Пробоотборник для отбора донных проб в рыхлых отклонениях

 

Изобретение относится к технике бурения морских скважин и отбора проб в рыхлых отложениях, повышает качество опробования за счет обеспечения возможности регулирования поступления керна в колонковую трубу, а также обеспечивает работоспособность пробоотборника в глубоководных зонах. Пробоотборник включает направляющую опору 4 с установленной в ней колонковой трубой (КТ) 3, к которой прикреплены вибропогружатель 1 и насос 2 обратной промывки с всасывающим и нагнетательным каналами. Внутри КТЗ размещена с кольцевым зазором втулка 6 с осевым каналом 7, кольцевым уплотнением 5, фильтрующим элементом 9 и стопорным механизмом 8. На втулке 6 могут быть закреплены магниты 11, а на опоре 4 - магниты 12. В другом варианте магниты 11 устанавливают подвижно-в осевом направ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕС К ИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я)5 Е 21 В 25/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4738545/03 (22) 19.09.89 (46) 30.04.92. Бюл. М 16 (71) Донецкий политехнический институт (72) В.И. Сахно, В, И. Блинов, С.Ю. П реображенский и А.А. Каракозов (53) 622.43.64(088.8) (56) Шелковников И.Г и Лукошков А.В. Технические средства подводного разведочного бурения и опробования. Л., 1979, с.142 — 143.

Там же, с,139, рис.72,г. (54) ПРОБООТБОРНИК ДЛЯ ОТБОРА ДОННЫХ ПРОБ В РЫХЛЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ (57) Изобретение относится к технике бурения морских скважин и отбора проб в рыхлых отложениях, повышает качество опробования за счет обеспечения возможности регулирования поступления керна в колонковую трубу, а также обеспечивает работоспособность пробоотборника в глубо. ководных зонах. Пробоотборник включает направляющую опору 4 с установленной в ней колонковой трубой(КТ) 3, к которой прикреплены вибропогружатель 1 и насос 2 обратной промывки с всасывающим и нагнетательным каналами. Внутри КТ 3 размещена с кольцевым зазором втулка 6 с осевым каналом 7, кольцевым уплотнением

5, фильтрующим злементом 9 и стопорным механизмом 8. На втулке 6 могут быть закреплены магниты 11, а на опоре 4 — магниты 12. В другом варианте магниты 11 устанавливают подвижно. в осевом направ1730424 лении с возможностью перекрытия дополнительного осевого канала 13. B этом случае канал 7 сообщают гибким трубопроводом 14 с всасывающим каналом насоса 2. КТ 3 и втулку 6 выполняют из немагнитного материала. При погружении КТ 3 в грунт насос 2 создает фильтрационный поток через керн

10, фильтрующий элемент 9 и канал 7 втулки

6. При этом силовое воздействие керна 10 уравновешивается весом втулки 6, которая

Изобретение относится к технике бурения морских скважин и отбора донных проб в рыхлых отложениях.

Известен пробоотборник конструкции

Росфельдера, включающий направляющую опору с установленной на ней с кольцевым зазором колонковой трубой, к которой прикреплены вибропогружатель и поплавок.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является пробоотборник ПУВБ150, включающий направляющую опору с установленной на ней с кольцевым зазором колонковой трубой, к которой прикреплен вибропогружатель с насосом обратной промывки, имеющим всасывающий и нагнетательный каналы, Недостатком известного пробоотборника является низкое качество опробования из-за взвешивания и гидротранспорта керна рыхлых пород (песков). Выход керна в песках из-за гидротранспорта превышает величину углубки на 30 — 70, Допустимый градиент напора промывочной жидкости в керне, при котором не возникает гидротранспортировки керна, находится в пределах 0,3-0,5. Поддержание постоянного предельно допустимого градиента представляет сложную задачу из-за изменения длины и фильтрационных свойств керна в процессе углубки, Цель изобретения — повышение качества опробования за счет регулирования поступления керна в колонковую трубу, предотвращения взвешивания и гидротранспорта керна рыхлых отложений.

Поставленная цель достигается тем, что пробоотборник, включающий направляющую опору с установленной на ней с кольцевым зазором колонковой трубой, к которой прикреплен вибропогружатель с насосом обратной промывки, имеющим всасывающий и нагнетательный каналы, снабжен втулкой с осевым каналом, кольцевым уплотнением по внешнему диаметру, стоудерживает керн 10 на уровне дна, регулируя тем самым поступление в КТ 3. При работе на больших глубинах моря тормозящее действие на керн 10 со стороны втулки

6 усиливают установкой магнитов 11 и 12, В этом случае максимальная сила со стороны втулки 6 на керн 10 может достигать суммарного веса (в жидкости) самой втулки 6 и опоры 4. 2 з.п.ф-лы, 4 ил. порным механизмом и фильтрующим элементом, размещены в нижнем торце втулки, причем последняя установлена в колонковой трубе с возможностью перемещения

5 вверх и фиксирования стопорным механизмом при перемещении вниз по колонковой трубе.

Пробоотборник снабжен магнитами, концентрично закрепленными на втулке и

10 вокруг направляющей опоры, причем колонковая труба и втулка выполнены из немагнитного материала, а магниты на втулке и направляющей опоре установлены с возможностью взаимодействия разноименны15 ми полюсами.

Кроме того, пробоотборник снабжен гибким трубопроводом, сообщающим осевой канал втулки с всасывающим каналом насоса обратной промывки, причем во втул20 ке выполнен дополнительный осевой канал с радиальным отверстием, сообщающим его с внешней цилиндрической поверхностью втулки, при этом магниты втулки установлены с возможностью ограниченного переме25 щения вдоль оси втулки и перекрытия ее радиального канала, На фиг.1 изображен пробоотборник, общий вид; на фиг,2 — то же, с магнитной втулкой; на фиг.3 — то же, с гидравлической

30 подушкой; на фиг,4 — разрез А-А на фиг.З.

Пробоотборник включает направляющую опору 4 с установленной в ней с кольцевым зазором колонковой трубой 3, к

35 которой прикреплен вибропогружатель 1 с насосом 2 обратной промывки, имеющим всасывающий и нагнетательный каналы. Колонковая труба 3 снабжена втулкой 6 с осевым каналом 7, кольцевым уплотнением 5

40 по внешнему диаметру, стопорным механизмом 8 и фильтрующим элементом 9, размещенным в нижнем торце втулки 6, причем последняя установлена в колонковой трубе

3 с возможностью перемещения вверх и

45 фиксирования стопорным механизмом 8 при перемещении вниз по колонковой трубе

1730424

3, а фильтрующий элемент 9 контактирует с керном 10.

На втулке 6 и вокруг направляющей опоры концентрично закреплены магниты

11 и 12, причем колонковая труба 3 и втулка

6 выполнены из немагнитного материала, а магниты на втулке 11 и направляющей опоре 12 установлены с возможностью взаимо-. действия между собой разноименными полюсами.

Пробоотборник снабжен гибким трубоп роводом 14, сообщающим осевой канал

7 втулки 6 с всасывающим каналом насоса обратной промывки, причем на втулке 6 выполнен дополнительный осевой канал 13 с радиальным отверстием, сообщающим его с внешней цилиндрической поверхностью втулки 6, при этом магнит 11 установлен с возможностью ограниченного перемещения вдоль втулки 6 и перекрытия ее радиального канала.

Пробоотборник работает следующим образом, Пробоотборник опускают на дно, стабилизируют в вертикальном положении с помощью опоры 4, включают вибропогружатель 1 и насос 2 обратной промывки.

Колонковая труба 3 погружается в донные отложения под действием вибропогружателя 1, насос 2 обратной промывки создает фильтрующий поток через колонку керна 10, фильтрующий элемент 9, осевой канал 7 втулки 6 с уплотнением 5 и всасывающий канал 2 обратной промывки.

Силовое воздействие керна 10, возникающее вследствие фильтрационного потока, уравновешивается весом втулки 6, которая, создавая препятствие промывке, удерживает керн 10 на исходном уровне дна, регулируя его поступление в колонковую трубу 3. Величина силового воздействия керна 10 при постоянной производительности насоса 2 зависит от гидростатического давления. При значительных глубинах моря для компенсации силового воздействия керна 10 втулку 6 и направляющую опору 4 снабжают магнитами 11 и 12, взаимодействующими между собой разноименными полюсами, что позволяет присоединить силовое воздействие веса опоры 4 к весу втулки 6 для удержания последней с фильтрующим элементом 9 на уровне грунта и предотвращения опережающего поступления керна 10 в колонковую трубу 3.

При больших глубинах и недостаточном совокупном весе опоры 4 и втулки 6 уравновешивающее усилие дополнительно создается гидравлической подушкой жидкости, находящейся в колонковой трубе 3 между

40 насосом 2 обратной промывки и уплотненной втулкой 6. По мере углубки колонковой трубы 3 жидкость из гидравлической подушки перепускается через дополнительный осевой канал 13, радиальное отверстие и осевой канал 7 втулки 6 посредством гидравлического зазора, образованного втулкой 6 и концентричным магнитом 11, и откачивается насосом 2 обратной промывки через гибкий трубопровод 14 совместно с промывочной жидкостью. В процессе бурения поддерживается динамическое равновесие между скоростью углубки, интенсивностью обратной промывки и скоростью откачки жидкости из гидравлической подушки.

В начале рейса при большой скорости углубки и малой длине колонки керна 10 насосом 2 обратной промывки жидкость откачивается преимущественно из гидравлической подушки, а интенсивность обратном промывки мала. В середине рейса потоки промывочной жидкости и жидкости из гидравлической подушки соизмеримы. К концу рейса при скорости углубки, приближающейся к минимальной, насос 2, в основном, перекачивает промывочную жидкость. Процесс перераспределения потоком сопровождается уменьшением производительности насоса

2 Ro мере углубки за счет повышения гидравлического сопротивления потоку в керне 10.

Такой режим работы насоса 2 позволяет ограничить изменение градиента напора в процессе углубки и приблизить его к оптимальному.

Автоматическое поддержание динамического равновесия достигается за счет начального перекрытия радиального отверстия между дополнительным осевым каналом 13 и осевым каналом 7 концентричным магнитом 11, которое определяется опытным путем.

После окончания углубки пробоотборник извлекают на поверхность, при этом втулка 6 фиксируется стопорным механизмом 8 в конечном положении в колонковой трубе 3, разгружая керн 10 и кернорватель (не показан), Удержание втулки 6 в верхнем конечном положении повь(шает сохранность керна 10 и надежность работы пробоотборника. После извлечения пробоотборника на палубу судна извлекают керн 10 и переводят втулку 6 в исходное нижнее положение для следующего цикла пробоотбора.

Формула изобретения

1.Пробоотборник для отбора донных проб в рыхлых отложениях, включающий направляющую опору, установленную в ней с

1730424

Фиг.1

55 кольцевым зазором колонковую трубу, к которой прикреплен вибропогружатель с насосом обратной промывки, имеющим всасывающий и нагнетательный каналы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества опробования за счет обеспечения возможности регулирования поступления керна в колонковую трубу, он снабжен втулкой с осевым каналом, кольцевым уплотнением по внешнему диаметру, стопорным механизмом и фильтрующим элементом, размещенным в нижнем торце втулки, причем последняя установлена в колонковой трубе с возможностью перемещения вверх и фиксирования стопорным механизмом при перемещении вниз по колонковой трубе.

2.Пробоотборник по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения работоспособности в глубоководных зонах, он снабжен магнитами, концентрично закрепленными на втулке и вокруг направляющей опоры, причем колонковая труба и втулка выполнены из немагнитного матери5 ала, а магниты на втулке и направляющей опоре установлены с возможностью взаимодействия между собой разноименными полюсами.

З.Пробоотборник по пп.1 и 2, о т л и ч а ю10 шийся тем, что он снабжен трубопроводом, сообщающим осевой канал втулки с всасывающим каналом насоса обратной промывки, причем во втулке выполнен дополнительный осевой канал с радиальным

15 отверстием, сообщающим его с внешней цилиндрической поверхностью втулки, при этом магниты втулки установлены с возможностью ограниченного перемещения вдоль оси втулки и перекрытия ее радиального

20 канала.

1730424

50

Составитель В.Сахно

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор A.Oãàð

Заказ 1502 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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