Двойной керноотборный снаряд

 

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам бурения с отбором керна и сохранением пластовой среды. Устройство содержит наружный корпус с породоразрушающим инструментом. В корпусе на опоре вращения размещена внутренняя керноприемная труба, на внешней поверхности которой выполнены полые ребра треугольного профиля, образующие наружные каналы. Каналы сообщаются с полостью керноприемной трубы на входе и выходе. Устройство содержит закрывающий снизу керноприемную трубу, подвижный поршень с уплотнительными элементами и штоком. Шток выступает ниже кромки породоразрушающего инструмента. Полости керноприемной трубы и наружных каналов заполнены антифрикционным изолирующим веществом. Внутренняя керноприемная труба снабжена ярусами радиальных отверстий, сообщающих полости наружных каналов с полостью керноприемной трубы по всей длине трубы. Ярусы радиальных отверстий расположены с переменным шагом. Шаг между последующими верхними ярусами меньше, чем между предыдущими. Ребра треугольного профиля снабжены телами качения, которые размещены в завальцованных отверстиях на вершинах ребер и равномерно распределены по их длине. Повышается представительность и информативность кернового материала за счет снижения сил сопротивления перемещению керна в керноприемнике и предотвращения подклинок керноприемника. 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам для бурения с отбором керна и сохранением пластовой среды.

Известен двойной керноотборный снаряд (Авторское свидетельство СССР 1249151, кл. Е 21 В 25/08, 1986), содержащий наружный корпус, породоразрушающий инструмент и керноприемную трубу, заполненную антифрикционным изолирующим веществом, заглушенную сверху заглушкой и закрытую снизу продольно подвижным поршнем с уплотнительным кольцом и штоком, выступающим ниже кромки породоразрушающего инструмента.

Недостатком этого снаряда являются низкие показатели выноса и сохранности керна.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является двойной керноотборный снаряд (Авторское свидетельство СССР 1657603, кл. Е 21 В 25/08, 1991), содержащий наружный корпус с породоразрушающим инструментом, в котором на опоре вращения размещена внутренняя керноприемная труба с наружными каналами, сообщающимися на входе и выходе, заполненная антифрикционным изолирующим веществом и закрытая снизу подвижным поршнем с уплотнительными элементами и штоком, выступающим ниже кромки породоразрушающего инструмента.

Недостатком известного снаряда являются невысокие показатели выноса и сохранности керна, обусловленные разрушением керна пород с низкой прочностной характеристикой за счет значительного усилия сдвига поршня при вытеснении антифрикционного изолирующего вещества и возможности подклинки и вращения керноприемника при взаимодействии ребер наружных каналов с внутренней поверхностью корпуса под действием радиальной вибрации керноотборного снаряда.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение выноса и сохранности керна.

Технический результат состоит в снижении разрушающего механического воздействия на керн при заполнении керноприемника.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в двойном керноотборном снаряде, содержащем наружный корпус с породоразрушающим инструментом, в котором на опоре вращения размещена внутренняя керноприемная труба, на внешней поверхности которой выполнены полые ребра треугольного профиля, образующие наружные каналы, сообщающиеся с полостью керноприемной трубы на входе и выходе, закрывающий снизу керноприемную трубу подвижный поршень с уплотнительными элементами и штоком, выступающим ниже кромки породоразрушающего инструмента, и антифрикционное изолирующее вещество в полостях керноприемной трубы и наружных каналов, в отличие от прототипа керноприемная труба снабжена ярусами радиальных отверстий, сообщающих полости наружных каналов с полостью керноприемной трубы по всей длине трубы, при этом ярусы радиальных отверстий расположены с переменным шагом, причем шаг между последующими верхними ярусами меньше, чем между предыдущими, а ребра треугольного профиля снабжены телами качения, которые размещены в завальцованных отверстиях на вершинах ребер и равномерно распределены по их длине.

Таким образом, по наличию отличительных признаков можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

Изобретение позволяет решить насущную проблему геологии - повышение представительности и информативности кернового материала. На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого двойного керноотборного снаряда в исходном положении, на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Двойной керноотборный снаряд содержит наружный корпус 1 с породоразрушающим инструментом 2, внутреннюю керноприемную трубу 3, на внешней поверхности которой выполнены полые ребра треугольного профиля 4, образующие наружные каналы 5, заполненную антифрикционным изолирующим веществом. Сверху керноприемная труба 3 закрыта заглушкой 6 с пробкой 7, снизу полость керноприемной трубы закрывает подвижный поршень 8 с уплотнительным элементом 9, шток 10 подвижного поршня 8 выступает ниже кромки породоразрушающего инструмента 2. В стенке керноприемной трубы 3 вдоль образующей выполнены радиальные отверстия 11, сообщающие полость 12 керноприемной трубы 3 и полости наружных каналов 5, ярусы радиальных отверстий 11 расположены с переменным шагом, причем шаг между последующими верхними ярусами меньше, чем между предыдущими. Ребра треугольного профиля 4 снабжены телами качения 13, которые размещены в завальцованных отверстиях 14 на вершинах ребер и равномерно распределены по длине наружного канала, образуя многорядный подшипник.

Двойной керноотборный снаряд работает следующим образом. Подвижный поршень 8 с упругорастянутым уплотнительным элементом 9 устанавливается в керноприемной трубе 3, перекрывая ее полость 12 снизу. Через канал в заглушке 6 керноприемная труба 3 заполняется антифрикционным изолирующим веществом плотностью меньше плотности бурового раствора, закрывается пробкой 7 и посредством опоры вращения 15 крепится в наружном корпусе 1, жестко связанном с породоразрушающим инструментом 2, при этом конец штока 10 выступает ниже кромки породоразрушающего инструмента 2. Собранный двойной керноотборный снаряд спускают в скважину на колонне бурильных труб, при этом подвижный поршень 8 с уплотнительным элементом 9 защищают находящееся в керноприемной трубе 3 антифрикционное изолирующее вещество от загрязнения буровым раствором. При постановке снаряда на забой конец штока 10 перемещает подвижный поршень 5 в полость керноприемной трубы 3, который вытесняет из керноприемной трубы 3 антифрикционное изолирующее вещество, при этом уплотнительный элемент 9 сдвигается в кольцевую проточку 16 подвижного поршня 8. Антифрикционное изолирующее вещество через открывшийся кольцевой канал между подвижным поршнем 5 и стенками керноприемной трубы 3 перетекает под подвижный поршень 8, освобождая нижнюю часть керноприемника от бурового раствора.

Бурение с отбором керна производят вращением наружного корпуса 1 с промывкой забоя через промывочные каналы 17 и созданием нагрузки на породоразрушающий инструмент 2 частью веса бурильной колонны. По мере выбуривания керн заполняет полость 12 керноприемной трубы 3, перемещая на себе подвижный поршень 5 и вытесняя из полости 12 антифрикционное изолирующее вещество, которое через радиальные каналы 11 и полость наружных каналов 5 поступает в нижнюю часть керноприемника, исключая противоток вытесняемого антифрикционного изолирующего вещества поступающему в керноприемную трубу 3 керну, чем уменьшаются сопротивления перемещению керна в полости 12 и снижается вероятность его заклинки, при этом переменный шаг расположения ярусов отверстий 11, уменьшающийся снизу вверх, выравнивает усилие сдвига поршня 8 на различных расстояниях от входа в керноприемник, поскольку по мере заполнения керноприемной трубы 3 керном нижние радиальные отверстия 11 перекрываются, соответственно уменьшается суммарное сечение верхних радиальных отверстий 11 и увеличивается путь перетока вытесняемого изолирующего вещества, то есть увеличивается гидравлическое сопротивление перетоку. Наличие же тел качения 13 на ребрах треугольного профиля 4 снижает силы трения на контакте ребро-корпус, что предотвращает возможность подклинок керноприемника и его вращения относительно керна.

Снижение сил сопротивления перемещению керна в керноприемнике и возможности подклинок керноприемника обеспечивает повышение выноса и сохранности керна.

Формула изобретения

Двойной керноотборный снаряд, содержащий наружный корпус с породоразрушающим инструментом, в котором на опоре вращения размещена внутренняя керноприемная труба, на внешней поверхности которой выполнены полые ребра треугольного профиля, образующие наружные каналы, сообщающиеся с полостью керноприемной трубы на входе и выходе, закрывающий снизу керноприемную трубу подвижный поршень с уплотнительными элементами и штоком, выступающим ниже кромки породоразрушающего инструмента, и антифрикционное изолирующее вещество в полостях керноприемной трубы и наружных каналов, отличающийся тем, что керноприемная труба снабжена ярусами радиальных отверстий, сообщающих полости наружных каналов с полостью керноприемной трубы по всей длине трубы, при этом ярусы радиальных отверстий расположены с переменным шагом, причем шаг между последующими верхними ярусами меньше, чем между предыдущими, а ребра треугольного профиля снабжены телами качения, которые размещены в завальцованных отверстиях на вершинах ребер и равномерно распределены по их длине.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2