Пробовідбірник

Реферат: Пробовідбірник містить ударний вузол, що складається з бойка, корпуса і ковадла, жорстко з'єднаного з керноприймальною трубою і встановленого в корпусі з можливістю переміщення відносно нього. Над ударним вузлом розташований поршневий гідродвигун, на штоку поршня якого встановлені захвати для періодичної взаємодії з бойком і перегородкою. Над гідродвигуном розміщений розподільний перехідник з камерою, з'єднаною з джерелом тиску. На бічній поверхні ковадла встановлено підпружинений кільцевий клапан-золотник. UA 76613 U (54) ПРОБОВІДБІРНИК UA 76613 U UA 76613 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі буріння свердловин, а саме - до технічних засобів буріння підводних свердловин на шельфі, і може бути використана для відбору проб ґрунтів у нескельних донних відкладеннях. Відомий пробовідбірник (Применение погружных автономных установок для однорейсового бурения подводных скважин/ Калиниченко О.И., Коломоец А.В., Квашин Е.В. и др.// Обзор ВИЭМС. - М., 1988. - С. 31-33), до якого входить поршневий гідродвигун, встановлений над ударним вузлом, який складається з бойка, з'єднаного з поршнем гідродвигуна, корпуса, верхнього та нижнього ковадл, жорстко зв'язаних з подвійним колонковим набором. Пристрій працює таким чином. При подачі рідини в поршневий гідродвигун бойок здійснює зворотно-поступальний рух і в кінцевих точках траєкторії завдає ударів по ковадлах. Під дією ударів, що передаються на колонковий набір, відбувається його заглиблення в ґрунт і відбір проби. Після закінчення рейсу пробовідбірник витягується зі свердловини судновою лебідкою. Цей пробовідбірник має такий недолік. Його конструкцією не забезпечується промивання вибою свердловини через порожнину внутрішньої труби колонкового набору, оскільки система каналів для циркуляції рідини в пробовідбірнику не дозволяє цього зробити. Таким чином, при застосуванні пробовідбірника при багаторейсовому бурінні по технології, коли він спускається в свердловину на бурильних трубах, перед відбором проби ґрунту неможливо очистити її вибій від породи, яка обсипалася, що призводить до фактичного зниження довжини рейсу і якості проби. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі, що заявляється, є пробовідбірник (Деклараційний патент України № 51070 кл. Е21В 25/18, опубл. 15.11.2002), який містить поршневий гідродвигун і ударний вузол, що складається з бойка, корпусу і ковадла, жорстко з'єднаного з керноприймальною трубою, при цьому шток поршня гідродвигуна виконаний окремо від бойка і на ньому встановлені захвати для періодичної взаємодії з бойком і перегородкою, яка відокремлює гідродвигун від ударного вузла, на бойку і перегородці виконані конічні поверхні, а ковадло і керноприймальна труба встановлені з можливістю переміщення відносно корпусу ударного вузла. Відбір проби ґрунту проводиться таким чином. При роботі гідродвигуна захвати здійснюють зворотно-поступальний рух. В нижньому положенні вони захоплюють бойок, який знаходиться на ковадлі. При підйомі до рівня, коли захвати взаємодіють з перегородкою, бойок звільняється і рухається вниз під дією власної ваги до ковадла та наносить по ньому удар. Під дією ударів, що передаються на керноприймальну трубу, відбувається її заглиблення в фунт. Після закінчення рейсу пробовідбірник витягується зі свердловини судновою лебідкою. Ознаки найближчого аналогу, які збігаються з ознаками корисної моделі, що заявляється: ударний вузол, що складається з бойка, корпуса і ковадла, жорстко з'єднаного з керноприймальною трубою і встановленого в корпусі з можливістю переміщення відносно нього, і розташований над ударним вузлом поршневий гідродвигун, на штоку поршня якого встановлені захвати для періодичної взаємодії з бойком і перегородкою, яка відокремлює гідродвигун від ударного вузла. Цей пробовідбірник має такий недолік. Його конструкцією не забезпечується промивання вибою свердловини через порожнину керноприймальної труби, оскільки система каналів для циркуляції рідини в пробовідбірнику не дозволяє цього зробити. Таким чином, при застосуванні пробовідбірника при багаторейсовому бурінні по технології, коли він спускається в свердловину на бурильних трубах, а не всередині них, перед відбором проби ґрунту неможливо очистити її вибій від породи, яка обсипалася, що призводить до фактичного зниження довжини рейсу і якості проби. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення пробовідбірника, в якому, за рахунок забезпечення перед початком пробовідбору попереднього промивання через порожнину керноприймальної труби вибою свердловини і розмиву породи, яка обсипалася, досягається підвищення якості проби ґрунту. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому пробовідбірнику, який містить ударний вузол, що складається з бойка, корпуса і ковадла, жорстко з'єднаного з керноприймальною трубою і встановленого в корпусі з можливістю переміщення відносно нього, і розташований над ударним вузлом поршневий гідродвигун, на штоку поршня якого встановлені захвати для періодичної взаємодії з бойком і перегородкою, яка відокремлює гідродвигун від ударного вузла, відповідно до корисної моделі, над гідродвигуном розміщений розподільний перехідник з камерою, з'єднаною з джерелом тиску, вхідною порожниною гідродвигуна, зовнішнім простором і порожниною корпуса ударного вузла, отвір камери, з'єднаний безпосередньо з вхідною порожниною гідродвигуна і, через дросельну втулку, з зовнішнім простором, перекритий поршнем, встановленим в камері з можливістю поздовжнього переміщення і з'єднання з цим 1 UA 76613 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 отвором джерела тиску, порожнина корпуса ударного вузла з'єднана з джерелом тиску осьовим каналом з сідлом для клапана, виконаним в поршні, при цьому на бічній поверхні ковадла встановлено підпружинений відносно нього кільцевий клапан-золотник, сідло якого розташовано на корпусі ударного вузла з можливістю переміщення відносно клапана-золотника, нижче сідла в корпусі виконані отвори, а клапан-золотник виконаний з можливістю одночасного з'єднання порожнин керноприймальної труби і корпуса ударного вузла вище сідла за допомогою каналів в ковадлі і відокремлення від них порожнини корпуса під сідлом. Зазначені ознаки складають суть корисної моделі, тому що є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату - підвищення якості проби ґрунту за рахунок забезпечення попереднього промивання через порожнину керноприймальної труби вибою свердловини і розмиву породи, яка обсипалася. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг. 1 показаний загальний вид пробовідбірника, на Фіг. 2 - переріз пробовідбірника по лінії А-А Фіг. 1, на Фіг. 3 - напрям руху рідини в пробовідбірнику, встановленому на вибої, на Фіг. 4 - напрям руху рідини в пробовідбірнику, піднятому над вибоєм, на Фіг. 5 - пробовідбірник при очищенні вибою свердловини потоком рідини і на Фіг. 6 - пробовідбірник при відборі проби ґрунту. До складу пробовідбірника входять розподільний перехідник 1 з камерою 2, кожух 3, корпус 4 гідродвигуна, корпус 5 ударного вузла, перегородка 6, яка відокремлює ударний вузол від гідродвигуна. У камері 2 розподільного перехідника 1 встановлений поршень 7 з осьовим каналом 8 і сідлом 9 для пускового клапана 10. Поршень 7 зафіксований штифтами 11 у своєму верхньому положенні. Камера 2 з'єднана каналом 12 з джерелом тиску, каналом 13 - з зовнішнім простором через дросельну втулку 15 і вхідною порожниною 16 гідродвигуна, а каналом 14 - з порожниною корпусу 5 ударного вузла. Канал 13 перекритий бічною поверхнею поршня 7. В перехіднику 1 розташований канал 17 для відводу рідини з гідродвигуна. Шток 18 гідродвигуна розташований в отворі перегородки 6, який в нижній своїй частині має конічну поверхню 19. На штоку 18 встановлені захвати 20. Бойок 21, якій має конічну головку 22, розміщується в корпусі 5 ударного вузла. Захвати 20 з'єднані з конічною головкою 22 бойка 21. У нижньому перехіднику 23 корпуса 5 ударного вузла з можливістю поздовжнього переміщення встановлено ковадло 24, жорстко з'єднане з керноприймальною трубою 25. На бічній поверхні ковадла 24 встановлений підпружинений кільцевий клапан-золотник 26, сідло 27 якого розташовано на корпусі 5 ударного вузла. Нижче сідла 27 в корпусі 5 ударного вузла виконані отвори 28. Кільцевий клапан-золотник 26 своєю бічною поверхнею перекриває канал 29, що з'єднує порожнини ударного вузла і керноприймальної труби 25. У верхній частині керноприймальної труби 25 встановлено підпружинений зворотний клапан 30, в нижній башмак 31 з кернорвачем 32. Пробовідбірник працює таким чином. Він спускається в свердловину на колоні бурильних труб (не показана), до якої приєднується перехідником 1. При контакті башмака 31 і вибою свердловини спуск закінчується. Перед початком пробовідбору з метою очищення вибою свердловини від породи, яка обсипалася, в бурильну колону подається рідина (Фіг. 3). Промивальна рідина по каналу 12 надходить в камеру 2, далі по осьовому каналу 8, каналу 14 розподільного перехідника 1, кільцевому зазору між кожухом 3 та корпусом 4 потрапляє в порожнину корпусу 5 ударного вузла, звідки по кільцевому зазору між клапаном-золотником 26 і сідлом 27 через отвори 28 подається в кільцевий зазор між стінками свердловини і пробовідбірником. При підйомі пробовідбірника над вибоєм (Фіг. 4) ковадло 24 спирається на нижній перехідник 23 ударного вузла, за рахунок чого зменшується величина зазору між клапаном-золотником 26 і сідлом 27. Внаслідок цього тиск над клапаном-золотником 26 підвищується, і останній, стискаючи пружину, переміщається вниз і відкриває канал 29. Рідина по каналу 29 поступає в порожнину керноприймальної труби 25 та через кернорвач 32 і башмак 31 - на вибій свердловини (Фіг. 5), розмиваючи породу, яка обсипалась. Для відбору проби (Фіг. 6) пробовідбірник опускають на вибій свердловини. В колону бурильних труб (не показана) скидається пусковий клапан 10 (кулька), який сідає в сідло 9 та перекриває осьовий канал 8 поршня 7. Тиск у камері 2 розподільного перехідника 1 підвищується, штифти 11 зрізуються, поршень 7 переміщається в крайнє нижнє положення. При цьому канал 14 перекривається бічною поверхнею поршня 7, а канал 13 відкривається. Таким чином, порожнина корпусу 5 відокремлюється від джерела тиску, і рідина надходить до вхідної порожнини 16 гідродвигуна, який приводиться в дію. В процесі роботи шток 18 здійснює зворотнопоступальний рух, а рідина з гідродвигуна виходить в свердловину через канал 17. При переміщенні штока 18 вгору він захватами 20 за конічну головку 22 піднімає бойок 21 над ковадлом 24 до тієї миті, коли захвати 20 взаємодіють з конічною поверхнею 19 2 UA 76613 U 5 10 15 перегородки 6. При цьому бойок 21 звільняється і під дією власної ваги рухається вниз та завдає удар по ковадлу 24. Під дією цього удару керноприймальна труба 25 заглиблюється в ґрунт, який надходить в її порожнину, віджимаючи в сторони пелюстки кернорвача 32. Рідина з порожнини керноприймальної труби 25 витісняється в свердловину через зворотний клапан 30. При переміщенні штока 18 вниз захвати 20 знову з'єднаються з конічною головкою 22 бойка 21. Після цього цикл роботи повторюється. Параметри гідродвигуна можна підібрати таким чином, щоб на своєму ході вниз шток 18 не наздоганяв бойок 21, а з'єднувався з конічною головкою 22 захватами 20 тільки після нанесення удару. Після закінчення рейсу подачу рідини припиняють. Бурильну колону піднімають, витягуючи керноприймальну трубу 25 з башмаком 31 з ґрунту. При цьому кернорвач 32 утримує в керноприймальній трубі 25 відібрану пробу. Потім пробовідбірник на бурильній колоні піднімають на поверхню. Використання запропонованої корисної моделі дозволяє досягти підвищення якості проби ґрунту за рахунок забезпечення перед початком пробовідбору попереднього промивання через пристрій вибою свердловини і розмиву породи, яка обсипалася. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 Пробовідбірник, що містить ударний вузол, який складається з бойка, корпуса і ковадла, жорстко з'єднаного з керноприймальною трубою і встановленого в корпусі з можливістю переміщення відносно нього, і розташований над ударним вузлом поршневий гідродвигун, на штоку поршня якого встановлені захвати для періодичної взаємодії з бойком і перегородкою, яка відокремлює гідродвигун від ударного вузла, який відрізняється тим, що над гідродвигуном розміщений розподільний перехідник з камерою, з'єднаною з джерелом тиску, вхідною порожниною гідродвигуна, зовнішнім простором і порожниною корпуса ударного вузла, отвір камери, з'єднаний безпосередньо з вхідною порожниною гідродвигуна і, через дросельну втулку, з зовнішнім простором, перекритий поршнем, встановленим в камері з можливістю поздовжнього переміщення і з'єднання з цим отвором джерела тиску, порожнина корпуса ударного вузла з'єднана з джерелом тиску осьовим каналом з сідлом для клапана, виконаним в поршні, при цьому на бічній поверхні ковадла встановлено підпружинений відносно нього кільцевий клапан-золотник, сідло якого розташовано на корпусі ударного вузла з можливістю переміщення відносно клапана-золотника, нижче сідла в корпусі виконані отвори, а клапанзолотник виконаний з можливістю одночасного з'єднання порожнин керноприймальної труби і корпуса ударного вузла вище сідла за допомогою каналів в ковадлі і відокремлення від них порожнини корпуса під сідлом. 3 UA 76613 U 4 UA 76613 U 5 UA 76613 U 6 UA 76613 U 7 UA 76613 U 8 UA 76613 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9