Керноотборный снаряд

 

Изобретение относится к горному ; делу, к средствам для бурения с отбором керна. Целью изобретения является повышение выноса керна. Керноотборный снаряд содержит корпус с коронкой и установленным в нем керноприемником (КП) . На нижнем конце КП имеет-: ся подвижный хвостовик с кернозахватным элементом. Верхний конец КП соединен узлом вращения с механизмом продольного перемещения в виде гидроцилиндра с поршнем, имеющим пропускной канал со сбросовым клапаном. Кернозахватный элемент выполнен в виде шара с центральным отверстием и сопряженным с ним сквозным пазом, поверхности которого расположены симс $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,80„„170554 (р)5 Е 21 В 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ kOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fXHT CCCP (21) 4785849/24-03 (22) 23,01.90 (46) 15.01.92.Бюл. 2 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) Б.О.Хайруллин, В.П.Рыболовлев и О.Л.Витязев (53) 622.243 .64(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1387535, кл. Е 21 В 25/08, 1985, Двойной колонковый снаряд ДКС-ПКТПИ для отбора керна, в сложных геологических условиях при бурении скважин на нефть и газ. - Информационный листок Р 63-84, Томский ЦНТИ, Томск, 1984. (54) КЕРНООТБОРНЬ!Й СНАРЯД (57) Изобретение относится к горному делу, к средствам для бурения с отбором керна. Целью изобретения являетсА повышение выноса керна. Керноотборный снаряд содержит корпус с коронкой и установленным в нем керноприемником (КП). На нижнем конце КП имеет-. ся подвижный хвостовик с керноэахватным элементом. Верхний конец КП соединен узлом вращения с механизмом продольного перемещения в виде гид роцилиндра с поршнем, имеющим пропускной канал со сбросовым клапаном.

Кернозахватный элемент выполнен в виде шара с центральным отверстием и сопряженным с ним сквозным пазом, поверхности которого расположены сим1705543 метрично продольной оси и на расстоянии не менее внутреннего диаметра ка" ретки. Для принудительногo перемещения кернозахватного элемента в хвосто-5 вике установлена ступенчатая втулка с продольным пазом в нижней ступени и с подвижным толкателем, размещенным в пазу с возможностью взаимодействия с

Изобретение относится к горному делу, к средствам для бурения с отбором керна.

Цель изобретения - повышение выноса керна.

На фиг.1 изображен керноотборный снаряд, общий вид; на фиг ° 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез

Б-Б на фиг,1; на фиг.4 - снаряд после отделения керна от забоя, разрез, общий вид; на фиг.5 - разрез

В-В на фиг.4; на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.4.

Керноотборный снаряд (фиг.1,2 и 3) содержит корпус 1, в верхней части соединенный с переводником 2, свинчиваемым с бурильными трубами для спуска в скважину, и в нижней части соединенный с. коронкой 3, в которой выполнены промывочные отверстия 4. В переводни е 2 выполнен гидроцилиндр в виде расточки 5 с поршнем 6, зафиксированным в исходном положении среэным штифтом 7 и соединенным через узел 8 вращения с керноприемни 40 ком 9. B поршне 6 имеется перепускной канал 10 со сбросовым клапаном-шаром

11 и отверстие 12, через которые производится циркуляция бурового раствора из бурильных труб е полость корп 4> пуса 1 и далее через отверстия 4 на забой скважины. В исходном положении поршнем 6 перекрываются отверстия 13, посредством которых сообщается полость расточки 5 и корпуса 1.

Переводник 2, гидроцилиндр с поршнем 6 и узел S вращения образуют механизм продольного перемещения керноприемника 9.

В нижней части керноприемника 9 установлен подвижный хвостовик 14, 55 закрепленный на керноприемнике в исходном положении разъемной фиксацией в виде срезного штифта 15. На

КП. При этом паэ шара расположен диаметрально противоположно пазу ступенчатой втулки. Хвостовик выполнен с направляющим выступом, размещенным в пазу шара и имеющим внутреннюю поверхность с кривизной, сопряженной с центральным отверстием шара. 6 ил. хвостовике посредством осей 16 эакреглен керноэахватный элемент в виде шара 17 с центральным отверстием

18 и сквозным пазом .19, боковые поверхности которого сопряжены с отверстием 18, расположены симметрично продольной оси и на расстоянии одна от другой не менее внутреннего диаметра коронки 3. Пересечение сферы шара 17 и отверстия 18 образуют кромки - нижнюю 20 и верхнюю 21.

Хвостовик 14 выполнен с направляющим выступом 22, размещенным в пазу 19 и имеющим внутреннюю поверхность с кривизной, сопряженной с отверстием

18, Над шаром 17 и элементом 22 в хвостовике установлена ступенчатая втулка

23, верхняя ступень которой образует с хвостовиком кольцевой зазор 24, а в нижней ступени выполнен продольный паэ 25, в котором размещен подвижный толкатель 26, нижней частью взаимодействующий с кромкой 21, а верхней частью, размещенной в кольцевом зазоре 24 - с керноприемником 9. Фиксация шара 17 в хвостовике в исходном положении осуществляется срезным штифтом 27, при этом оси 16 ориентированы в диаметральной плоскости перпендикулярно продольной оси хвостовика 14, а паз 19 шара 17 расположен диаметрально противоположно пазу 25, Детали 24 - 26 образуют узел перемещения кернозахватного элемента.

Керноотборный снаряд работает следующим образом.

Собранный в исходное положение (фиг.1) без шара 11 на колонне бурильных труб (не показана) снаряд спуска. ют в скважину. При этом заполнение колонны труб раствором иэ скважины осущест вляется через отверстие корон

1705543

Ф ки 4, полость корпуса 1, отверстия

12 и канал 10 поршня 6, расточка 5 переводника 2 и далее в трубы. Hat. гнетание бурового раствора с поверх) ности на забой при бурении осуществляется аналогично в обратной последовательности. После спуске на забой вклюC чается промывка и вращение колонны труб, после чего производится бурение с отбором керна. Благодаря выполнению кернозахватного элемента в виде шара 17 и размещению в пазу 19 выступа 22 обеспечивается беспрепятственное вхождение керна в отверстие,5

18, отверстие втулки 23 и далее в керноприемник 9. Отсутствие выступающих или обжимающих керн элементов, например, в виде рычажков или цанги предотвращает эаклинку керна, износ и разрушение керна и элементов его отделения от забоя, что способствует повышению его сохранности и кондиционности, По окончанию рейса проходки выключают вращение и промывку, и в колонну бурильных труб без отрыва снаряда от забоя забрасывают шар 11, который, достигнув снаряда, садится на поршень 6 и перекрывает его перепускной канал 10.При повторном вклю- 30 чении промывки усилием от возрастающего над поршнем 6 давления бурового раствора поршень 6 будет перемещаться вниз, передавая усилие через узел

8 вращения на керноприемник 9, от ко- з5 торого усилие будет передаваться через толкатель 26 шару 17. В начальный момент перемещения поршня 6 будут срезаны штифты 7, 15 и 27, после чего шар 17 будет поворачиваться на осях 16 от действия крутящего момента, который создается усилием, приложенным на плече, равным радиусу отверстия 18, от взаимодействия толкателя 26 с кромкой 21, При повороте шара 17 кромка 20 будет внедряться в целик керна, производя принудительное отделение последнегг от забоя (фиг.4).

Таким образом, весь яыбуренный керн

l заполнивший полость керноприемника 9 50 будет гарантированно отделен от забоя за счет того, что срабатывание узла отделения керна осуществляется принудительно беэ отрыва снаряда or забоя, благодаря чему исключается

55 воэможность проскальзывания элемента отделения относительно целика керна и обесгечивается повышение его выноса. При повороте нара 17 перемещаемый толкатель 26 движется в пазе 25 и в кольцевом зазоре 24, чем обеспечивается его базирование на всем пути перемещения, исключается его смещение и повышается надежность работы узла отделения керна. В конце говорота шара 17 на 90 его сфера, ограниченная кромками 20 и 21 и диаметрально противоположная пазу 18, полностью перекроет проходное отверстие керноприем— ника 9 (фиг.5,6), чем обеспечивается удержание керна при подъеме, исключаются его высыпание и потеря при динамических нагрузках, связанных со спуско-подъемными операциями, и в конечном счете способствует повышению выноса керна.

Благодаря выполнению в шаре 17 сквозного паза 19 отделение керна производится толька в одной плоскости слома по траектории перемещения кромки 20, что в два раза уменьшает усилие приводного механизма и нагрузки на детали и, следоватепьно, способствует повышению надежности работы снаряда. В конце поворота шара 17 на 90 поршень 6, перемещаясь в расточке 5, открывает отверстия 13, олагодаря чему полость корпуса 1 гидравлически сообщается с расточкой 5 и бурильными трубами, чем обеспечивается переток раствора из колонны бурильных труб в полость корпуса 1 и через отверстия 4 - в скважину. На поверхности момент начала перемещения поршня 6 при включении подачи раствора будет отмечаться повышением давления на манометре нагнетательной линии от буровых насосов. Давленис будет возрастать до величины, необходимой для создания на поршне усилия, достаточного для среза вначале штифтов 7,15 и 27, а затем для внедрения кромки 20 в керн и слома последнего.

В конце хода поршня 6, когда будут открыты отверстия 13, давление снизится и в скважине восстановит;я циркуляция, что буде-, служить и формацией о срабатывании механизмов снаряда и необходимости его подъема на пояеохность, где от корг уса 1 отделяется керноприемник 9, откуда извлекается керн для анагиза. о р м у л а и э о б р е т е н и я

Керноотборный снаряд, содержащий корпус с коронкой, установленный в корпусе керноприемник с узлом враще .

l705543

А-4 фигой ния, механизм предельного перемещения керноприемника с гидроцилиндром, поршень которого имеет перелускной канал со сбросовым клапаном и подвижный хвостовик с керноэахеатным элементом и узлом перемещения кернозахватного элемента, закрепленный с разъемной Фиксацией на керноприемнике, отличающийся тем, что, o с целью повышения выноса керна, кернозахватный элемент выполнен в виде ша" ра с центральным отверстием и сквозным пазом, боковые поверхности которого сопряжены с отверстием, расположен-,5 ным симметрично продольной оси и на расстоянии друг от друга не менее внутреннего диаметра коронки, узел перемещения кернозахватного элемента

I выполнен в виде установленной в хвостовике ступенчатой втулки с продольным пазом в нижней ступени и с подвижным толкателем, размещенным в пазу с возможностью взаимодействия с керноприемником, при этом шар закреплен в хвостовике на осях, ориентированных в диаметральной плоскости перпендикулярно продольной оси хвостовика, паэ шара расположен диаметрально противоположно пазу ступенчатой втулки, а хвостовик выяолнен с направляющим выступом, размещенным в пазу шара и имеющим внутреннюю поверхность с крив зной, сопряженной с центральным отверстием шара.

1705543

Корректор С.Шекмар

Подписное

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 7(-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 111

Соста витель Е. Ягодина

Редактор А,Долинич Техред Л.Олийнык

Заказ 180

Г-Г иг 6