АГРЕГАТ ДЛЯ РАЗВЕДКИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ Российский патент 1994 года по МПК G01N1/04 

Изобретение относится к горной и геологоразведочной технике и может быть использовано при проведении поисково-разведочных работ в морях и океанах.

Известно устройство для отбора проб осадков со дна водоема, содержащее пробоотборник рыхлых отложений грейферного типа, снабженный механизмом закрывания (авторское свидетельство N 842453, кл. G 01 N 1/02, 1981. Устройство не может обеспечить требуемую достоверность опробования, т. е. при его всплытии произойдет разложение газогидратов с выходом свободного газа в акваторию.

Наиболее близким к предлагаемому является пробоотборник донных отложений, включающий пробоотборник рыхлых отложений грейферного типа, снабженный механизмом закрывания, пробоотборник связанных отложений, снабженный колонковой трубой (авторское свидетельство N 1081463, кл. G 01 N 1/10, 1984, Б. И. N 11).

Одним из существенных недостатков известного пробоотборника является низкая надежность работы, не обеспечивающая достоверность опробования газогидратных залежей вследствие разложения газогидратов в керне при подъеме на поверхность и выхода свободного газа в акваторию.

Цель изобретения - расширение области использования за счет отбора проб из донных отложений различного состава, а также повышение достоверности опробования.

Указанная цель достигается тем, что добытый в результате керн газогидрата замораживается непосредственно в забое и транспортируется в замороженном виде на поверхность. Кроме того, извлекается крупнообъемная проба из отложений, перекрывающих газогидратную залежь, что обеспечивает более полную и достоверную геологическую информацию.

Заявляемый агрегат отличается от прототипа тем, что он снабжен надувными понтонами, которые механически связаны с ковшом посредством тяг, колонковая труба снабжена коаксиально установленной низкотемпературной камерой, которая заполняется хладагентом и связана пневматически с понтонами.

Таким образом, устройство соответствует критерию "новизна".

Сопоставительный анализ заявляемого устройства с известными в данной области техническими решениями с целью обнаружения в них признаков, отличающих заявляемый агрегат от прототипа, не выявил решений, обладающих сходными признаками. Это позволяет сделать вывод о соответствии агрегата критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан агрегат в рабочем положении; на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг. 3 - в положении всплытия.

Агрегат для разведки донных отложений включает пробоотборник рыхлых отложений, содержащий корпус 1, надувные понтоны 2, корпуса надувных понтонов 3, штанги 4, шарниры 5, тяги 6, шарниры 7, ковши 8, шарниры 9, патрубки 10, гибкие рукава 11, канал 12, распределительную камеру 13, каналы 14 и 15, радиобуй 16 с источником питания 17, а также пробоотборник связанных отложений 18, снабженный колонковой трубой 19, низкотемпературной камерой 20, хладагентом 21, каналом 22.

Надувные понтоны 2 выполнены их эластичного материала и помещены в корпуса 3 для предупреждения повреждения эластичного материала. Корпуса понтонов 3 жестко закреплены на штангах 4, которые с помощью шарнира 5 соединены с корпусом 1. Кроме того, штанги 4 с помощью шарниров 7 соединены с тягами 6 и ковшами 8. Ковши 8 шарнирами 9 связаны с корпусом 1. Ковши 8 грейферного типа выполнены по меньшей мере в виде четвертой части цилиндра с открытой боковой гранью.

Каналы 14, выполненные в корпусе 1, пневматически связаны с каналами 15 патрубков 10 через гибкие рукава 11, имеющие некоторый запас длины, для компенсации расстояния при повороте штанг 4 при всплытии агрегата. Агрегат снабжен радиобуем 16 с источником питания 17.

Пробоотборник связных отложений 18 снабжен колонковой трубой 19 для приема керна 23 и жестко соединен с корпусом 1 с возможностью осевого совпадения каналов 12 и 22. Колонковая труба 19 установлена коаксиально установленной низкотемпературной камерой 20, заполненной хладагентом 21. В качестве хладагента может быть использован жидкий азот при -190^оС. Корпус пробоотборника 18 и колонковая труба 19 во избежание хрупкого разрушения при низких температурах выполнены из хладостойкой стали типа Х18Н10Т.

Работа агрегата рассматривается на примере отбора проб из газогидратных залежей 24, покрытых слоем илов 25 и расположенных под акваториями 26 морей и океанов. На плавсредстве производят заливку хладагента 21 в камеру 20 через обратный клапан (на чертежах не показан). Затем осуществляют спуск агрегата в водоем при раскрытых ковшах 8 за счет моментов сил, создаваемых массами штанг 4, надувных понтонов 2 и их корпусов 3, превышающих моменты сил, вызванных массой ковшей. Кроме того, агрегат при спуске обладает отрицательной плавучестью, определяемой суммарной массой конструктивных элементов. При достижении пробоотборником 18 дна моря происходит его погружение в газогидратную залежь 24, а ковши 8, оставаясь в открытом состоянии, пройдя слой илов 25, ложатся открытой гранью на поверхность газогидратной залежи. Кроме того, при срабатывании агрегата хладагент 21, находящийся в камере 20, начинает кипеть за счет незначительного повышения температуры в верхних слоях акватории 26. Образовавшийся газ из камеры 20 через каналы 22 и 12 поступает в распределительную камеру 13, из которой по каналам 14 поступает в гибкие рукава 11, а затем по каналам 15 патрубков 10 в внутренние полости надувных понтонов 2. В процессе кипения хладагента происходит замораживание керна 23 в колонковой трубе 19, кроме того, надувные понтоны 2 получают положительную плавучесть. Понтоны 2 поворачивают штанги 4 и тяги 6, обеспечивая при этом захват илов 25 ковшами 8 с одновременным изъятием из газогидратной залежи 24 пробоотборника 18 с последующим полным закрытием ковшей и изоляцией колонковой трубы 19 и нижней торцовой части низкотемпературной камеры 20 внутренней полости, образованной ковшами.

При достижении агрегатов в целом положительной плавучести от отрывается от дна моря и всплывает на поверхность. Затем агрегат обнаруживают по сигналам радиобуя 16, поднимают на плавсредство и извлекают отобранные пробы из ковшей 8 и колонковой трубы 19.

Использование изобретения позволит производить разведку газогидратных залежей с высокой достоверностью при незначительных затратах.

Использование: при проведении поисково-разведочных работ в морях и океанах. Существо изобретения: агрегат для разведки донных отложений включает пробоотборник рыхлых отложений, содержащий корпус, надувные понтоны, штанги, шарниры, тяги, ковши, патрубки, гибкие рукава, распределительную камеру, радиобуй, а также пробоотборник, снабженный колонковой трубой, низкотемпературной камерой, хладагентом. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. АГРЕГАТ ДЛЯ РАЗВЕДКИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ, содержащий корпус, пробоотборник рыхлых отложений в виде грейфера с ковшами, снабженный механизмом закрывания, пробоотборник связных отложений, снабженный колонковой трубой, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования путем отбора проб из донных отложений различного состава, а также повышения достоверности опробования, механизм закрывания ковшей грейфера пробоотборника рыхлых отложений снабжен надувными понтонами со штангами, шарнирно закрепленными в корпусе агрегата, и тягами, шарнирно связанными с ковшами, при этом корпус агрегата снабжен низкотемпературной камерой, а понтоны выполнены из эластичного материала, внутренние полости которых пневматически сообщены с низкотемпературной камерой. 2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что низкотемпературная камера установлена в пробоотборнике связных отложений коаксиально и заполнена жидким хладагентом, при этом колонковая труба и нижняя торцевая часть низкотемпературной камеры размещены внутри грейфера.