МОРСКОЙ КОЛОНКОВЫЙ ПРОБООТБОРНИК Российский патент 1994 года по МПК G01N1/04 

Изобретение относится к горному делу и геологии и может быть использовано для отбора проб из рыхлых отложений морского дна.

Известно устройство для отбора проб грунта со дна акваторий (а. с. N 920438, кл. G 01 N 1/04), включающее колонковую трубу с поворотным механизмом.

Недостатком известного изобретения является низкая эффективность промышленного использования вследствие невозможности отбора проб с требуемого интервала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является морской колонковый пробоотборник (а. с. N 1500011, кл. Е 21 В 25/18, 1988), включающий колонковую трубу и поворотный механизм, взаимодействующие между собой за счет натяжения каната, закрепленного одним концом на поворотном механизме, а вторым на тяговой лебедке, установленной на плавсредстве.

Недостатком пробоотборника является невозможность отбора проб с требуемого интервала, что существенно снижает эффективность опробования, как процесса.

Цель изобретения - повышение эффективности отбора проб, как процесса за счет выемки проб с требуемого по глубине интервала.

Поставленная цель достигается тем, что пробоотборник содержит колонковую трубу и поворотный механизм, снабженный трехсекционным пустотелым стаканом с возможностью совместного поступательного движения колонковой трубы и стакана в сторону забоя скважины за счет зацепления зубьев, нарезанных на противоположных гранях прямоугольника средней секции стакана, с зубьями шестерни, размещенной в корпусе пробоотборника и приводимой во вращение натяжением каната. Вращательное движение колонковой трубы происходит при поступательном движении стакана за счет косого шлицевого соединения нижней секции стакана с выступами втулки, установленной подвижно в корпусе и снабженной эксцентриковыми зажимами. Требуемого заглубления колонковой трубы можно достичь с помощью регулятора заглубления, выполненного в виде вилочного двухзвенного механизма с разрывной и рабочей осями.

На фиг. 1 показан общий вид пробоотборника с регулятором заглубления, представленного видом А; на фиг. 2 - разрез пробоотборника в момент заглубления колонковой трубы; на фиг. 3 - разрез пробоотборника в момент подъема пустотелого стакана; на фиг. 4 разрезы А-А на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 7 - узел I на фиг. 1.

Морской колонковый пробоотборник включает колонковую трубу 1 с лепестковым клапаном 2 и упорным кольцом 3. В состав поворотного механизма входит корпус 4, пустотелый стакан 5, верхняя секция 6 которого выполнена в виде кольцевого цилиндра, средняя секция 7-в виде прямоугольника, на двух противоположных гранях которого нарезаны зубья 8, а нижняя секция 9-в виде кольцевого цилиндра, наружная поверхность которого снабжена косыми шлицами 10. Кроме того, поворотный механизм содержит две шестерни 11 с зубьями 12 и валами 13, рычаги 14, тросы 15, ковш 16, канат 17, втулку 18 с выступами 19, эксцентриковые зажимы 20, подшипники 21, крышку 22, опорную раму 23. Нижняя торцевая часть каната 17 снабжена регулятором заглубления колонковой трубы, состоящим из вилки 24 с прорезью, пластины 25 с разрывной 26 и рабочей 27 осями. Втулка 18 по отношению к торцовой поверхности корпуса 4 и крышки 22 подшипников 21 конструктивно выполнена утопленной в корпусе для предотвращения трения торца втулки о рыхлые отложения 28. Для предотвращения попадания взвешенных частиц во внутреннюю полость корпуса пробоотборника стакан 5 и втулка 18 снабжены уплотнительными элементами. Кроме того, для снижения трения шлицев 10 о выступы 19 втулка 18 выполнена из бронзы.

Морской колонковый пробоотборник работает следующим образом.

На плавсредстве в зависимости от глубины отбора пробы из рыхлых отложений 28 вилку 24 соединяют с пластиной 25 с помощью разрывной оси 26, при этом рабочая ось 27 не несет нагрузки. Затем пробоотборник поднимают, колонковую трубу 1 выводят в крайнее нижнее положение до упора кольца 3 в торец пустотелого стакана 5, при этом рычаги 14 находятся в крайнем верхнем положении, а стакан-в крайнем нижнем положении. При выводе стакана 5 в крайнее нижнее положение зубья 12 шестерен 11 входят в зацепление с зубьями 8 прямоугольника 7 с сообщением вращения шестерням 11 за счет натяжения каната 17, а затем и тросов 15 и поворота рычагов 14, которые жестко соединены с валами 13. Стакан 5, перемещаясь вниз, входит в зацепление косыми шлицами 10, расположенными на нижней секции 9 с выступами 19 втулки 18. Втулка 18 жестко закреплена в подшипниках 21 с возможностью вращения в горизонтальной плоскости. При вращении втулки 18, в корпусе которой закреплены эксцентриковые зажимы 20, последние приводятся во вращение вокруг собственных осей. За счет смещения осей относительно геометрического центра эксцентрика 20 последние плотно прижимаются к наружной поверхности колонковой трубы 1 с частичным врезанием в корпус трубы выступов эксцентрика. Таким образом, колонковая труба 1 жестко крепится в стакане 5. После этого пробоотборник опускают на канате 17, при этом колонковая труба 1 внедряется на определенную глубину в рыхлые отложения 28, причем рама 23 ложится на поверхность отложений. Канат 17 ослабляют, и рычаги 14 за счет собственной массы перемещаются вниз до нижнего упора корпуса 4 пробоотборника. При этом вращением шестерен 11 стакан 5 перемещается вверх, а шлицы 10 поворачивают втулку 18 в противоположную сторону и высвобождают эксцентриковые зажимы 20 от контакта с колонковой трубой 1. Затем производят натяжение каната 17 и поворот рычагов 14 до верхнего упора корпуса 4 с одновременным заглублением колонковой трубы в рыхлые отложения. Циклы повторяют до момента разрыва оси 26 и ослабления каната 17, что позволяет оператору судить о выходе колонковой трубы на требуемый интервал опробования. После этого производят натяжение каната 17 до упора рабочей оси 27 в основание прорези вилки 24, а затем подъем пробоотборника на плавсредство. Лепестковый клапан 2 препятствует вывалу керна 29 из колонковой трубы 1. На плавсредстве колонковую трубу освобождают от керна 29.

Изобретение позволит производить поиск и разведку месторождений с высокой эффективностью.

Использование: отбор проб из рыхлых отложений морского дна. Существо изобретения: морской колонковый пробоотборник содержит колонковую трубу, лепестковый клапан и упоры, поворотный механизм, состоящий из секций, двух шестерен, механизма подвеса на канате, регулятора заглубления колонковой трубы. 7 ил.

1. МОРСКОЙ КОЛОНКОВЫЙ ПРОБООТБОРНИК, включающий колонковую трубу и поворотный механизм, взаимодействующие между собой за счет натяжения каната, закрепленного одним концом на поворотном механизме, а вторым на тяговой лебедке, установленной на плавсредстве, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности отбора проб за счет выемки проб с требуемого интервала по глубине, поворотный механизм снабжен трехсекционным пустотелым стаканом, верхняя секция которого выполнена в виде кольцевого цилиндра, средняя секция - в виде прямоугольника, на двух противоположных гранях которого нарезаны зубья, а нижняя секция - в виде кольцевого цилиндра, наружная поверхность которого снабжена косыми шлицами, при этом внутри стакана установлена колонковая труба с возможностью поступательного движения совместно со стаканом, корпус пробоотборника снабжен зубьями шестерен, размещенных в корпусе пробоотборника и приводимых во вращение натяжением каната и втулкой установленной подвижно в корпусе и снабженной эксцентриковыми зажимами и выступами, размещенными с возможностью шлицевого соединения нижней секцией стакана с обеспечением вращения колонковой трубы. 2. Пробоотборник по п.1, отличающийся тем, что нижняя торцевая часть каната снабжена регулятором заглубления колонковой трубы, выполненного в виде вилочного двухзвенного механизма с разрывной и рабочей осями.