Керноотборный снаряд

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистическик

Республик

< н81 7206

О (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 0904.79 (21) 2750499/22-03 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.0381. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 300381 (51)М. Кд З

Е 21 В 25/00

Государственный комитет

СССР йо делам изобретений н открытий ($3) УДК 622 243 °.64(088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) КЕРНООТБОРНЫЙ СНАРЯД

Я.А. Эдельман, Г.P. Г

В.К. Полшков и В

Всесоюзный ордена Тру научно-исследовательски

Изобретение относится к бурению скважин, а именно, к устройствам для бурения скважин с одновременным отбором керна.

Известны керноотборные снаряды для бурения в геологических условиях, способствующих заклиниванию и дроблению керна, характеризующиеся наличием плотно сидящей в .колонковой трубе гильзы, выполненной иэ двух половин с хромированной и полированной внутренней поверхностью или в виде сплошной пластиковой втулки (11 и(21 .

Однако, в указанных конструкциях не исключается возможность заклинивания керна и оставления его на забое из-эа нечеткой работы кернователя.

С целью повышения эффективности отбора керна в снарядах фирмы лонгир ус- 20 танавливаются специальныв сигнализаторы заклинки, что в сочетании со съемной грунтоноской позволяет оперативно извлечь керн и продолжить бурение, не поднимая колонны буриль-.: ных труб. Применение таких устройств не всегда возможно, особенно в глубоком бурении и при бурении турбобуром, когда затруднена передача сигнала по гидравлическому каналу свя- 30 эи и грунтоноска выполнена несъемной.

Известен также керноотборный снаряд, в, котором, с целью локализации и выноса заклинки из зоны поступления вновь формируемого керна, в колонковой трубе размещены коаксиально две разной длины втулки, подвижные в осевом направлении относительно трубы f37 .

Перенесение опоры заклинки керна со стенки колонковой трубы на стенки втулки, осуществляемое в указанном снаряде, дает определенный эффект, но не устраняет возможность новой заклинки, которая более вероятна, чем первая, так как формирование керна происходит в условиях повышенного зазора между керном и второй втулкой, обнажающейся при перемещении внутренней втулки ° Возможность заклинивания керна сразу при попадании его в трубу большего диаметра практически ограничивает общую длину керна, поднимаемого за рейс, длиной малой втулки. Кроме того, надежность работы рассматриваемого устройства зависит от легкости перемещения втулок относительно друг друга и колонковой трубы, достижение

817206

35 которой является достаточно сложной задачей при наличии в керноприемной камере мелких кусков керна и шлама.

Известен также керноотборный снаряд, содержащий корпус, бурильную головку и керноприемную трубу с керноприемной камерой, причем, на внутренней поверхности камеры имеются эластичные выступы в виде иголочек, предназначенные для снижения трения между стенками камеры и образующимся керном, а также выполняющие роль центраторов керна (4).

Наличие антифрикционных и центрирующих элементов на внутренней поверхности камеры снижают вероятность заклинивания керна.

Но выполнение эластичных выступов в виде стальных иголочек не позволяет добиться полной центровки керна по оси керноприемной камеры: иголочки неравномерно прижимаются к керну, и, тем самым, способствуют прижатию керна к одной из сторон камеры, вызывая перекос кусочков керна и их заклинивание.

Цель изобретения — повышение эффективности отбора керна путем устранения его заклинки и улучшения его центрирования.

Указанная цель достигается тем, что в керноотборном снаряде, эластичные выступы выполнены кольцевыми и имеют в сечении, образованном плоскостью, проходящей через ось керноприемной камеры, форму конуса, вершина которого расположена выше его основания, причем выступы расчленены прорезями на отдельные участки, а также тем, что эластичные выступы выполнены в виде втулок, размещенных в керноприемной камере с возможностью вращения, а во втулках и в керноприемной трубе выполнены радиальные каналы, сообщающие пространства внутри и снаружи керноприемной камеры, причем шаг каналов в керноприемной трубе равен шагу эластичных выступов.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид в разрезе i на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 †.разрез А-A на фиг. 1.

Керноотборный снаряд включает бурильную головку 1, корпус 2, центратор 3, переводник 4 и керноприемную камеру, состоящую из трубы 5, кернорвателя б с упорным кольцом 7, фильтра 8, являющегося одновременно ограничителем продвижения керна вверх, и втулок 9. На втулках 9, вставленных в трубу 5 с небольшим зазором, имеются эластичные выступы 10, имеющие форму конуса и выполненные таким образом, что касательные, проведенные в произвольных точках сечения выступа (например Б и В на фиг. 2) образуют с осью кернопри-

5 !

О

55 бО емной камеры угла, и - по большей мере равные 90 .

На внутренней поверхности в торцах втулок 9 имеются пазы 11 и 12, расчленяющие их на отдельные участки, а на внешней поверхности выступы 13; в трубе 5 для улучшения промывки выполнены отверстия (радиальные каналы) 14. Шаг выступов вдоль оси керноприемной камеры равен шагу радиальных каналов. Втулки размещены в керноприемной камере с возможностью вращения.

Применение предлагаемого устройства целесообразно при отборе керна в трещиноватых породах с высокой перемножаемостью по прочности и большими углами падения пластов, особенно при повышенных требованиях к качеству и количеству поднимаемого керна,. бурение поисковых, разведочных, опорных и уникальных сверхглубоких скважин. При разбуривании пород, воздействие на которые принудительного потока промывочной жидкости нежелательно, применяется труба 5 без отверстий 14, подвеска керноприемной камеры на упорном подшипнике и установка в верхней части камеры дренажного клапана.

Керноотборный снаряд работает следующим образом.

При поступлении керна в керноприемную камеру эластичные выступы 10 прижимаются к внутренней поверхности втулок 9, обеспечивая, благодаря упругости материала .и форме сечения выступа, удержание керна и исключение давления поднятых кусков керна на вновь формируемые, а также центрацию керна. Практически полное прилегание керна к внутренней поверхности керноприемной камеры исключает возможность относительного смещения и расклинки кусков керна. Зазор между втулками 9 и трубой 5 позволяет им свободно проворачиваться относительно снаряда, что обеспечивает неподвижность керна в процессе бурения. Промывка керноприемной камеры, осуществляемая через пазы в фильтре 8 и отверстия в трубе 14, удаляет мелкие куски керна и шлама из керноприежной полости с помощью системы каналов, образуемых пазами 11, 12 и выступами 13 на втулках 9. Удалению шлама способствуют центробежные силы, действующие на его частицы, находящиеся во вращающейся вместе с корпусом снаряда трубе 5. В случае применения закрытой трубы 5 через указанные каналы и клапан.осу-. ществляется дренаж керноприемной камеры, а подвеска камеры на подшипнике исключает вращение трубы 5 и ее зашламование под действием центробежных сил.

Применение устройства повышает эффективность бурения с отбором кер817206 на за счет лучшего его центрирования и исключения предпосылок для его заклинивания (давление вышележащего керна на вновь формируемый и возможность произвольного относительно смещения кусков керна), а также более надежного захвата и удержания керна.

Формула изобретения

20

1. Керноотборный снаряд, содержащий корпус, керноприемную трубу с керноприемной камерой, имеющей на внутренней поверхности антифрикционные и центрирующие эластичные выступы, и бурильную головку, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности отбора керна путем устранения его заклинки и улучшения его центрирования, эластичные выступы выполнены кольцевыми и имеют в сечении, образованном плоскостью, проходящей через ось керноприемной камеры форму конуса, вершина которого расположена выше его основания, причем выступы расчленены прорезями на отдельные участки.

2. Снаряд по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что эластичные выступы выполнены в виде втулок, размещенных в керноприемной камере с возможностью вращения.

3. Снаряд по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что во втулках и в керноприемной трубе выполнены радиальные каналы, сообщающие пространства внутри и снаружи керноприемной камеры, причем шаг каналов в керноприемной трубе равен шагу . эластичных выступов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бюллетень фирмы Лонгир "Q-3

Seriel", Р 3380, 1975.

2. Экспресс-информация, ВНИИТИ, "Техника и технология буровых и гор-. ных разведочных работ", 1976, Р 31, с. 2.

3. Авторское свидетельство СССР

9 63339,.кл. Е 21 В 25/00, 1944.

4. Бергштейн О.Ю. и др. Совершенствование методов и средств отбора керна в Глубоком бурении. М., "Недра", 1977, с. 202-204.