных отложений при геологических и инженерно-геологических исследованиях. Цель изобретения - повышение качества опробывания. Пробоотборник содержит корпус 1, жестко связанную с ним внешнюю трубу 2, внутри которой размещена подпружиненная пружиной 3 относительно нее керноприемная труба (КТ) 4 с башмаком 5 и обратным клапаном 6 в переходнике 8. Башмак 5 жестко закреплен на внешней трубе 2, а с КТ 4 связан подвижным в продольном направлении соединением. В корпусе 1 установлен дросселирующий клапан 9, сообщающий в верхнем положении КТ 4 ее полость с камерой 12 низкого давления, выполненной в верхней части корпуса 1. Полость КТ 4 сообщена также с внешним пространством через клапан 6 и каналы 7 и 14, выполненные в переходнике 8 и корпусе 1. При бурении илистых грунтов предварительно сжатая пружина 3 обеспечивает относительную неподвижность трубы 2 и КТ 4. При входе в более плотные донные отложения сила трения колонки грунта во внутренние стенки КТ 4 увлекает ее вверх. При этом переходник 8 упирается в клапан 9 и сообщает камеру 12 низкого давления через каналы 11 и 10 с полостью КТ 4, создавая в ней восходящий фильтрационный поток, способствующий снижению силы трения колонки породы о стенки КТ 4 и уменьшению структурных искажений в образце породы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 Е 21 В 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ, ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР и А BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г211) 4329658/23-03 (22) 20.11.87 (46) 07.08.89. Бюл. 9. 29 (71) Донецкий политехнический институт (72) И. В. Равилов, И. M. Фальков и А. Н. Рудковский

; (53) 622.243.64(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 622972, кл. Е 21 В 49/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 1255709, кл. Е 21 В 25/00, 1985..80» 498906 А 1 (54) ПРОБ ООТБОРНИК (57) Изобретение относится к техническим средствам бурения мелких подводных скважин и отбора проб донных отложений при геологических и инженерно-геологических исследованиях.

Цель изобретения — повышение качестBB опробования. Пробоотборник содержит корпус 1 жестко связанную с ним внешнюю трубу 2, внутри которой размещена подпружиненная пружиной 3 относительно нее керноприемная труба

3 1498906

КТ) 4 с башмаком 5 и о братным клапаом 6 B переходнике 8. Башмак 5 жетко закреплен на внешней трубе 2, с КТ 4 связан подвижным в продоль5 ом направлении соединением. В корпуе 1 установлен дросселирующий клапан сообщающий в верхнем положении

КТ 4 ее полость с камерой I2 низкого авления, выполненной в верхней часи корпуса 1. Полость КТ 4 сообщена внешним пространством через клапан и каналы 7 и 14, выполненные в пееходнике 8 и корпусе 1. При бурении истых грунтов предварительно сжатая 15

4 пружина 3 обеспечивает относительную неподвижность трубы 2 и КТ 4. При входе в более плотные донные отложения сила трения колонки грунта во внутренние стенки КТ 4 увлекает ее вверх. При этом переходник 8 упирается в клапан 9 и сообщает камеру 12 низкого давления через каналы 11 и

10 с полостью КТ 4, создавая в ней восходящий фильтрационный поток, способствующий снижению силы трения колонки породы о стенки КТ 4 и уменьшению структурных искажений в образце породы. 1 ил.

Изобретение относится к техничес- 20 им средствам морского пробоотбора и урения .мелких подводных скважин при еологических и инженерно"геологичесих исследованиях.

Цель изобретения — повышение ка- 25 ества опробования.

На чертеже представлен пробоотборик, общий вид.

Пробоотборник содержит корпус 1, естко связанную с ним внешнюю тру- 30 у 2, внутри которой размещена подружиненная относительно нее с помоью предварительно сжатой пружины 3 ерноприемная труба 4 с башмаком 5 обратным клanаном 6, размещенным канале 7 переходника 8. Башмак 5 естко закреплен на внешней трубе а с керноприемной трубой связан одвижным в продольном направлении оединением. В корпусе 1 установлен 40 осселирующий клапан 9 с возможнотью взаимодействия с переходником 8 керноприемной трубы 4 и сообщения в верхнем положении полости кернопри-! емной трубы 4 через каналы 10 и 11 с 45 камерой 12 низкого давления, выпол ненной в верхней части корпуса 1. От качка воздуха из камеры 12 низкого

,давления производится штуцером 13. !

Дросселирующии клапан 9 подпружинен относительно корпуса 1 с помощью пру кины 14, а попость керноприемной тру бы 4 сообщена через обратный клапан 6, каналы 7 и 15 с внешним простран, ством. Для внедрения пробоотборника в донные отложения используется погружатель lб любого типа.

Пробоотборник работает следующим ,образом.

Перед спуском пробоотборника на дно из кАмеры 12 низкого давления через штуцер 13 откачивается воздух.

При этом керноприемная труба 4 под действием пружины 3 находится в крайнем нижнем положении, а дросселирующий клапан 9 перекрывает канал 11.

В этом положении пробоотборник опускают с борта судна и после стабилизации его на дне включают погружатель 16.

В начале процесса пробоотбора. или при бурении в слабых илистых грунтах, где силы трения колонки пробы о поверхность керноприемной трубы 4 незначительны„ керноприемная труба под действием пружины 3 продблжает оставаться в крайнем нижнем положении и переходник 8 не взаимодействует с дросселирующим клапаном 9. При этом канал 11 камеры 12 низкого давления перекрыт, восходящий поток жидкости в в полости керноприемной трубы 4 отсутствует, а жидкость, находящаяся в полости керноприемной трубы, вытесня- ется поступающим керном через канал

7 переходника 8 и канал 14 корпуса 1 во внешнее пространство.

По мере внедрения пробоотборника в донные осадки или при смене грунтов на более плотные нарастают сипы трения колонки пробы о внутреннюю поверхность керноприемной трубы 4, которые, преодолевая усилие предварительно сжатой пружины 3, поднимают керноприемную трубу 4 относительно башмака 5, закрепленного на внешней трубе 2. При этом переходник 8 керноприемной трубы 4 взаимодействует с дросселирующим клапаном 9, отжимая

5 149

его вместе с пружиной 14 и приоткрывая канал 11 камеры 12 низкого давления.

В результате давление жидкости в полости керноприемной трубы 4, гидравлически сообщенной каналами 10 и

11 с камерой 12 низкого давления, падает, обратный клапан 6 захлопывается, а в колонке керна под действием возникающего перепада давления жидкости между окружающим массивом грунта и над пробой возникает восходящий фильтрационный поток, который, фильтруясь между зернами грунта, оказывает на них фильтрационное давление, частично или полностью нейтрализуя их вес. Поскольку величина силы трения несвязанного керна о трубу прямо пропорционально зависит от веса грунта, слагающего керн, то наличие восходящего фильтрационного потока в колонке пробы снижает величину его напряженно-сжатого состояния и, следовательно, величину этой силы трения.

Таким образом, при использовании пробоотборника сила трения керна о трубу может изменяться в широких пределах вплоть до нуля в зависимости от напряженности фильтрационного потока, определяемого градиентом напора.

Если напряженности данного фильтрационного потока недостаточно для преодоления силы трения, то керноприемная труба 4 с переходником 8 пере.мещается еще выше, в большей степени. приоткрывая канал 11 камеры-12 низкого давления. При этом давление жидкости в полости керноприемной трубы

4 становится ниже, интенсивность фильтрационного потока в колонке керна возрастает, что влечет за собой уменьшение силы трения керна о поверхность керноприемной трубы 4 и исключает структурные нарушения в пробе, вызванные проявлениями свайного эффекта".

Если силы трения становятся меньше усилия сжатой пружины 3, то керноприемная труба 4 с переходником 8 смещается вниз, дросселирующий клапан

8906 е

9 под действием пружины 14 прикрывает канал 1! камеры 12 низкого давления и величина восходящего фильтрацион— ного потока в колонке керна снижает5 ся. Э тим исключаются размыв к ерна, нарушения его структуры, а также возникновение режима гидротранспортирования пробы черезмерно мощным фильтрационным потоком жидкости.

В процессе пробоотбора усипие на керноприемную трубу 1 4 передается через его боковую внутреннюю поверхность, что повышает надежность и эффективность автоматического регулирования интенсивности восходящего фильтрационного потока жидкости в колонке пробы в зависимости от напряженного состояния керна. Кроме того, в процессе пробоотбора обеспечивается плавная оптимизация интенсивности восходящего потока жидкости, исключается резкая пульсация давления в полости керноприемной трубы, что улучша25 ет условия кернообразования.

Формула изобретения

Пробоотборник, содержащий корпус, жестко связанную с ним внешнюю трубу, внутри которой размещена подпружиненная относительно нее керноприемная труба с башмаком и обратным клапаном в переходнике, размещенный в корпусе дросселирующий клапан, установленный с возможностью взаимодействия с переходником керноприемной трубы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества опробования, он снабжен камерой низкого давления, причем башмак жестко закреплен на внешней трубе и связан с керноприемной трубой подвижным в продольном направдении соединением,.а дросселирующий клапан установлен с возможностью сообщения камеры низкого давления с полостью керноприемной трубы при взаимодействии ее переходника с дросселирующим клапаном в верхнем положении керноприемной трубы, при этом полость последней сообщена обратным клапаном с внешним пространством.