Пробовідбирач

Пробовідбирач, який включає поршневий пдродвигун і ударний вузол, що складається з бойка, корпусу і ковадла, жорстко з'єднанного з керноприймальною трубою, який відрізняється тим, що шток поршня пдродвигуна виконаний окремо від бойка і на ньому встановлені захвати для періодичної взаємодії з бойком і перегородкою, яка відокремлює пдродвигун від ударного вузла, при цьому на бойку і перегородці виконані КОНІЧНІ поверхні, а ковадло і керноприймальна труба встановлені з можливістю переміщення відносно корпусу ударного вузла Винахід стосується гірничої промисловості, а саме технічних засобів буріння підводних свердловин на шельфі і може бути використаний для відбору проб грунтів у нескельних донних відкладеннях Відомий пробовідбірник (див 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), що включає поршневий пдродвигун, ударний вузол, який складається з бойка, з'єднаного з поршнем пдродвигуна, корпуса, верхнього і нижнього ковадел, жорстко зв'язаних з подвійним колонковим набором Пристрій працює в такий спосіб При подачі рідини в поршневий пдродвигун бойок рухається зворотно-поступально і в кінцевих точках траєкторії руху наносить удари по ковадлах Під дією цих ударів, відбувається заглиблення колонкового набору в ґрунт і відбір проби По закінченні рейса пробовідбірник витягається зі свердловини судновою лебідкою Даний пробовідбірник має наступні недоліки 1 Занурення колонкового набору в ґрунт відбувається під дією ударних навантажень, спрямованих як вгору, так і вниз Таким чином, має місце вібраційний вплив на ґрунт, який порушує його структуру, а, отже, знижує якість проби, що відбирається 2 Оскільки при зануренні в ґрунт пробовідбірник рухається зворотно-поступально, то може відбуватися його відрив від вибою, а це призводить до порушення структури проби, що відбирається 3 Оскільки характер руху бойка на робочому ході визначається подачею приводного насоса, то у випадку нерівномірної подачі і втрат у гідравлічній магістралі (що постійно спостерігається в реальних умовах експлуатації) енергетичні параметри бойка можуть значно відрізнятися від розрахункових Але при експлуатації забивних пробовідбірников, у яких реалізується забивний спосіб занурення керноприймальної труби в ґрунт із частотою ударів у межах 1 Гц, необхідна підтримка енергетичних характеристик бойка на постійному рівні, оскільки тільки в цьому випадку можна точно прогнозувати процес відбору проби, а, отже, і оцінити його тривалість 3 погляду якості проби це є важливим недоліком, оскільки у випадку надмірного заглиблення колонкового набору в ґрунт проба ущільнюється і її структура порушується, а при недостатньому заглибленні проба не завжди може бути використана по призначенню 4 Наявність подвійного колонкового набору приводить до збільшення лобового опору ґрунту і, як наслідок цього, - до утворення ущільненого ядра під пристроєм, що занурюється, а це негативно позначається на якості проби, що відбирається Найбільш близьким аналогом до винаходу, що заявляється, є пробовідбірник установки ПУВБ150 (див Шелковников И Г, Лукошков А В Технические средства подводного разведочного бурения и опробования — Л ЛГУ, 1979 — с 139 141, рис 72, г) Пробовідбірник включає поршневий пдродвигун, ударний вузол, що складається з бой О о ю 51070 конічних поверхонь, дозволяє забезпечити незака, з єднаного з поршнем пдродвигуна, корпуса, лежність руху бойка на робочому ході від роботи верхнього і нижнього ковадел, жорстко зв'язаних з пдродвигуна і створення ударних навантажень, які керноприймальною трубою діють на керноприймальну трубу тільки в одному Пристрій працює в такий спосіб При роботі пнапрямку При такім конструктивному виконанні дродвигуна бойок рухається з во ротно-поступально підйом бойка над ковадлом ударного вузла здійсі наносить удари по ковадлах Під дією ударів віднюється пдродвигуном, шток якого з'єднується з бувається заглиблення керноприймальної труби в бойком захватами в нижньому положенні поршня грунт По закінченні рейса пробовідбірник витягапдродвигуна При ПІДЙОМІ останнього до рівня, ється зі свердловини судновою лебідкою коли захвати взаємодіють з перегородкою, бойок Даний пробовідбірник має наступні недоліки звільняється, рухається під дією власної ваги до 1 Занурення керноприймальної труби в ґрунт ковадла і наносить по ньому удар Таким чином, відбувається під дією ударних навантажень, спряна керноприймальну трубу періодично діють тільки мованих як вгору, так і вниз Таким чином, має ударні навантаження, спрямовані вниз, що дозвомісце вібраційний вплив на ґрунт, який порушує ляє одержати непорушену пробу, оскільки вдаєтьйого структуру, а отже, знижує якість проби, що ся уникнути вібраційного впливу на неї Крім того, відбирається незалежний рух бойка на робочому ході дозволяє 2 Оскільки при зануренні в ґрунт пробовідбірточно прогнозувати процес занурення керноприйник рухається зворотно-поступально, то може відмальної труби в ґрунт, що дає можливість досить буватися його відрив від вибою, а це приводить до точно оцінити час відбору проби заданої довжини порушення структури проби, що відбирається 3 Оскільки характер руху бойка на робочому Установка ковадла і керноприймальної труби з ході визначається подачею приводного насоса, то можливістю переміщення відносно корпуса удару випадку нерівномірної подачі і втрат у гідравлічного вузла дозволяє забезпечити постійний конній магістралі (що постійно спостерігається в реатакт керноприймальної труби з вибоєм, а це позильних умовах експлуатації) енергетичні параметри тивно впливає на схоронність структури матеріалу бойка можуть значно відрізнятися від розрахункопроби, а, отже, і на якість випробування вих Але при експлуатації пробовідбірников, у яких Зазначені ознаки складають суть винаходу, реалізується забивний спосіб занурення керноптому що є необхідними і достатніми для досягненриймальної труби в ґрунт із частотою ударів у меня технічного результату - підвищення якості проб, жах 1 Гц, необхідна підтримка енергетичних харакщо відбираються теристик бойка на постійному рівні, оскільки тільки Суть винаходу пояснюється кресленням, де на в цьому випадку можна точно прогнозувати процес фіг 1 показаний загальний вид пробовідбірника, на добору проби, а, отже, і оцінити його тривалість З фіг 2 - схема розміщення пробовідбірника в бурипогляду якості проби це є важливим недоліком, льній колоні при установці його на вибій, а на фіг З оскільки у випадку надмірного заглиблення керно- схема роботи пробовідбірника в процесі відбору приймальної труби в ґрунт проба ущільнюється і її проби структура порушується, а при недостатньому заДо складу пробовідбірника входять розподільглибленні проба не завжди може бути використана ний переходник 1, кожух 2, корпуса 3 і 4, перегопо призначенню родка 5, яка відокремлює ударний вузол «а» від пдродвигуна «б» До переходнику 1, у якому викоУ винаході, що заявляється, поставлена заданані канали 6 і 7, знизу кріпиться клапанна коробка ча вдосконалення пробовідбірника, у якому, за 8 з циліндром 9 У циліндрі 9 установлений порахунок забезпечення незалежності руху бойка на ршень 10 зі штоком 11, що проходить через переробочому ході від роботи приводного пдродвигуна, городку 5, отвір якої в нижній своїй частині має занурення керноприймальної труби в ґрунт під конічну поверхню 12 Клапанна група складається дією ударів тільки одного напрямку і підтримки з випускного клапана 13, встановленого в клапанпостійного контакту керноприймальної труби з виній коробці 8, впускного клапана 14, пружини 15, боєм, досягається підвищення якості проб, що штовхальника 16, верхнього 17 і нижнього 18 обвідбираються межників, причому хвостовик клапана 13, пружина Поставлена задача вирішується тим, що у ві15 і обмежники 17, 18 розміщені в поршні 10, а домому пробовідбірнику, який включає поршневий штовхальник 16 з'єднує клапана 13 і 14 На штоку пдродвигун і ударний вузол, що складається з 11 розміщаються захвати 19 з направляючою вобойка, корпусу і ковадла, жорстко з'єднаного з керонкою 20 Бойок 21, який має конічну головку 22 рноприймальною трубою, ВІДПОВІДНО до винаходу, для з'єднання з захватами 19, розміщається в коршток поршня пдродвигуна виконаний окремо від пусі 4 ударного вузла «а» У нижньому переходнибойка і на ньому встановлені захвати для періодику 23 корпуса 4 встановлене ковадло 24, з'єднане чної взаємодії з бойком і перегородкою, яка відоз керноприймальною трубою 25, у верхній частині кремлює пдродвигун від ударного вузла, при цьоякої виконано отвір 26, а нижня має башмак 27 з му на бойку і перегородці виконані КОНІЧНІ кернорвателем 28 Втулка 29 для фіксації пробоповерхні, а ковадло і керноприймальна труба відбірника в бурильній колоні встановлена на ковстановлені з можливістю переміщення відносно жусі 2 і з'єднана з перегородкою 5 шпилькою ЗО корпуса ударного вузла Відділення бойка від штока поршня пдродвиПробовідбірник працює в такий спосіб Він гуна й установка на штоку захватів, виконаних з спускається в свердловину всередині колони буможливістю періодичної взаємодії з бойком і перерильних труб При контакті поверхонь втулки 29 і городкою, яка відокремлює пдродвигун від ударнопосадкового кільця бурильної колони спуск закінго вузла, а також виконання на бойку і перегородці чується Після подачі в бурильну колону промивної 51070 дією швидкісного напору рідини і власної ваги, перекриє прохід рідини в клапанну коробку 8 Далі цикл роботи пдродвигуна повторюється При переміщенні поршня 10 вгору, у момент початку стиску пружини 15, захвати 10, взаємодіючи з конічною поверхнею 12 перегородки 5 корпуса ударного вузла «а», відпускають бойок 21, який під дією власної ваги переміщається вниз і наносить удар по ковадлу 24 Під дією удару керноприймальна труба 25 заглиблюється в ґрунт, який надходить у и порожнину, віджимаючи в сторони пелюстки кернорвателя 28 Рідина з порожнини керноприймапьної труби 25 витісняється в свердловину через отвір 26 При цьому верхня частина пробовідбірника тиском рідини переміщається до контакту переходника 23 корпуса 4 з ковадлом 24, що забезпечує постійну висоту скидання бойка 21, а, отже, і стабільну енергію зіткнення бойка 21 з ковадлом 24 Параметри пдродвигуна можна підібрати таким чином, щоб при своєму русі вниз шток 11 поршня 10 не доганяв бойок 21, а з'єднувався з ним захватами 19 тільки після нанесення удару Направляюча воронка 20 при цьому гарантує з'єднання захватів 19 з бойком 21 у випадку їхнього неспіввісного положення При подальшому ПІДЙОМІ поршня 10 пружина 15 продовжує стискуватися до моменту зіткнення Оскільки В процесі відбору проби кожух 2 пеобмежників 17 і 18 Сили удару і стиску пружини 15 реміщається відносно втулки 20, то при повному приводять до перестановки клапанної групи у верзаглибленні керноприймальної труби 25 у ґрунт хнє положення При цьому випускний клапан 13 канал 6 перекривається втулкою 29 Тиск у системі перекриє канал 7, а з'єднаний з ним штовхальнизростає, що є сигналом закінчення рейса При ками 16 впускний клапан 14 підніметься і відкриє цьому подачу рідини припиняють Бурильну колопрохід рідини в клапанну коробку 8 і у верхню пону піднімають на величину рейсового заглиблення, рожнину циліндра 9 Це положення клапанів буде витягаючи керноприймальну трубу 25 з ґрунту зберігатися за рахунок тиску рідини на клапан 13 При цьому кернорватель 28 утримує в ній відібраПісля перестановки клапанів тиск рідини в над- і ну пробу Потім у бурильну колону опускають овеподпоршневой порожнинах циліндра 9 вирівнюршот, який з'єднується з конічною головкою розпоється і поршень 10 почне рухатися вниз під дією дільного переходника 1, і піднімають результуючої сили (оскільки ЙОГО площа зверху пробовідбірник на поверхню більше, ніж знизу) Переміщаючись, поршень 10 Використання запропонованого пробовідбірдосягає положення, при якому нижній обмежник 18 ника дозволяє підвищити якість проб, що відбиравзаємодіє з хвостовиком випускного клапана 13 ються, за рахунок забезпечення незалежності руху При подальшому опусканні поршня 10 пружина 15 бойка на робочому ході від роботи приводного стискується до моменту зіткнення обмежників 17 і пдродвигуна, занурення керноприймальної труби в 18 Сили стиску пружини 15 і удару нижнім обмежґрунт під дією ударних навантажень тільки одного ником 18 по хвостовику випускного клапана 13, напрямку і підтримки постійного контакту кернопповертають його у початкове положення Зміщаюриймальної труби з вибоєм у процесі роботи причись вниз, випускний клапан 13 відкриває канал 7, строю а впускний клапан 14, який опускається вниз під рідини шпилька ЗО зрізується (для цього тиск зрізу вибирається менше пускового тиску пдродвигуна), дозволяючи пристрою вільно переміститися вниз до упора керноприймальної труби 25 у вибій свердловини башмаком 27, при цьому переходник 23 корпуса 4 спирається на ковадло 24 Поршень 10 знаходиться в нижнім положенні, захвати 19 штока 11 з'єднані з бойком 21, що знаходиться на ковадлі 24 Клапанна група знаходиться у початковому стані - випускний клапан 13 відкритий, а впускний 14 закритий Рідина по каналу 6 розподільного переходника 1 і зазору між корпусом 3 і циліндром 9 надходить під поршень 10, який під тиском рідини переміщається вгору, піднімаючи бойок 21 над ковадлом 24 Рідина з верхньої порожнини циліндра 9 через клапанну коробку 8, по канапу 7 і кільцевому зазору між корпусом 3 і кожухом 2 витісняється в порожнину бурильної колони і далі в свердловину Коли поршень 10 займе положення, при якому верхній обмежник 17 стикнеться з випускним клапаном 13 і зупиниться, пружина 15 почне стискуватися Клапанна група залишається у початковому положенні за рахунок тиску рідини на впускний клапан 14 51070 6 27. ФІГ.1 ФІГ.2 51070 Фіг.З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 10