КЕРНООТМЕТЧИК Российский патент 1994 года по МПК E21B25/00 

Изобретение относится к буровой технике, а конкретно к устройствам, предназначенным для определения момента полного опорожнения полости керноприемника при извлечении керна и очистки ее внутренней поверхности.

Известен керноотметчик, выполненный в виде полой крестовины, изготовленный из легкосплавного материала.

Недостатком этих керноотметчиков является то, что при перемещении внутри керноприемной полости они плохо очищают ее стенки. Это затрудняет продвижение керна и снижает его выход.

Известен принятый нами в качестве ПРОТОТИПА керноотметчик, снабженный ножами на наружной поверхности.

Такой керноотметчик, однако, также недостаточно очищает керноприемную полость. Это объясняется тем, что керноотметчик, имеющий маленькие размеры, определяемые диаметром керна, воздействует на стенки керноприемной полости с весьма слабым усилием. Если изготовлять керноотметчик из материала, имеющего большую плотность, он мало перемещается внутри керноприемной полости. А если изготавливать его из материала с малой плотностью, как это обычно делается, чтобы он интенсивнее перемещался в керноприемнике, он воздействует на стенки с небольшим усилием, вследствие чего плохо очищает их.

Известен способ бурения с отбором керна без использования керноотметчика.

При таком способе зачастую не удается получить достаточный вынос керна, так как его продвижению в керноприемнике препятствует слой осадка, накапливающийся на стенках керноприемника в процессе бурения.

Известен принятый нами в качестве ПРОТОТИПА способ бурения с отбором керна с использованием креноотметчика, вообще без отрыва инструмента от забоя или включающий отрыв инструмента от забоя, приподнимание инструмента и спуск его обратно на забой, причем эти операции производят без вращения инструмента.

При таком способе бурения с отбором керна тоже зачастую не удается получить высокий выход керна, т. к. он, практически, не влияет на очистку стенок керноприемника.

Целью изобретения является повышение выхода керна благодаря улучшению очистки стенок керноприемника, путем увеличения силы прижатия ножей керноотметчика к полости керноприемника.

Поставленная цель достигается в керноотметчике тем, что центр тяжести керноотметчика смещен от продольной оси керноотметчика и тем, что объемная плотность керноотметчика превышает плотность промывочной жидкости составляет 0,8-3 г/см³, а также тем, что ножи имеют криволинейную форму, например кольцевую или S-образую.

Поставленная цель в способе бурения с отбором керна с использованием керноотметчика, включающем отрыв инструмента от забоя, приподнимание инструмента и спуск его обратно к забою, достигается тем, что отрыв инструмента, его подъем и спуск обратно на забой ведут при вращения инструмента.

Сопоставительный анализ керноотметчика с прототипом показывает, что заявленный керноотметчик отличается тем, что центр тяжести керноотметчика смещен от продольной оси керноотметчика, и тем, что объемная плотность керноотметчика превышает плотность промывочной жидкости и составляет 0,8-3 г/см, а также тем, что ножи имеют криволинейную форму, например, кольцевую или S-образную.

Сопоставительный анализ способа с прототипом показывает, что заявленный способ бурения с использованием керноотметчика, включающий отрыв инструмента от забоя, приподнимание инструмента и спуск его обратно к забою, отличается тем, что отрыв инструмента, его подъем и спуск обратно на забой ведут при вращении инструмента.

Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявленного технического решения не только с прототипом, но и с другими известными решениями в данной области техники не выявило в них признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Отличительный признак заявленного керноотметчика, заключающийся в том, что центр тяжести керноотметчика смещен от продольной оси керноотметчика, предопределяет увеличенное усилие прижатия ножей керноотметчика к стенке керноприемника на стороне, в которую смещен центр тяжести керноотметчика, что способствует лучшему удалению осадка и облегчает продвижение керна, повышая его выход.

Отличительный признак заявленного керноотметчика, заключающийся в том, что объемная плотность керноприемника превышает плотность промывочной жидкости и составляет 0,8-3 г/см³, обеспечивает нижнее положение керноотметчика в керноприемнике, когда нет осевого перемещения последнего, и перемещение керноотметчика по керноприемнику при небольших и даже сравнительно медленных перемещениях керноприемника.

Отличительный признак заявленного керноотметчика, заключающийся в том, что его ножи имеют криволинейную форму, например, кольцевую или S-образную, обеспечивает лучшую очистку стенки при любом направлении движения керноотметчика, поскольку ножи, проходящие по одному участку стенки, имеют различную кривизну, меняющуюся в пределах длины керноотметчика на противоположную.

Отличительный признак заявленного способа бурения с использованием керноотметчика, заключающийся в том, что отрыв инструмента, его подъем и спуск обратно на забой ведут при вращении инструмента, обеспечивает улучшение очистки стенок керноприемника по всей его окружности, благодаря тому, что во вращающемся керноприемнике керноотметчик в силу инерции будет отставать от вращения инструмента и утяжеленная сторона керноотметчика будет при его возвратно-поступательном движении при подъеме и спуске инструмента, перемещаться не только вверх и вниз, но и вдоль окружности керноприемника.

Таким образом, приведенные отличительные признаки обеспечивают достижение цели изобретения.

Предлагаемый керноотметчик изображен на рисунке, на котором он изображен в аксонометрии.

Керноотметчик выполнен в виде цилиндра 1 с пазами 2 на наружной поверхности 3. Между пазами 2 на наружной поверхности размещены сменные пластины 4, на которых выполнены ножи 5, имеющие S-образную форму. Центр тяжести 6 керноотметчика смещен относительно его центральной оси. Это обеспечено тем, что пазы 2 или имеющиеся в керноотметчике отверстия 7 размещены неравномерно вдоль окружности цилиндра 1 керноотметчика.

Работа керноотметчика и способ бурения с отбором керна с использованием керноотметчика осуществляются следующим образом. Керноотборный инструмент с керноотметчиком, вставленным в керноприемник, спускают на забой и ведут бурение с образованием керна, поступающего в керноприемнике. При бурении, т. е. при вращении инструмента, на стенках керноприемника, в том числе под действием центробежных сил, осаждается и накапливается осадок, препятствующий вхождению керна, что приводит, зачастую, к падению его выхода. В соответствии с заявляемым техническим решением периодически, не прекращая вращения инструмента, производят отрыв инструмента от забоя, подъем его на некоторую величину (в пределах величины захода ведущей трубы на поверхности) и спуск обратно на забой. В силу инерции вращение керноотметчика будет происходить медленнее, чем вращение инструмента, и ножи будут счищать осадок со стенок, причем тем эффективнее, чем больше центр тяжести керноотметчика смещен от оси инструмента, и тем больше при этом будет усилие прижатия ножей, по сравнению с обычным керноотметчиком. При подъеме инструмента керноотметчик остается на месте - на голове керна. А при спуске, опять - таки по инерции, поднимется вверх по керноприемнику (вернее керноотметчик останется на месте в первый момент, когда керноприемник пойдет вниз), а потом, под действием гравитации начнет опускаться, опять таки с отставанием от керноприемника. Поскольку плотность керноотметчика ненамного больше плотности промывочной жидкости, скорости опускания будет невелика, т.е. на единицу длины пути придется значительное число оборотов. Таким образом, керн беспрепятственно поступает в керноприемник, стенки которого очищены от осадка. В результате выход керна повышается. Отрыв инструмента от забоя, подъем его и спуск обратно к забою, не прекращая вращения, периодически повторяют.

По предложенному техническому решению разработаны керноотметчики ряда размеров. Технология бурения с отбором керна с использованием керноотметчика со смещенным центром тяжести, предусматривающая периодические отрывы и опускание инструмента обратно на забой без прекращения вращения инструмента, заложены в инструкции по эксплуатации керноотборного инструмента.

Технологическим преимуществом предложенных технических решений является поддержание чистоты стенок керноприемника, снижение, в результате, сопротивления продвижению керна и, как следствие, повышение выхода керна.

Общественно-полезным преимуществом предлагаемых технических решений является улучшение освещения разреза разведываемых месторождений.

Использование: бурение скважин с устройствами, предназначенными для определения момента полного опорожнения полости керноприемника при извлечении керна и очистки ее внутренней поверхности. Сущность изобретения: керноотметчик выполнен в виде цилиндра 1 с пазами 2 на наружной поверхности 3. Между пазами 2 на наружной поверхности размещены сменные пластины 4, на которых выполнены ножи 5, имеющие S - образную форму. Центр тяжести 6 керноотметчика смещен относительно его центральной оси. Это обеспечено тем, что пазы 2 или имеющиеся в керноотметчике отверстия 7 размещены неравномерно вдоль окружности цилиндра 1 керноотметчика. с целью повышения выхода керна благодаря улучшению очистки стенок керноприемника путем увеличения силы прижатия ножей к плоскости керноотметчика, отрыв инструмента, его подъем и спуск обратно на забой ведут при вращении инструмента. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. КЕРНООТМЕТЧИК, содержащий ножи на наружной поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода керна благодаря улучшению очистки стенок керноприемника путем увеличения силы прижатия ножей к стенкам полости керноприемника, центр тяжести керноотметчика смещен от его продольной оси. 2. Керноотметчик по п.1, отличающийся тем, что объемная плотность керноотметчика превышает плотность промывочной жидкости и составляет 0,8 - 3 г/см. 3. Керноотметчик по п.1, отличающийся тем, что ножи имеют криволинейную форму. 4. Керноотметчик по п.1, отличающийся тем, что ножи имеют кольцевую или S-образную форму.