Устройство для отбора керна

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для создания обратной призабойной циркуляции промывочной жидкости при бурении скважин. Цель - повышение эффективности работы. Устройство содержит наружную трубу 1 с переходником 2 в верхней части и выхлопными отверстиями 3, 4 в нижней части. Концентрично трубе 1 установлена внутренняя керноприемная труба 5. Устройство также имеет породоразрушающий наконечник 6, гидроударный механизм в виде верхней 7 и нижней 8 наковален, дифференциального поршня 9 с бойком 10 в средней его части. Поршень 9 размещен большей ступенью 11 в цилиндре 12, закрепленном на переходнике 2, а меньшей ступенью 13 - в рабочей камере 14, выполненной в нижней наковальне 8 и соединенной каналом 15 с полостью трубы 5 посредством всасывающего клапана 16. В цилиндре 12 установлена клапанная коробка 17. Клапан 16 имеет сервопривод, выполненный в виде дополнительной камеры 22. Внутри последней размещена жестко связанная с клапаном 16 поршневая втулка 21 с хвостовиком 26. Концентрично хвостовику 26 установлен нагнетательный клапан 25. Камера 22 выполнена в нижней наковальне 8 и сообщена с рабочей камерой 14, а ее полость под поршневой втулкой 21 - с полостью цилиндра 29 над большей ступенью 11 дифференциального поршня 9 и внешним пространством. Полости камеры 22 над и под поршневой втулкой 21 при открытии клапана 16 сообщаются. Из-за перемещения меньшей ступени 13 поршня 9 вниз повышается давление жидкости в камере 14 и в камере 22 в полости над поршневой втулкой 21. В результате возникшей разности давлений, воздействующей на втулку 21, клапан 16 в начале фазы нагнетания быстро перемещается вниз. Жидкость из камеры 14 через камеру 22 из полости над втулкой 21 и канал выдавливается в межтрубное пространство. Снаряд внедряется в грунт за счет ударов бойка 10 по наковальням 7 и 8. При этом осуществляется комбинированная промывка скважины - обратная в полости трубы 1 и прямая в затрубном пространстве. 1 ил.

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО-!ИХ

РЕСНУЬЛИН

U9ISU(Ill 1 (51) 5 Е 21 В 25/00 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4463393/23-03 (22) 19.07.88 (46) 15 06.90. Бюл, N - 22 (71) Донецкий политехнический институт (72) И,В,Равилов, А,А,Чаленко, А,А,Гузев v. А,А,Турянский (53) 622.243,64(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР !! !500757, кл, Е 21 В 25/00, 1987, Неудачин Г,И, и др, Методы и технические средства для морских инженерно-геологических исследований, Рига: ВНИИморгео, 1984, с. 10, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА KEPHA (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для создания обратной призабойной циркуляции промывочной жидкости при бурении скважин, Цель - повышение эффективности работы, Устр-во содержит наружную трубу 1 с переходником 2 в верхней части и выхлопными отверстиями 3, 4 в нижней части, Концентрично трубе

1 установлена внутренняя керноприемная труба 5, Устр-во также имеет породоразрушающий наконечник 6, г роударный механизм в виде верхней 7 и нижней 8 наковален, дифференциально»

ro поршня 9 с бойком 1О в средней егo части. Поршень 9 размещен большей ступенью 11 в цилиндре 12, закрепленном на переходнике 2, а меньшей ступенью 13 - в рабочей камере

14, выполненной в нижней наковальне

8 и соединенной каналом 15 с полостью трубы 5 посредством всасывающего клапана 16. В цилиндре 12 установлена клапанная коробка !7, Клапан 16 имеет сервопривод, выполненный в виде дополнительной камеры 22. Внутри последней размещена жестко связанная с клапаном 16 поршневая втулка 21 с хвостовиком 26, Концентрично хвостовику 26 установлен нагнетательный клапан 25, Камера 22 выполнена в нижней наковальне 8 и сообщена с рабочей камерой 14, а ее полость под поршневой втулкой 21 - с полостью цилиндра 29 над большей ступенью 1) дифференциального поршня 9 и внешним

Ж пространством, Полости камеры 22 над и под поршневой втулкой 21 при открытии клапана 16 сообщаются, Из-за перемещения меньшей ступени 13 поршня 9 вниз повышается давление жидкости в камере 14 и в камере.22 в полости над поршневой втулкой 21, В результате возникшей разности давлений, воздействующей на втулку 21, клапан 16 в начале фазы нагнетания быстро перемещается вниз. Жидкость из камеры

14 через камеру 22 из полости над Ю втулкой 21 и канал выдавливается в. межтрубное пространство. Снаряд (.) внедряется в грунт за счет ударов бойка 1О по наковальням 7 z» 8, При этом осуществляется комбинированная промывка скважины — обратная в полости трубы l и прямая в затрубном

Зь пространстве. 1 ил, 157!2!0

5Î

Изобретение оТМосНТсН к горкому делу, к средствам для создания обратной призабойной циркуляции промывочной жидкости при бурении сква5 жин с отбором керна, Цель изобретения - повышение эф" фективности работы устройства для отбора керна, Ha чертеже показан общий вид уст- 10 ройства °

Устройство для отбора керна содержит наружную трубу 1 с переходником 2 в верхней части и выхлопны-. ми отверстиями 3 и 4 в нижней. Внут- 15 ренняя керкоприемная труба 5 установлена концентрично наружной трубы

1, Породоразрушающий наконечник 6 связывает нижние концы внутренней керноприемной 5 и наружной труб 1 в 20 жесткую конструкцию, В устройство встроен гидроударный механизм в виде верхней и нижней наковален 7 и 8 дифференциального поршня 9 с бойком 10 в средней его части, размещенного 25 большей ступенью 11 в цилиндре 12, закрепленном на переходнике 2, а меньшей ступенью 13 в рабочей камере 14, выполненной в нижней наковальне 8 и соединенной каналом 15 с по- 30 лостью внутренней керноприемной трубы посредством всасывающего клапана

l6. В цилиндре 12 установлена клапанная коробка 17, содержащая нагнетательный и выхлопной каналы 18 и 19 и впускной клапан 20, размещенный в нагнетательном канале 18 °

Устройство скабжейо сервоприводом всасывающего клапана 16, выполненным в виде поршневой втулки 21, установленной в дополнительной камере

22 и связанной посредством тяги 23 с всасывающим клапаном 16, При этом дополнительная камера 22 выполнена в нижней наковальне 8, полость над поршневой втулкой 21 сообщена с рабочей камерой 14 и через канал 24 с нагнетательным клапаном 25, у тановленным концентрично относительно .хвостовика 26 поршневой втулки 21 и снабженным пружиной 27 - с межтрубным пространством 28, а полость под поршневой втулкой 21 сообщена каналом 15 с межтрубным; пространством

28 и с полостью цилиндра 29 над

55 большей ступенью ll дифференциального поршня,9, Полости дополнительной камеры 22 над и под поршневой втул! ой 21 при открытии всасывающего клапана 16 сообщены между собой, В переходнике 2 выполнены нагкетательный и выхлопной каналы 30 и

3!. На большей ступени 11 дифференциального поршня 9 установлен с тол" кателем 32 выпускной клапан 33, хвостовик 34 которого размещен внут" ри поршня 11 и снабжен клапанной пружиной 35.

Полость цилиндра 29 кад верхней ступенью 11 дифференциального поршня

9 соединена вьгхлопкыми каналами 19 и

31 соответственно клапанной коробки !

7 и переходника 2 с межтрубным пространством 28, а подпоршневая полость

36 — с нагнетателькым каналом 30 переходника 2, Рабочая камера 14 сообщена каналом 37 с всасывающим клапаном 16, имеющим пружину 38, с полостью 39 керноприемкой трубы 5, Устройство для, отбора керна рабо«. тает следующим образом, В исходном положении боек 1О, под действием собственного веса находится н крайнем нижнем положении, впуск" ной клапан 20 закрыт, а выпускной клапан 32 открыт. Жидкость. подаваемая буровым насосом (ке показан) в гидроударный механизм, попадает через нагнетателькый какал 30 переходника 2 и зазор между корпусом 6 и цилиндром 12 в подпоршкевую полость

35 цилиндра 12, Под действием давления жидкости дифференциальный поршень 9 вместе с бойком 10 перемещается вверх, выдавливая жидкость иэ полости 29 над большей ступенью 11 дифференциального поршня 9 через выхлопные какалы 19 и 31 соответственно клапанной коробки 17 и переходника 2 в межтрубкое пространство 28, Иэ межтрубного пространства 27 жидкость выдавливается далее через выхлопные отверстия 3 и 4 наружной трубы 1 в эатрубное пространство, осуществляя гидроразмыв грунта в скважине и уменьшая этим сопротивление породы внедрению колонкового снаВ ряда по поверхности наружной трубы

l, Поскольку на гидрораэмыв грунта в скважине затрачивается некоторая работа, то давление жидкости в межтрубном пространстве 28 в этот мо» мент повышается и, следовательно, повьппается давление в дополнительной камере .22 в полости под поршневой

Г втулкой 30, гидравлически связанной с межтрубным пространством 28 каналом 15 хвостовика 26 поршневой втулки 21, Одновременно, при подъеме меньшей ступени 13 дифференциального поршня

9 в рабочей камере 14 и в гидравли" чески связанной с нею дополнительной камере 28 в полости над поршневой втулкой 21 образуется разрежение.

Под действием обраэовавшейся разности давлений нагнетательный клапан 25 перекрывает канал 24, а поршневая втулка 21 вместе с тягой 22 и всасывающим клапаном 16 перемещается вверх преодолевая усилие пружины,38 всасывающего клапана 16 и соединяя каналом 37 рабочую камеру 14 с полостью

39 керноприемной трубы 5. В результате в полости 39 кернолриемной трубы

5 возникает восходящий поток жидкости, При этом подъем всасывающего клапана 16 и преодоление усилия пружины 38 производится не давлением с жидкости в полости 39 кернолриемной трубы 5, а сервоприводом всасывающего клапана 16, По мере подъема дифференциального поршня 9 толкатель 32 выпускного клапана 33 начинает контактировать с

J впускным клапаном 20, С этого момента эа счет давления жидкости в нагнетательном канале 18 на впускной клапан 20, выпускной клапан 33 с толкателем 32 прекращают перемещение относительно клапанной коробки 17, а кла-. панная пружина 35 начинает сжиматься, В верхнем положении поршень 11 контактирует с выпускным клапаном 33.

Совместное действие толчка и силы сжатой пружины 35 обеспечивает переключение клапанной группы впускной клапан 20 открывается, а выпускной

33 закрывается, перекрывая выхлопной канал 19 клапанной коробки 17.

В этоМ случае напорная жидкость поступает и в полость 29 цилиндра 12 над верхней ступенью 11 дифференциального поршня 9 через нагнетательный канал 18 клапанной коробки 17.

Поскольку площадь большей ступени 11 дифференциального поршня 9 больше площади меньшей ступени 13, то он вместе с.бойком 10 начнет опускаться вниз ° При этом zt межтрубном простран стве 28 и в гидравлически связанном с ним каналом 25 дополнительной камере 22 в полости под поршневой втул7l2l0

35

Устройство для отбора керна, сот

50 держащее наружную трубу с переходник ком в верхней части.и выхлопными отверстиями - в нижней части, установленную концентрично наружной внутрен- . нюю керноприемную трубу, породораз55 рушающий наконечник, гидроударный механизм в виде верхней и нижней наковален, дифференциального поршня с бойком в средней era части, размещенного большей ступенью.в цилиндре, 10

20 кой 21 понижается давление, так как прекращается выдавливание жидкости в межтрубное пространство 28 иэ полос ти 29 над большей ступенью ll дифференциального поршня 9. Одновременно иэ-за перемещения меньшей ступени 13 дифференциального поршня 9 вниз повышается давление жидкости в рабочей камере l4 и в дополнительной камере

22 в полости над поршневой втулкой

21. В результате возникшей разности давлений, воздействующей на поршневую втулку 21, и усилия сжатой пружины 38 всасывающий клапан 16 в начале фазы нагнетания быстро переме- щается вниз, перекрывая канал 37.и изолируя рабочую камеру 14 от полос ти 39 кернолриемной трубы 5. Затем нагнетательный клапан 25, перекрываюший до этого канал 24 лод действием усилия пружины 27, перемещается под действием давления жидкости вверх ло хвостовнку 26 поршневой втулки 21 и жидкость из рабочей камеры 14 через дополнительную камеру 22 из полости над поршневой втулкой 21 и канал 24 выдавливается в межтрубное пространство 28, В нижнем положении дифференциального поршня 9 его верхняя ступень 11 своим внутренним торцом ударяет по хвостовику 34 выпускного клапана 33, В результате удара клапанная группа . перемещается вниз, впускной 20 и вы.пускной 33 клапаны занимают исходное положение, Внедрение колонкового снаряда в грунт производится эа счет ударов бойка 10 по верхней 7 и нижней 8 наковальням, При этом осуществляется комбинированная промывка скважиныобратная в полости керноприемной трубы 1 и прямая в затрубном пространстве.

Формул а из о б р е т е ния

157)210,8

2В

5

22

21

26

24

2

1

Составитель E,ßãîäèíà

Техред М,Ходанич Корректор Ве Гирняк

Редактор И,Сегляник

Заказ 1494 Тираж 472 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина,101 закрепленном на переходнике, а меньшей в рабочей камере, выполненной в нижней наковальне и соединенной каналом с полостью внутренней керноприемной трубы посредством всасываю" щего клапана, и клапанную коробку, установленную в цилиндре, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью позышения эффективности работы, оно снабжено сервоприводом всасывающего клапана, выполненным в виде дополнительной камеры, внутри которой размещена жестко связанная с всасывающим клапаном поршневая втулка с

31

17

2Ц

18

Л

29

12

36 хвостовиком, и установленного концентрично хвостовику поршневой втулки нагнетательного клапана, причем дополнительная камера выполнена в нижней наковальне и сообщена с рабочей камерой, а ее полость под поршневой втулкой - с полостью цилиндра над большей ступенью дифференциаль10 ного поршня и внешним пространством, при этом полости дополнительной камеры над и под поршневой втулкой при открытии всасывающего клапана сообщены между собой,