Кернорватель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

00649822

Союз Советских

Социалистических

Республик щи, (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.11.76 (21) 2422587/22-03 с присоединением заявки № (51) М. Кл.з

Е 21В 25/00

Государственный комитет (23) П

23 Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79 по делам изобретений и открытий (53) УДК 622.24.051..52 (088.8) (72) Автор изобретения

Ю. Е. Варсобин (71) Заявитель Московский ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. И. М. Губкина (54) КЕРНОРВАТЕЛЬ

Предлагаемое изобретение относится к области геологоразведочного оборудования, а именно к приспособлениям для отбора керна, применяемым в колонковых снарядах.

Известен кернорватель, включающий корпус и псдпружиненные рычажки, которые врезаются в керн и срывают его (1).

Недостатком этого кернорвателя является ненадежность срыва керна из-за малых усилий прижатия рычажков к керну.

Известен также кернорватель горизонтального типа, включающий корпус, подпружиненные рычажки и узел удержания рычажков в исходном положении (2). Рычажки раскрываются по ходу вращения снаряда при ввинчивании внутренней трубы. Освободившиеся рычажки, рабочие поверхности которых имеют вид зубчатой пилы, прижимаются усилием пружин к керну и срезают его.

Кернорватель имеет равновеликие рычажки, которые должны перепилить керн под усилием пружинок. Однако создание удельного давления, необходимого для эффективного разрушения керна, в данной конструкции затруднительно. Поверхностное же истирание керна приводит к неограниченному росту времени работы механизма и как следствие неприменимости его для практических целей.

Целью изобретения являстся повышение надежности среза керна за счет повышения

5 удельного давления рычажков на керн.

Для этого выполнены с последовательно увеличивающейся длиной и открывающимися против хода вращения кернорвателя, причем длина каждого рычажка определя10 ется по определенной зависимости. При этом рычажки внедряются в керн с усилием, зависящим от,Iîìåíòà вращения, а не от усилия пружин, т. е. самозаклиниваются. Но это условие накладывает ограниче15 ние на размер рычажков.

Действительно, при заданном конструктивном параметре 1 (см. фиг. 1, где l=

=тЛ вЂ” расстояние от оси вращения рычажка до керна) длина рычажка

OA=L =

COS а зависит от угла трения а, который является функцией коэффициента трения rop25 ная порода — материал рычажка. Значения этого угла для различных пород, определенные на специальной установке, колеблются от 30 (гранит) до 40 (глина) градусов. Анализ работоспособности кернорватс649822

55 лей, выпускаемых нашей промышленностью, показывает, что соотношение L u l в приведенных кернорвателях не обеспечивает необходимого угла трения, при котором происходит заклинивание малого рычажка рвателя, не говоря уже о большем.

Этим объясняется их низкая надежность в работе. При выполнении условия (1) внедрение рычажка в породу составляет 2—

3 мм, что нсдостаточно для отрыва керна, а располо>кение увеличивающихся рычажков по вертикали приводит к оставлению значительной части керна на забое (пенек). Поэтому в предлагаемой конструкции увеличивающиеся рычажки расположены в горизонтальной плоскости, а размер их определяется по формуле, выведенной на основании расчетной схемы на фиг. 2

L = gr cos а+1(l+2r) — r cosа, мм, (2) где L — длина рычажка от оси вращения до контакта с керном, мм;

l — расстояние от оси вращения рыча>кка до образующей керна, мм;

r — радиус керна, мм; сс — угол трения, градусы.

На фиг. 1 и 2 представлены расчетные схемы зависимости (1) и (2) соответственно; на фиг. 3 изображен кернорватель в рабочем положении, общий вид; на фиг.

4 — то же, вид сверху.

Кернорватель располагается в корпусе керноприемника или колонковой трубы и скрепляется с ним. Корпус кернорвателя состоит из двух Г-образных половин 1 и 2, стянутых болтами 3. В сверлениях корпуса расположены оси рабочих рычажков 4, причем рычажки выполнены в виде двухплоскостного клина. Рычажки подпружинены пружинами 5 так, что один конец пружины эксцентрично размещен в сверлении оси рычажка, а другой в эксцентричном отверстии резьбовой пробки б. При ввинчивании пробки пружина взводится, а пробка стопорится, например кернением, рычажки стремятся выйти из своих гнезд, образованных окнами в половине 2 корпуса, и прижаться к керну. В кернорвателе имеется устройство удержания рычажков в исходном положении в виде кольца 7, которое в верхнем положении открывает окна и освобо>кдает выход рычажков, а в нижнем закрывает их и предотвращает выход рычажков в процессе бурения. Ход кольца ограничен упорами 8 в корпусе кернорвателя.

Кернорватель работает следующим образом.

Подпру>киненные рычажки 4 укладываются в свои гнезда и закрываются кольцом 7. Производится бурение. После наполнения керном керноприемной трубы кольцо 7 при помощи привода (механического или гидравлического) поднимается и освобождает рычажки 4, которые прижимаются к керну и при вращении снаряда вклиниваются в породу. Заклинивание происходит поочередно, начиная с наименьшего рычажка, так как большие рычажки при контакте с керном не обеспечивают нужного угла трения и скользят. После внедрения меньшего рычажка образуется либо скол керна, либо борозда, в которую попадает следующий рычажок, и так до тех пор, пока не произойдет полный скол керна.

Выполнение рычажков кернорвателя открывающимися против хода его вращения с последовательным увеличением их длины в соответствии с расчетной формулой (2) позволяет осуществить надежное внедрение их в керн. Испытания, проведенные на буровом станке типа ЗИФ-1200 подтвердили безотказную работу кернорвателя.

Формула изобретения

Кернорватель, включающий корпус, подпружиненные рычажки и узел удержания рычажков в исходном положении, отл ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности среза керна за счет повышения удельного давления рычажков на керн, рычажки выполнены с последовательно увеличивающейся длиной и открывающимися против направления вращения кернорвателя, причем длина каждого рычажка определяется по следующей зависимости:

L = Pr cos à+ l(l+ 2r) — r cosa, где L — длина рычажка от оси вращения до контакта с керном, мм;

l — расстояние от оси вращения рычажка до образующей керна, мм;

r — радиус керна, мм; а — угол трения, градусы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 95963, кл. Е 21В 25/00, 1951.

2. Авторское свидетельство СССР № 102992, кл. Е 21В 25/00, 1955.