АГРЕГАТ ДЛЯ РАЗВЕДКИ И РАЗРАБОТКИ ПОДВОДНЫХ ФОРМАЦИЙ Российский патент 1994 года по МПК E21C50/00 

Изобретение относится к геологии и горному делу и может быть использовано для разведки и разработки железомарганцевых конкреций, горизонтальных залежей, расположенных под акваториями морей и океанов.

Известен донный пробоотборник, включающий грузозахватный орган, гибко соединенный с механизмом подвески [1].

Недостатком его является ограниченность использования из-за возможности отбора только рыхлых слабосвязанных грунтов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является пробоотборник донных отложений, включающий колонковую трубу и грузозахватный орган, гибко соединенный с механизмом подвески и установленный с возможностью осевого перемещения вдоль пробоотборника [2].

Недостатком устройства является его низкая эффективность при разведке газогидратных залежей за счет разложения керна гидратов при подъеме на поверхность и выхода свободного газа в акваторию, что снижает достоверность опробования.

Конструкционные особенности предлагаемого агрегата обусловлены задачей эффективного и достоверного пробоотбора залежей под акваторией, в том числе газогидратных.

Это достигается путем призабойного замораживания и соответственно увеличения срока сохранности естественного состояния пробы газогидратов при транспортировании на поверхность.

Отличительными от прототипа признаками изобретения, направленными на решение задачи, является наличие низкотемпературных камер, заполненных хладоагентом.

На фиг.1 показан агрегат в транспортном положении, на фиг.2 - то же, в рабочем положении; на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.2.

Агрегат для разведки и разработки подводных формаций включает пробоотборник 1, колонковую трубу 2, грузозахватный орган 3 и гибкую подвеску - тяговый канат 4. Пробоотборник 1 установлен на колонковой трубе 2 коаксиально с возможностью осевого перемещения и связан с ней гибкими звеньями 5. Колонковая труба 2 содержит в торцах верхнюю камеру 6, канал 7 и нижнюю камеру 8, канал 9 для заполнения хладагентом. Корпус грузозахватного органа 3 выполнен в виде камеры 10, рабочая сторона которой обращена в сторону, противоположную размещению гибкой подвески 4. Рабочая сторона камеры 10 снабжена пилообразной ребордой 11. Корпус снабжен теплообменным элементом 12, перепускной емкостью 13, редукционным клапаном 14 и клапаном для заливки хладагента 15. На гибкой подвеске 4 закреплена размещенная соосно с колонковой трубкой 2 ударная баба 16, звенья 17, 18 шарнирно установлены одним концом на ударной бабе 16, другим - на колонковой трубе 2. Звенья 17, 18 выполнены в виде двух рычагов, концы их связаны между собой шарнирами 19. Колонковая труба 2 выполнена из хладостойкой стали Х18Н10Т. Камеры 6 и 8 в торцах колонковой трубы 2 пневматически связаны с перепускной емкостью 13 посредством редукционного клапана 14. Корпус пробоотборника 1 выполнен из теплоизоляционного материала для предупреждения расхода хладагента 20 на наружное охлаждение воды акватории 21, рыхлых отложений 22 и газогидратной залежи 23. Камеры заполняются жидким азотом при температуре -190^оС. Корпус грузозахватного органа выполнен из теплоизоляционного материала. Теплоизоляционный элемент 12 и реборда 11 выполнены из стали Х18Н10Т. Камера 10 заполнена жидким азотом.

Агрегат работает следующим образом. На плавосновании производится заливка жидким азотом камеры 10 через клапан 15, заполнение камер 6 и 8 через камеру 10 при закрытом редукционном клапане 14 под давлением. Спуск агрегата производится на тяговом канате 4 до момента ослабления его. Затем при сматывании каната 4 с тягой лебедки (не показано) происходит движение ударной бабы 16 вниз; за счет массы грузозахватного органа 3, рычагов, ударной бабе 16, имеющей значительную массу, сообщается равномерно-ускоренное движение с последующим нанесением удара по торцу пробоотборника 1. За счет дополнительного удара пробоотборник 1 погружается на заданную глубину с отбором керна в колонковую трубу 2. Грузозахватный орган 3, совершая поступательное движение вдоль пробоотборника, плотно ложится на поверхность газогидратной залежи 23, пропуская между выступами реборды 11 илы 24, при этом ЖМК 25 остается в пространстве, под теплообменным элементом 12. При спуске агрегата происходит повышение температуры жидкого азота, по меньшей мере до -187^оС, при которой он начинает кипеть. При достижении агрегатом дна автоматически открывается редукционный клапан 14. Газообразный азот из камер 6 и 8 по каналам 7 и 9 поступает в перепускную емкость 13 через редукционный клапан 14. Торцовые части керна, примыкающие к камерам 6 и 8, замораживаются и поддерживаются в мерзлом состоянии до подъема агрегата на плавсредство. Аналогичный процесс происходит в камере 10, из которой газ через редукционный клапан 14 поступает в перепускную емкость 13. ЖМК 25 и илы 24 по внутренней полости, ограниченной ребордой 11, промораживаются, превращаясь в льдопородный монолит, обладающий хорошим сцеплением с внешней поверхностью теплообменного элемента 12 и внутренней поверхностью реборды 11.

Затем производят натяжение каната 4, отрыв керна и грузозахватного органа от пород газогидратной залежи 23 и подъем агрегата на поверхность акватории 21. Хладагент 20, находящийся в камерах 6 и 8, испаряясь, поддерживает в мерзлом состоянии керн и льдопородный монолит внутри грузозахватного органа 3. На плавсредстве осуществляют оттайку керна и монолита с последующим качественным и количественным анализом проб. На плавосновании производится охлаждение перепускной емкости 13 до снижения хладагента. Затем производится переключение редукционного клапана 14 с последующей перекачкой жидкого азота в низкотемпературные камеры 6,8 и 10.

Использование изобретения позволяет вовлечь в разведку и разработку подводные формации Мирового океана.

Использование: при разведке и разработке полезных ископаемых со дна Мирового океана. Сущность изобретения: агрегат для разведки и разработки подводных формаций включает установленный коаксильно на колонковой трубе и связанный с ней гибкими звеньями пробоотборник с грузозахватным органом и гибкую подвеску для связи с грузоподъемным механизмом судна обслуживания. В верхнем и нижнем торцах колонковой трубы выполнены заполненные хладагентом камеры, также в виде камеры, заполненной хладагентом, выполнен грузозахватный орган, рабочая сторона которого размещена противоположно гибкой подвеске и снабжена пилообразной ребордой. Агрегат снабжен ударной бабой, соединенной с колонковой трубой звеньями, шарнирно установленными своими концами на ударной бабе и колонковой трубе, при этом каждое звено выполнено из двух рычагов, концы которых шарнирно связаны между собой. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. АГРЕГАТ ДЛЯ РАЗВЕДКИ И РАЗРАБОТКИ ПОДВОДНЫХ ФОРМАЦИЙ, включающий установленный коаксиально на колонковой трубе с возможностью осевого перемещения и связанный с ней гибкими звеньями пробоотборник с грузозахватным органом и гибкую подвеску для связи с грузоподъемным механизмом судна обслуживания, отличающийся тем, что в верхнем и нижнем торцах колонковой трубы выполнены заполненные хладоагентом камеры, а грузозахватный орган пробоотборника выполнен в виде камеры, заполненной хладоагентом, причем рабочая сторона камеры пробоотборника обращена в сторону, противоположную размещению гибкой подвески. 2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что рабочая сторона камеры пробоотборника снабжена пилообразной ребордой. 3. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен закрепленной на гибкой подвеске и размещенной соосно с колонковой трубой ударной бабой, соединенной с колонковой трубой звеньями, шарнирно установленными одним концом на ударной бабе, а другим - на колонковой трубе, причем каждое звено выполнено из двух рычагов, концы которых шарнирно связаны между собой.