Устройство для отбора проб

 

Изобретение относится к устройствам для отбора проб донных отложений и может быть использовано при выполнении инженерно-геологических и океанологических работ в водоемах. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства путем использования гидростатического давления. Устройство включает керноприемную трубу 1, связанную резьбой 2 со штоком 3, пропущенным внутри цилиндра 4 и соединяющим керноприемную трубу 1 с корпусом 5. Цилиндр 4 выполнен с отверстием 11 в верхней части, керноприемная труба 1 соединена с камерой 17 обратной промывки. Вакуумная камера 8 выполнена с поршнем 6, который имеет площадь, большую, чем сечение камеры 17 обратной промывки. Поршень установлен с возможностью осевого перемещения и взаимодействия со штоком 3 и отверстиями 11 цилиндра, сообщающими надпоршневую полость 10 с внешним пространством. Применение предлагаемого устройства для отбора проб позволит повысить надежность работы в глубоководных районах океана за счет использования гидростатической энергии для создания обратной промывки, гарантированной при задавливании керноприемной трубы в донные отложения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1500898

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11

ra

17 б

13

8 .

У

Л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

flpH ГКНТ СССР (21) 4329323/31-26 (22) 17.11.87 (46) 15.08.89.Бюл. 11 30 (71) Донецкий политехнический институт (72) И.В.Равилов, В.И.Блинов, А.Н.Лабинцев и А.H.Ðóäêîâñêèé (53) 543.053 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

- Р 815565, кл. Е 21 В 49/02, 1979. Авторское свидетельство СССР

Ф 541027, кл. E 21 В 49/02, 1976. (5f) 4 С 01 И 1/04, E 21 Б 49/02

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ (57) Изобретение относится к устройствам для отбора проб донных отложений и может быть использовано при выполнении инженерно-геологических и океанологических работ в водоемах.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства путем использования гидростатического давления. Устройство включает керноприемную трубу 1, связанную резьбой 2 со штоком 3, пропущенным внутри ци1500898 линдра 4 и соединяющим керноприемную трубу 1 с корпусом 5. Цилиндр 4 выполнен с отверстием Il в верхней части, керноприемная труба 1 соединена с камерой 17 обратной промывки

Вакуумная камера 8 выполнена с поршнем 6, который имеет площадь большую, чем сечение камеры 17 обратной промывки. Поршень установлен с возмож- 1О ностью осевого перемещения и взаимодействия со штоком 3 и отверстиями 11

Изобретение относится к устройствам для отбора проб донных отложений и может быть использовано при выполнении инженерно-геологических и океа- 20 нологических работ в водоемах.

Целью изобретения является повышение надежности работы. путем использования гидростатического давления.

На фиг.! показано устройство, общий вид; на фиг.2 — устройство в исходном положении перед спуском на дно.

Устройство для отбора проб состоит из керноприемнсй трубы 1, связанной резьбой 2 со штоком 3, пропущенным внутри цилиндра 4 и соединяющим жестко керноприемную трубу I с корпусом 5. В цилиндре 4 установлен поршень 6, подпружиненный относительно штока 3 пружиной 7 и разделяющий полость цилиндра 4 на вакуумную камеру 8, ймеющую пробку 9, и надпоршневую полость 10, сообщающуюся с внешним пространством через отверс- 40 тия 1! цилиндра 4.

Полость керноприемной трубы 1 соединена через канал 12 с обратным клапаном 13 с внешним пространством ,и через каналы 14 и 15 с обратным 45 клапаном )6 с камерой 17 обратной промывки, образованной корпусом 5, цилиндром 4 и кольцевыми поршнями 18 цилиндра 4 и 19 корпуса 5. При этом площадь горизонтального сечения камеры 17 обратной промывки меньше площади поршня 6.

К цилиндру 4 резьбой 20 крепится наружная труба 21, снабженная уплотнением 22, установленным в простран- 55 ,стве между наружной 21 и керноприемной 1 трубами. Корпус 5 снабжен пробкой 23 и через канат 24 связан с буровой лебедкой судна не показаны) . цилиндра, сообщающими надпоршневую полость 10 с внешним пространством.

Применение предлагаемого устройства для отбора проб позволит повысить надежность работы в глубоководных районах океана за счет использования гидростатической энергии для создания обратной промывки, гарантированной при эадавливании керноприемной трубы в донные отложения. 2 ил.

Устройство для отбора проб работа" ет следующим образом.

Перед спуском устройства иэ вакуумной камеры 8 через пробку 9 откачивают воздух. Далее устройство опускают с борта судна буровой лебедкой на канате 24.При этом кольцевой поршень 18 цилиндра 4 и кольцевой поршень 19 корпуса 5 упираются торцами, а поршень 6 под действием пружины 7 занимает крайнее верхнее положение, перекрывая отверстия II

1 цилиндра 4.

При подходе ко дну лебедке дают

"свободный" ход и под действием кинетической энергии падения устройство внедряется в.донные отложения на некоторую глубину, быстро теряя скорость перемещения иэ-за сопротивления грунта внедрению. По мере погружения устройства для отбора проб в грунт жидкость из полости керноприемной трубы 1 выталкивается поступающей колонкой пробы через канал 12 штока 3 во внешнее пространство.

В результате резкого удара устройства о дно поршень 6, увлекаемый сиЛой инерции вниз, сжимает пружину

7 и открывает отверстия 11 цилиндра

4. В надпоршневую камеру !О начинает поступать жидкость из внешнего пространства и на поршне 6 возникает усилие,. обусловленное значениями гидростатического давления жидкости и площади поршня 6. Под воздействием этого усилия поршень 6 перемещается вниз, еще больше сжимая пружину 7 и передавая осевое усилие штоку 3. В результате керноприемная труба I эадавливается в донные отложения, а корпус 5, жестко связанный штоком 3 с керноприемной трубой 1, перемещает1500898 ся вниз, образуя разрежение в камере 17 обратной промывки. При этом преодолевается гидростатическое давление жидкости снизу кольцевого порш- 5 ня !9 корпуса 5, так как площадь поршня 6 больше площади горизонтального сечения камеры 17 обратной промывки.

Отдача при задавливании кернопри- !О емной трубы 1 компенсируется весом устройства, силой трения грунта по поверхности наружной трубы 21 и гидростатическим давлением жидкости на кольцевой поршень 18 цилиндра 4.

Создание разрежения в камере 17 обратной промывки вызовет снижение давления жидкости в полости наружной трубы 21, т.е. под цилиндром 4, и, следовательно, уменьшит силу отдачи. 20

В полости керноприемной трубы 1, гидравлически сообщенной с полостью наружной трубы 21 и камерой 17 обратной промывки, также создается разрежение, что ведет к закрытию неуравновешенным гидростатическим давлением обратного клапана 13 в канале 12 штока 3 и к возникновению восходящего фильтрационного потока жидкости в колонке пробы из-за разности давле- З0 ний поровой жидкости в корне и в окружающем массиве грунта. В результате частичной или полной

Ф нейтрализации веса минеральных зерен керна в восходящем потоке жидкости 35 резко снижается сила трения колонки пробы о трубу 1, увеличивается глубина пробоотбора и повышается его качество, Поток жидкости из полости керно- 40 приемной трубы 1 идет по каналу 14 в полость наружной трубы 21 и далее

rio каналу 15 с обратным клапаном 16 попадает.в камеру 17 обратной промывки.При этом уплотнение 22 предот- 45 вращает засасывание жидкости по пространству между трубами 1 и 21.

По окончании процесса бурения устройство для отбора проб извлекают из скважины буровой лебедкой при помощи 50 каната 24, усилие от которого передается на корпус 5. В результате давление жидкости в камере 17 обратной промывки повышается, что влечет эа собой перекрытие K lp.. .ëà 15 обратным клапаном 16, исключая этим выдавливание колонки пробы из керноприемной трубы

I жидкостью, После подъема устройства к борту судна 13 из корпуса 5 извлекают пробку 23 и переводят устройство в исходное положение. Затем перемещают его на палубу судна и для извлечения керна отвинчивают трубы 1 и 21 по реэьбам 2 и 20.

Применение устройства для отбора проб позволит повысить надежность работы в глубоководных районах океана за счет использования гидростатической энергии для создания обратной промывки, гарантированной при эадавливании керноприемной трубы в донные отложения, благодаря жесткой связи последней с корпусом и выполнению поршня площадью большей, горизонтальное сечение камеры обратной промывки.

Формула изобретения

Устройство для отбора проб, включаюцее корпус, размещенный в нем цилиндр с отверстиями в верхней части, керноприемную трубу, соединенную с камерой обратной промывки и вакуумную камеру с поршнем, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности ра оты путем использования гидростатического давления, устройство снабжено штоком, установленным внутри цилиндра и жестко связанным с корпусом и керноприемной трубой, поршень вакуумной камеры выполнен площадью большей, чем сечение камеры обратной промывки, и установлен с воэможностью осевого перемещения и взаимодействия с отверстиями цилиндра и штоком, причем отверстия .цилиндра сообщают надпоршневую полость с внешним пространством.

1500898

23

Составитель Е.Гарбуз

Редактор М.Бандура Техред Л.Олийнык Корректор Э-Лончакова

Заказ 4857/37 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретечиям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", га Ужгород, ул. Гагарина, 101