Керноориентатор

 

КЕРНООРИЕНТАТОР, содержащий корпус, шарик-отвес, деталь с полостью и группой отверстий для определения положения шарика-отвеса в полости и механизм фиксации шарика, связанньй с корпусом, -подпружиненнь1м подвижным шлицевым соединением, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, полость вьтолнена цилиндрической, шарик имеет диаметр, равный 0,6-0,75 диаметра полости, a оси отверстий для определения положения шарика расположены в плоскости поперечного сечения полости, проходящей через центр шарика в фиксированном положении. «S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(50 Е 21 В 25 16

ГОСУД Т8ЕНН 1Й HOMHTET CCCP /

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3616515/22-03 (22) 06.07.83 (46) 30. 10.84. Бюл. У 40 (72) Л.Г.Шолохов (71) Свердловский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт им .В.В.Вахрущева (53) 622.243.64(088.8) (56) 1. Шамшев Ф.А. Технология и техника разведочного бурения. N, "Недра", 1973, с. 422.

2. Авторское свидетельство СССР

У 911010, кл. Е 21 В 15/16, 1980 (прототип)...SU„„1121389 А (54) (57) КЕРНООРИЕНТАТОР, содержащий корпус, шарик-отвес, деталь с полостью и группой отверстий для определения положения шарика-отвеса в полости и механизм фиксации шарика, связанный с корпусом, подпружиненным подвижным шлицевым соединением, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, полость выполнена цилиндрической, шарик имеет диаметр, равный 0,6-0,75 диаметра полости, а оси отверстий для определения положения шарика расположены в плоскости поперечного сечения полости, проходящей через центр шарика в фиксированном положении.

1 11213

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам для отборакерна и индикации его пространствен-, ного положения.

Ищвестны керноориентаторы, содержащие корпус, датчик положения апси.дальной плоскости и механизм ориентированного маркирования керна (1) .

Однако применение этих керноориентаторов требует проведения дополнительных спускоподъемных операций, что уменьшает производительность буровых работ и повышает их стои" мость.

Более совершенны керноориентаторы позволяющие фиксировать положение керна одновременно с бурением.

Известен керноориентатор, содержащий корпус, шарик-отвес, деталь с полостью и группой отверстий для определения положения шарика-отвеса в полости и механизм фиксации шарика, связанный с корпусом, подпружиненным подвижным шлицевым соединением (2) .

Однако известный керноориентатор не имеет необходимой чувствительности при малых зенитный углах скважины из-за недостаточности массы шарика, прилипания к стенке полости и невозможности размещения в кольцеВой полости ограниченного размера шарика-отвеса большей массы.

Цель изобретения - повышение точности

Указанная цель достигается тем, что в керноориентаторе, содержащем 35 корпус, шарик-отвес, деталь с полостью и группой отверстий для определения положения шарика-отвеса в полости и механизм фиксации шарика, связанный с корпусом, подпружиненным 40 шлицевым соединением, полость выполкена цилиндрической, шарик имеет диаметр, равный 0,6-0,75 диаметра полости, а оси отверстий для определения положения шарика расположены в плоскости поперечного сечения полости, проходящей через центр шарика

s фиксированном положении.

Размещение шарика-отвеса в цилиндрической полости позволяет повысить 50 его чувствительность вследствие зна.чительного увеличения. массы шарика по сравнению с известными конструкциями беэ изменения наружных диаметральных размеров керноориентатора. Кроме того,55 при таком расположении шарика-отвеса исключается наличие "мертвых точек" его зависания в позиции висячего бока

89 1 скважины. Расположение в плоскости поперечного сечения полости, проходящей через центр зафиксированного Шарика-отвеса, дает возможность без раз борки керноориентатора измерить позицию шарика-отвеса, что сокращает затраты времени на снятие отсчета. Это осуществляется щупом глубомера штангенциркуля путем измерения радиального размера от наружной базы отсчета до поверхности шарика-отвеса. Чтобы щуп-глубомер штангенциркуля надежно упирался в поверхность шарика-отвеса, принят оптимальный диаметр шарика, равный 0,6-0,75 диаметра полости.

При уменьшении диаметра возможно соскальзывание щупа-глубомера по поверхности шарика-отвеса, а увеличение диаметра ведет к увеличению его эксцентриситета относительно полости с соответствующим уменьшением точности измерения позиции.

На фиг. 1 изображен предлагаемый керноориентатор, сечение А-А на фиг, 2; на фиг. 2 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез B-В на фиг. 1 (шлицевое соединение деталей).

Керноориентатор состоит иэ корпуса в виде соединенных друг с другом верхнего переходника 1, патрубка 2, среднего переходника 3 и нижнего патрубка 4. К последнему прикреплена шлицевак муфта 5, которая вместе с шлицевым валом 6, нижним переходником 7 и пружикой 8 образует подвижное подпружиненное шлицевое соединение корпуса с механизмом фиксации. Последний выполнен в виде головки 9 на валу 6, расположенной внутри полости

10, детали 11, закрытой сверху крышкой 12 с поджимающей пружиной 13.

Внутри полости 10 размещен шарик-отвес 14 с диаметром, равным 0,6-0,75 диаметра полости.

Деталь 11 имеет группу радиальных отверстий 15 для определения положения шарика-отвеса 14 внутри полости

10. Отверстия 15 расположены своими центрами в плоскости поперечного сечения проходящей через центр ша1 рика 14 в фиксированном положении..

Отверстия 15 размечаются по ходу часовой стрелки 0, 90, 180 и о о

270 (фиг. 2) и перекрываются резио новым плоским кольцом 16, чтобы не попадала грязь внутрь цилиндрической втулки. Нулевая метка M является ориентирующим направлением керноориентатора, которая переносится на

3 11213 керн после подъема оурового снаряда из скважины.

Керноориентатор работает следующим образом.

Перед спуском керноориентатора

5 в скважину необходимо проверить его регулировку. Прежде всего требуется отрегулировать натяг пружины, усилие которой не должно быть меньше удвоенного веса колонкового набора с керном. Затем регулируются технологические торцовые зазоры между шлицевым валом 6 и шлицевой муфтой 5, а также между верхним торцом детали

11 и фланцем крышки 12. Разница между зазорами должна бйть 1,5-2,5 мм с тем, чтобы обеспечить надежность освобождения шарика-отвеса.

При бурении скважины шарик-отвес

14 зажимается между головкой 9 и подпружиненной крышкой 12. Для ориентированного отрыва керна от забоя по окончании рейса производится подъем снаряда с керноориентатором без вращения. При этом возникает усилие, под действием которого происходит дополнительное сжатие пружины 9, взаимное перемещение шлицевой муфты 5 и шлицевого вала 6. В результате этого выбираются зазоры и

30 происходит освобождение шарика-отвеса 14, который свободно перекатывается в позицию лежачего бока скважины. При отрыве керна от забоя скважины происходит мгновенное восстановление первоначальной позиции 35 деталей и шарик-отвес 14 зажимается в положении лежачего бока скважины или в ее апсидальной плоскости.

После подъема на дневную поверх" ность нулевая метка Мо на корпусе керноориентатора (метка, соответствующая нулевому значению шкалы отсчета) переносится на поверхность керна.

Затем без разборки керноориентатора и отсоепинения его от колонкового набора (преаварительно сместив резиновое кольцо 16 с рапиальных отверстий) производят измерение глубины положения шарика-отвеса соответственпо п9о 3 Ьщ, Ьжо ко р дают возможность с помощью несложного пересчета получить угол апсидального

1 направления Хо (это направление, которое проходит через точки касания шарика-отвеса с цилиндрической каме- 55 .рой в позиции лежачего бока скважины и через ее центр). Линейное измерение положения шарика-отвеса с помощью

89 4 щупа-глубомера штянгельциркуля с .точностью О, 05 мм дает возможность значительно повысить точность угловой оценки позиции апсидального направления по сравнению с визуальным отсчетом по шкале.

Формулу для расчета угла апсидального направления Ч: „ (фиг. 2) относительно принятой системы отсчета

Х У (где Х соответствует нулевому с I о о направлению метки О, У, — 90

-Х, -180 а -У вЂ” 270 ) легко полуо о чить, используя принцип сложения векторов по осям координатной системы .

«Ф «, « р °

)(а по п9о h„eo h„o

Откуда

fХa об дом=!ЬО/соь0 i h9î !са390 +

) 1во/ 5180 +/ то/соъ 210= ho 11118о (2)

/Х(я! " 0o / ho /э" по l сур! 1 0 +

+(h f n 80 th„îtein270 h9of Ih2,ãî1, (Ъ) где Ь j, th z(и т.д. модули соответствующих векторов, которые соответствуют абсолютному значению измеРений Ьш h9 и т д

Совместное решение уравнений (2) и (3) дает расчетную формулу чо 1 о ом

ho "що

При расчете Ср д, надо учитывать знаки числителя и знаменателя формулы, которые указывают на принадлежность угла к определенной четверти !

:тригонометрического круга. Угол („ позволяет навести на поверхности керна линию апсидального направления, которая является конечной целью ориентации.керна.

Ф

Применение предлагаемого керноориентатора для отбора ориентированного керна в процессе бурения значительно расширяет область применения кернометрии повьш ает достоверность . этих исследований и сокращает затраты времени на операции разборки и сборки при снятии данных измерения ориентации е

1121389

1121389

4 Фиг. 2 д-В

Ф /Г. 5

Составитель В. Акслер

Редактор С. Лисина Техред Т.Фанта

Корректор С. Черни

Заказ 7 900/24

Тираж 564

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4