Устройство для отбора ориентированного керна

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (5I)M. Кл.

E 21 В 25/16 (22) Заявлено 13. 03. 80 (21} 2894584/22-03 с присоединением заявки J4 (23} Приоритет

Государствснный квинтет

СССР (5З) УДК 622 ° 243.

° 64 (088.8) по данаи изобретений н открытий

Опубликовано 23. 11. 81. Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 23, 11.81 СЗФМЗЫ;: (72) Авторы изобретения

Л.Г.Нолохов, О.В.Ошкордин и А.А.Бодрых

Свердловский ордена Трудового Красно го институт им. В.В.Вахрушева Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР (71} Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА

ОРИЕНТИРОВАННОГО КЕРНА

Изобретение относится к горному делу, к средствам для бурения с отбором керна.

Известны устройства для отбора ориентированного керна, содержащие. трубу с переходником и коронкой, механизм для нанесения метки на керн, и датчик положения ансидальной плоскости (11.

При бурении таким устройством по трещиноватым породам, где возможно смещение отдельных кусков керна, имеет место потеря информации из-за невозможности восстановить первоначальное положение керна по отношению к апсидальной плоскости, которая фиксируется один раз в конце рейса.

Более совершенно устройство, где положение апсидальной плоскости фиксируется многократно по мере углу-бки и поступления керна в трубу.

Такое устройство содержит наружную трубу с переходником и коронкой, внутреннюю керноприемную трубу, связанный с керноприемной трубой механизм для нанесения метки на керн, а также датчик положения апсидальной плоскости с механизмом для многократного нанесения метки и зажимом маркирующего элемента в зазоре между пластиной из мягкого металла и подвижной пятой на подпружиненном штоке (21.

Однако примененные в этом устройто стве механизмы содержат большое количество подвижных друг относительно друга деталей, что в конечном итоге существенно усложняет конструкцию и снижает надежностЬ работы устройства.

Целью данного изобререния является упрощение конструкции и повышение надежности работы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве маркирующий элемент выполнен в виде группы шариков разноного диаметра, шток выполнен с нагнетательным каналом для перемещения шариков с выходом в зазор зажима, 883321 4 а пята зажима и пластина из мягкого металла расположены внутри керноприемной трубы, которая при этом йодпружинена с возможностью предельного смещения относительно наружной трубы.

На фиг.1 изображено устройство, разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Устройство для отбора ориентированного керна включает кулачковую муфту, состоящую иэ верхней полумуфты 1.и нижней полумуфты 2 с уплотнительной манжетой 3 и штоком 4, с закрепленным на нем упорным подшипником S, средний переходник 6 с двумя уплотнительными манжетами 7.Датчик положения апсидальной плоскости содержит шток 8 с пружиной 9, кольцевой пятой 10 и маркирующим элементом 11, размещенным в зазоре между пятой 10 и пластиной 12 из мягкого металла. . Керноприемная труба 13, оснащенная резцом 14, шкалой 15, подшипником скольжения 16 и пружиной 17, разме" щенной под нижней частью 18 среднего переходника 6 в наружной трубе 19, образуют механизм для нанесения метки на керн. На нижнем конце трубы 19 навинчена коронка 20 с кернорвателем 21. В штоке 8 выполнен нагнетательный канал 22, имеющий выход 23 в зазор между:пятой 10 и пластиной 12.

Устройство работает следующим образом.

Маркирующий элемент 11 представля ет собой групПУ шариков, забрасывае-: мых по трубам через канал 22. Каждый шарик имеет диаметр больше предыдущего. При постановке на забой и вращении бурового снаряда верхняя полумуфта 1, упираясь в нижнюю полумуфту 2, вращается относительно нее до тех пор, пока не займет такое положение, при котором кулачки сомкнутся. Через кулачковые полумуфты 1 и 2 на забой передается крутящий момент и осевая нагрузка. При этом нижний конец штока 4 перемещает шток 8, сжимая пружину 9. В результате этого пята 10 переместится вниз.В процессе бурения резец 14 керноприемной трубы

13 наносит на поверхности керна спиральную борозду, что обусловлено . вращением .внутреннней керноприемной трубы 13 под действием сил трения о поверхность кернорвательного коль - ца. В определенный момент времени после выбуривания столбика керна

20

30 ее на величину угла скручивания колонны бурильных труб. Одновременно шток

4 перемещается вверх, освобождая шток

8, который под действием пружины 9 перемещается вверх и прижимает шарик

° 11 (последний из заброшенных в кер55

I необходимой длины (например 0,250 5 м) прекращается бурение и подача промывочной жидкости. Через колонну бурильных труб в устройство забрасывается шарик 11 диаметром 3 мм. Шарик

11 попадает в звзор между пятой 10 и пластиной 12, занимает положение, соответствующее апсидальной плоскости скважины. Снаряд приподнимают над забоем на 5-10 см,в результате чего пята 10 поднимается вверх, шарик 11 впечатывается в пластину.12,оставляя на ней след, соответствующий апсидальной плоскости, далее сжимается пружина 17, керноприемная труба 12 движется вверх, а резец 13 наносит на поверхности керна вертикальную бороздку, ориентированную относительно апсидальной плоскости скважины. После этого процесс бурения продолжается.

В определенные моменты времени цикл ориентации повторяется путем забрасывания шариков большего диаметра (например 6,9 и 12 мм), которые оставляют больший по размеру след и препятствуют повторной отпечатке ранее заброшенных шариков меньшего диаметра. При подъеме снаряда от забоя происходит отсоединение кулачковой полумуфты 1 и от полумуфты 2 и поворот ноориентатор и имеющий наибольший диаметр) к пластине 12..В процессе подъема снаряда кулачковые полумуфты

1 и 2 остаются .разомкнутыми, поскольку возвратно-поступательные движения устройства относительно колонны бурильных труб под действием сил трения и инерции ограничиваются асимметрично расположенными кулачками полумуфт 1 и 2, что исключает возможность разориентации последнего из шариков 11, После подъема керна на поверхность со шкалы 15 по меткам различного диаметра и пластине 12 снимаются отсчеты для каждого иэ шариков и соотносятся с последовательно извлекаемыми образцами керна, и имеющими вертикальную бороздку, с последующей корректировкой после стыковки увязки керна.

Корректировка отсчетов по отпечаткам производится путем введения

8833 поправки, равной полусумме диаметра шариков, находившихся в кольцевом за-. зоре в момент ориентирования (максимально возможная ошибка) . При этом отсчет по отпечатку меньшего диаметрра не корректируется и определенная по нему линия апсидальных направлений на керне увязывается после стыковки всего керна с линиями апсидального направления, проведенными на других образцах.

Таким образом ориентируется весь керн, полученный в процессе бурения.

Формула изобретения

21 6 плоскости с механизмом для многократного нанесения метки и зажимом маркируюещго элемента в sasope-между пластиной иэ мягкого металла и подвижной пятой на подпружиненном штоке, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения констуркции и повышения надежности работы, маркирующий элемент выполнен в виде группы шариков разного диаметра, шток выполнен с нагнетательным каналом для перемещения шариков, с выходом в зазор зажима, а пята зажима и пластина из мягкого металла расположены внутри керноприемной трубы, которая подпружинена с возможностью продольного смещения относительно наружной трубы.

Устройство для отбора ориентированного керна, содержащее наружную трубу с переходником и коронкой, внутреннюю керноприемную трубу, связанный с керноприемной трубой меха-низм для нанесения метки на керн,а также датчик положения апсидальной

Источники информации, щ принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 34302Э, кл. Е 21 В„49/00, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 28117&.l/22-03, 2s кл; Е 21 В 25/16, 1979 (прототип).