Пробоотборник для отбора газовых проб

 

(72) Авторы изобретения

В.В. Бурцев, Г.А. Долгих, H.Ò. Туякбаев и 1 .R. Федоров

*"" .

Е

Казахский политехнический институт им. В.11. !1ейина---. и Центральная геохимическая эксп диция (7! ) Заявители (54) ПРОБООТБОРНИК ДЛЯ ОТБОРА ГАЗОВЫХ 11РОБ

Изобретение относится к технике бурения скважин в мягких породах с последующим отбором газов подпочвенной атмосферы и может быть использовано при поисках месторождений полезных ископаемых.

Известен пробоотборник, содержащий штангу, цилиндрический грунтоприемный стакан, шток с коническим поршнем (наконечником). На наружной поверхности грунтоприемного стакана закреплена полая .трубка для- уменьшения усилия при отрыве образца от забоя скважины (1).

Указанный пробоотборник предназначен для отбора образцов грунта и !

5 принципиально может быть использован для отбора газовых проб. Однако в последнем случае производительность отбора будет низкой; так как газ, содержащийся в грунте, будет отсасы-, 29 ваться лишь через небольшую площадь торца образца, поступающего во внутренний цилиндр. Кроме того известно, 2 что бурение с отбором образцов грунта имеет низкие технико-экономические показатели по сравнению с бурением сплошным забоем.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является пробоотборник для отбора газовых проб, содержащий наконечник, пику, штангу с клиньями и отсасывающим штуцером и вибромеханиэм (2).

Хотя пробоотборник предназначен для углубления в грунт вручную, прин" ципиально его можно применить для отбора газов с большей глубины (35 м), используя для этого вибромеханиэмы (вибраторы, вибромолоты). Известно, что последние являются наиболее эффективным техническим средством бурения неглубоких скважин в мягких породах.

Однако известный пробоотборник при отборе газовых проб из малопроницаемых грунтов (например олины) 8б8432

45 з

55 не может обеспечить высокую производительность. Объясняется это тем, что толщина уплотненного грунта при вибрационном бурении достигает 18-20 мм.

Уплотненный в стенки скважины слой

5 резко снижает проницаемость грунта.

Результаты опытов свидетельствуют что время углубления пробоотборника вибромолотом в плотные глины на глубину 3 м составляет 1-2 мин, а время отбора газовой пробы — 5-7 мин.

Цель изобретения — повышение производительности отбора газовых проб из малопроницаемых грунтов °

ПОставленная цель достигается тем, что пробоотборник для отбора газовых проб, содержащий наконечник, пику, штангу с каналами и отсасывающим штуцером и вибромеханиэмом снабжается ..онусными втулками и установленными на нижней торцевой части штанги разрезными коническими шайбами с режущими кромками, сопряженными с конусными втулками, возможна установка разрезных конических шайб и .

25 на наконечнике.

На фиг.1 представлен пробоотборник в начальный момент заглубления в грунт, продольный разрез; на фиг.2разрез А-А на фиг.l; на фиг.3 — пробоотборник в момент забора газовой пробы.

Ь

Пробоотборник имеет наконечник с осевым каналом 2, который крепится на резьбе к штанге 3. С конусным торцом наконечника сопрягается пика 4, 35 которая цилиндрической частью входит в осевой канал наконечника. В пике выполнены радиальные 5 каналы. В торцевую часть пики эапрессована втулка 6, взаимодействующая с пружиной 40

7, размещенной в цилиндрической полости штанги 3.

С боковой поверхностью наконечника 1 сопрягаются две конусные втулки

8. На конусной поверхности последних размещены раэреэные конические шайбы

9, выполненные из прочного пружинного материала и имеющие острые режущие кромки, Верхний торец штанги 3 приварен к головке 10, имеющей осевой 11 и радиальные 1,2 каналы и резьбу для присоединения к вибровозбудителю буровой установки. В радиальный канал головки вставлен и заварен штуцер 13, с которым соединяется шланг

14 наземной системы пробоотбора.

Пробоотборник под действием виброударных (вибрационных) импульсов, создаваемых вибровоэбудителем (не показано), погружается в грунт. Реакция последнего сжимает пружину 7, обеспечивая плотный контакт пики 4 с наконечником 1. При углублении пробоотборника. разреэные шайбы 9, перемещаясь по конусной поверхности втулок, занимают верхнее (к устью скважины) положение; их поперечный размер равен диаметру наконечника.

Упругость уплотненного слоя грунта обеспечивает плотный контакт последнего с режущими кромками разрезных шайб 9.

После проходки скважины на заданную глубину пробоотборник лебедкой буровой установки приподнимают над забоем.

Устройство работает следующим.образом.

Уплотненный слой грунта, взаимо— действуя с режущими кромками разрезных конических шайб 9, сдвигает последние по конусной поверхности втулок

8 вниз (к забою скважины). Шайбы 9, перемещаясь вниз, своими режущими кромками срезают уплотненный слой грунта со стенок скважины. Толщина последнего равна полуразности диаметров шайб

9, находящихся в нижнем положении (на заплечиках конусных втулок 8) и размеров шайб в верхнем (к устью скважины) положении. Срезаемый грунт располагается в пространстве между стенками скважины и наружной поверхностью конусных втулок 8, способствуя качественной герметизации призабойного пространства скважины. Одновременно с процессом срезания уплотненного грунта пружина 7 выталкивает пику 4, радиальный и осевой каналы последней через штангу 3. Каналы головки 10, штуцер 13 соединяют призабойное пространство скважины с наземной системой пробоотборника

В последней осаждается разряжение, под действием которого газы из призабойного пространства скважины поступают в приемную емкость.

Пробоотборник позволяет в значительной степени восстановить естественную проницаемость пород при отборе проб газа. Объясняется это тем, что величина уплотненного слоя грунта, достигающая при бурении с уплотнением пород (вибрационное, статическим задавливанием) 18-20 мм, уменьшает868432 6

v повышения производительности отбора газовых проб из малопроницаемых грунтов, он снабжен конусными втулками и установленными на нижней торцевой части штанги или наконечнике разрезными коническими шайбами с режущими кромками, сопряженными с кону ными втулками. ся до 5-6 мм при использовании резания (обуривания) уплотненного слоя.

Кроме того, пробоотборник прост по конструкции и заглубляется в грунт вибромеханизмами — наиболее эффективным техническим средством бурения мелких скважин в мягких породах.

Формула изобретения

fc

npn5g

Пробоотборник для отбора газовых проб, содержащий наконечник, пику, штангу с каналами, и отсасывающим штуцером и вибромеханизм, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

¹ 421906, кл. G 01 N 1/04, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

is ¹ 519619, кл. G 01 и 21/22, 1972.