Кернорватель

 

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано как устройство для захватывания, отрыва и удержания керна в керноприемной трубе. Кернорватель содержит корпус и кернозахватный элемент. Элемент выполнен в виде втулки и установлен с возможностью поворота. В корпусе установлено опорное кольцо с наклонной торцевой поверхностью. Втулка выполнена с параллельными торцами. Внутренняя ее поверхность выполнена в виде конуса и размещена большим основанием конуса на опорном кольце с возможностью радиального, осевого и кругового перемещений относительно опорного кольца. Угол образующей конуса больше или равен углу наклона торцевой поверхности кольца. Повышается надежность захватывания, отрыва и удержания керна любых пород в керноприемной трубе. 1 ил.

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано как устройство для захватывания, отрыва и удерживания керна в керноприемной трубе при бурении скважин. Необходимость данного технического решения состоит в том, что известные кернорватели цангового, рычажного и лепесткового типа имеют ограниченный диапазон применения - только для взятия керна пород определенной твердости. Для отбора керна перемежающихся пород различной твердости применяются комбинированные компоновки кернорвателей различных типов (см. например, Иогансен К.В. Спутник буровика. Справочник. - М.: Недра, 1986, 50 с.), что значительно усложняет конструкцию устройства. Кроме того, при пересечении пород, керн которых можно взять только верхним кернорвателем компоновки, на забое остается столбик керна, равный по меньшей мере высоте кернорвателя, установленного внизу компоновки.

Известен кернорватель, взятый в качестве прототипа, который состоит из корпуса и кернозахватного элемента, выполненного в виде втулки с непараллельными торцами, суженная часть которой шарнирно закреплена в корпусе (см. а.с. СССР 688601, М.Кл2, Е 21 В 25/00).

Недостатком этого кернорвателя является относительная сложность и недостаточная надежность захвата и срыва керна. Усложнение конструкции заключается в шарнирном закреплении втулки, которое трудно выполнить в снарядах малых диаметров, например 59 мм, 46 мм, особенно в двойных колонковых снарядах.

Недостаточная надежность в работе устройства вызвана тем, что расположенные на одном торце верхняя и на другом торце противоположная ей нижняя кромки не могут войти в контакт с керном одновременно, действовать парой и тем самым надежно захватывать керн. На фиг.1, 2 (а.с. 688601), например, нижняя кромка переместилась к оси керна примерно на величину в 1,5 раза большую величины перемещения верхней кромки. В результате нижняя кромка явилась упором, не позволяющим верхней кромке войти в контакт с керном. Кернорвательный элемент в рассматриваемом кернорвателе только по его конфигурации является втулочным, а по кинематике работы это однорычажковый кернорватель, поворот рычага (верхней кромки) в котором ограничен упором нижней кромки в керн.

Заявляемое изобретение направлено на повышение надежности захватывания, отрыва и удержания керна любых пород (за исключением сыпучих и плывунов) в керноприемной трубе. Для решения поставленной задачи предлагается в кернорвателе, содержащем корпус и кернозахватывающий элемент, выполненный в виде втулки и установленный с возможностью поворота, установлено опорное кольцо с наклонной торцевой поверхностью, втулка выполнена с параллельными торцами, внутренняя поверхность втулки выполнена в виде конуса и размещена большим основанием конуса на опорном кольце с возможностью радиального, осевого и кругового перемещений относительно опорного кольца, при этом угол , образующей конуса больше или равен углу наклона торцевой поверхности кольца (). Втулка не закреплена в корпусе и не соединена с опорным кольцом, а размещена свободно, т.е. по сути ее можно назвать плавающей.

Ее перемещение и поворот осуществляются до момента контакта с керном верхней кромкой с двух противоположных сторон.

Выполнение внутренней поверхности втулки в виде конуса и установка ее в корпусе на опорном кольце большим основанием вниз с возможностью свободного перемещения по опорному кольцу и поворота с опорой на верхнюю часть кольца, а также соотношение углов образующей конуса к его оси - и наклона торцевой поверхности кольца - :, являются отличительными признаками заявляемого объекта от прототипа, обеспечивающими выполнение поставленной задачи.

Приведенные отличительные признаки в указанной их совокупности не обнаружены в известных технических решениях, что предполагает соответствие заявляемого объекта критериям новизны и изобретательского уровня.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан кернорватель в разрезе. Кернорватель состоит из корпуса 1 с плотно установленным в нем опорным кольцом 2 с наклонной торцевой поверхностью и кернозахватного элемента, выполненного в виде втулки 3 с параллельными торцами и конусной внутренней поверхностью, выполненной в виде конуса, обращенного основанием вниз.

Цилиндрическая поверхность корпуса в верхней части имеет горизонтальный круговой выступ, образуемый за счет разных диаметральных размеров верхней и нижней частей корпуса.

Снизу к корпусу 1 присоединяется породоразрушающий инструмент 4, а сверху колонковая или керноприемная труба 5. Труба 5 может быть навернута на корпус 1, как показано на чертеже, или же ввернута в него. В последнем варианте корпус 1 может выполняться бесступенчатым, т.к. выступ образуется торцом ввернутой в корпус трубы.

Диаметр отверстия втулки вверху на 1,5-3 мм больше внутреннего диаметра породоразрушающего инструмента (керна). Угол образующей конуса втулки больше или равен углу наклона торцевой поверхности кольца.

Кернорватель работает следующим образом.

При бурении керн входит в конусное отверстие втулки 3 снизу, отталкивает втулку и перемещает ее по наклонной поверхности кольца вверх и в сторону большей высоты опорного кольца с одновременным поворотом ее на опоре о верхнюю часть кольца. Втулка 3 за счет контакта с керном занимает положение, при котором керн проходит через втулку 3 в колонковую (керноприемную) трубу. Предельное положение втулки 3 при перемещении ее и повороте на опоре в верхней части торцевой поверхности опорного кольца - это положение, при котором ее осевая линия будет параллельна осевой линии корпуса 1. Дальнейший поворот ее ограничен кольцевым выступом корпуса 1.

Втулка 3 может иметь наклон только в сторону породоразрушающего инструмента. Тем самым исключается захватывание керна при входе его в кернорватель.

При подъеме бурового снаряда втулка 3 смещается по наклонной поверхности кольца 2, поворачивается за счет силы тяжести вокруг опоры одного своего края "а" о поверхность кольца, упирается в керн верхней кромкой у края "а" и, поворачиваясь далее вокруг упора в керн кромки у края "а", входит в контакт с керном верхней кромкой у края "б" с проскальзыванием нижней кромки у края "а" вниз по наклонной поверхности кольца 2. Далее происходит поворот втулки за счет зацепления ее с керном двумя противоположными краями одной и той же кромки, тем самым обеспечивается двухстороннее захватывание и срыв керна.

Превышение угла над углом исключает соприкосновение с керном нижней кромки втулки у края "б" и отталкивание этого края от керна, в результате втулка работает по принципу самозатягивания плоской шайбы, занимающей положение "перекоса" на цилиндрическом теле.

Эффективность заявленного объекта является следствием его относительно простой, технологичной в изготовлении конструкцией, а также его универсальностью, т. е. пригодностью для отбора керна как мягких, так и твердых пород. Здесь нет необходимости ставить компоновку из двух кернорвателей - рычажного и цангового типов.

Формула изобретения

Кернорватель, содержащий корпус и кернозахватный элемент, выполненный в виде втулки и установленный с возможностью поворота, отличающийся тем, что в корпусе установлено опорное кольцо с наклонной торцевой поверхностью, втулка выполнена с параллельными торцами, внутренняя поверхность втулки выполнена в виде конуса и размещена большим основанием конуса на опорном кольце с возможностью радиального, осевого и кругового перемещений относительно опорного кольца, при этом угол образующей конуса больше или равен углу наклона торцевой поверхности кольца.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для отрыва и удержания керна, представленного породами с низкой прочностной характеристикой и перемежающейся твердостью

Изобретение относится к горному делу, в частности - к устройствам для отрыва и удержания керна - кернователям

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для отрыва и удержания керна - кернорвателям

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для бурения разведочных скважин со съемными керноприемниками без подъема бурильных труб

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для отделения и удержания керна, сформированного при бурении скважин

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано как устройство для захватывания, отрыва и удержания керна в керноприемной трубе при бурении вертикальных, наклонных, горизонтальных скважин

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам для забора проб грунта, например замерзших кусков льда и т.п., и может быть использовано при изучении планет, комет и других небесных тел. Грунтозаборное устройство содержит буровую установку с системой управления и пенетратором, закрепленную на космическом посадочном модуле. На пенетраторе закреплены термоизолированные контейнеры для забора образцов грунта. Буровая установка оснащена датчиком температуры наконечника пенетратора, соединенным с системой управления буровой установкой. Изобретение позволяет повысить качество полученных образцов грунта. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам для забора проб грунта, например замерзших кусков льда и т.п., и может быть использовано при изучении планет, комет и других небесных тел. Ультразвуковое грунтозаборное устройство предназначено для сверления грунта на глубины до 2-х метров со скоростью до 20 мм/мин с целью забора образцов без изменения состава за один проход. Грунтозаборное устройство состоит из ультразвуковой колебательной системы с рабочим инструментом, ультразвукового генератора и системы управления. Ультразвуковой генератор и система управления закреплены на космическом посадочном модуле. На волноводе ультразвуковой колебательной системы установлен каркас, на котором закреплены термоизолированные контейнеры для забора образцов грунта с поворотным механизмом открытия/закрытия, термоаккумуляторы и пассивная система термостабилизации. Ультразвуковая колебательная система оснащена датчиком температуры грунтозаборных контейнеров, соединенным с системой управления грунтозаборного устройства. Выбор размеров каждого последующего элемента ультразвуковой колебательной системы осуществляется из условия обеспечения соответствия с резонансной частотой пьезоэлектрического преобразователя. Изобретение способно обеспечить забор образцов грунта без термического разрушения и испарения летучих компонентов. 6 ил.

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин с отбором керна, а именно к устройствам для отрыва и удержания керна при разборке керноотборного снаряда. Устройство для разделения и фиксации керна при разборке керноотборного снаряда включает верхний обжимной хомут с рукоятками и нижнюю часть. Причем верхний обжимной хомут состоит из звеньев, соединенных между собой шарнирно. Обжимной хомут закрепляется на керноприемной трубе с помощью верхнего винта-стяжки и гайки. Нижняя часть устройства выполнена в виде стягивающегося на поверхности керна нижним винтом-стяжкой и гайкой нижнего обжимного хомута. Нижний обжимной хомут состоит из имеющих спрофилированную внутреннюю поверхность звеньев, соединенных между собой шарнирно. На боковой поверхности звеньев выполнены отверстия с установленными в них винтами-керноломателями. Нижний обжимной хомут соединен с верхним. При разборке многосекционного снаряда и разъединении керноприемной трубы керн разделяется при помощи стягивания винтов-керноломателей. После разделения керна винты докручивают до упора, и они выполняют функцию удержания керна в верхней трубе. Затем докручивают нижнюю стяжную гайку, и керн окончательно фиксируется во внутренней спрофилированной поверхности звеньев нижнего обжимного хомута. Применение данного устройства позволяет значительно упростить процесс разборки керноотборного снаряда. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к горному делу, а именно к устройствам для получения и извлечения керна. Технический результат заключается в повышении надежности, безопасности работы и снижении трудоемкости использования. Секционный керноприемник содержит узел подвески в верхней части, узел отделения керна в нижней части и трубные секции. Узел отделения керна содержит корпус и гильзу, соединенную с верхней частью корпуса. В корпусе размещен комплект кернорвателей. Трубные секции оснащены гильзами в верхней части и соединены между собой и узлом отделения керна байонетными соединениями. Каждое байонетное соединение содержит стопор, две бобышки и два фигурных паза, взаимодействующих с бобышками. Стопор фиксирует байонетное соединение в закрытом положении. Обе бобышки выполнены в виде прямоугольных выступов на проточке в нижней части секции. Фигурные пазы выполнены в стенке гильзы от ее верхнего торца. Каждый фигурный паз включает сквозной горизонтальный элемент, к которому под прямым углом с одной стороны примыкает вертикальный элемент, а с другой стороны - дополнительный сквозной вертикальный элемент. Вертикальный элемент выполнен в виде углубления на внутренней поверхности стенки гильзы. В рабочем положении байонетного соединения каждая из двух бобышек взаимодействует с одним из двух дополнительных сквозных вертикальных пазов. От верхнего торца гильзы выполнена вниз расточка, а на верхнем торце - две канавки. Стопор выполнен в виде разрезного кольца из упругодеформируемого материала. Стопор установлен между уступом проточки в нижней части секции и верхним торцом гильзы. На нижнем торце стопора выполнены три выступа, взаимодействующие с расточкой гильзы. Устройство содержит захват секции в виде патрубка. В нижней части захвата выполнена проточка с двумя бобышками для соединения с гильзой секции. Верхняя часть захвата содержит элементы соединения с грузоподъемным механизмом. Устройство для разрезания и удерживания керна при разборке секционного керноприемника содержит верхний и нижний хомуты и узел разрезания и удерживания керна, расположенный между хомутами. Хомуты состоят из шарнирно соединенных между собой корпусов и створок, фиксируемых в закрытом положении съемными пальцами. Верхний хомут взаимодействует с нижней частью отделяемой секции керноприемника. Нижний хомут взаимодействует с верхней частью нижерасположенной неподвижной секции керноприемника. В корпусе верхнего хомута выполнены два паза, взаимодействующие с бобышками, расположенными на проточке в нижней части отделяемой секции. Узел разрезания и удерживания керна состоит из шарнирно соединенных корпуса и створки. Корпус жестко соединен с корпусами хомутов. В створке закреплен пластинчатый нож, в одной плоскости с которым в корпусе закреплен дугообразный нож. В закрытом положении узла разрезания и удерживания керна обеспечивается смыкание ножей и перекрытие проходного отверстия. Корпус и створка в закрытом положении зафиксированы съемным винтовым соединением. При перемещении из открытого в закрытое положение корпус и створка узла разрезания и удерживания керна взаимодействуют со съемным приводным механизмом. Приводной механизм выполнен в виде шпильки с гайками и штурвалами. На концах шпильки выполнена левая и правая резьба. 2 н.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх