Устройство для отбора многократноориентированного керна Советский патент 1984 года по МПК E21B25/16 

-J

о

ел Ю Изобретение относится к горном делу, к средствам для бурения с отбо ром керна и индикацией его положения пространстве. Известны устройства для отбора многократноориентированного керна, содержащее наружную колонковую трубу и невращающуюся керноприемную трубу с резцами, радиально установленными на внутренней поверхности ее нижнего конца. В процессе бурения керн находится в постоянном контакте с резцами, которые оставляют на нем непрерывные бороздики, одна из которых является маркировочной ij . К недостаткам устройств подобного типа следует отнести возможность раз рушения керна при бурении трещинова1ЫХ пород, а также возможность полом ки резцов при бурении твердых пород Наиболее близким к изобретению яв ляется устройство для отбора много1кратноориентированного керна/ содержащее наружную колонковую трубу с переходником, коронку с конической расточкой, стопорящий узел, внутреннюю продольно подвижную невращающуюся керноприемную трубу с датчиком положения ап.сидсшьной плоскости и цанговьвм кернорвателем, а также маркировочный механизм в виде поршня, связанного с -керноприемной трубой и закрепленного на ней упругодеформируемым дерх :ателем резца 2j . Однако в связи с тем, что диаметр керьа (из-за подработки коронки) и его твердость от рейса к рейсу огут изменяться, то соответственно может г зменяться и х лубина внедрения резца в керн при коитакткровании кернорваГ53ЛЯ с конической расточкой коронки. При этом могут возникнуть следующие олучам; либо сила сспротивления.. воз никающая при перемеудекии резца прегысит его прочностьи он может сломаться (вероятность этого возрастаах при многократысчм накесенин меток за рейс), либо длина метки станет столь малой, что ее трудно будет отличить от царсШины естественного про исхождения. Все это понижает надежность ориен тации керна. Цель изобретения - повьлшение надежности ориентирования керна-. Указанная цель достигается тем, что устройство для отбора многократноориектированного керна, содержащее наружную колонковую трубу с пере ходником, коронку с конической расточкой, стопорящий узел, внутреннюю продольно подаихкную невращающуюся .керноприемную трубу с датчиком положений апсидальной плоскости и цанговый кернорватель, а также маркировочный механизм в- виде поршня, связанного с кевноприемной трубой и закрепленного на ней. упругодеформируемым держателем резца, снабжено копи-, ром в виде втулки с внутренней профилированной поверхностью, имеющей верхний участок с конусностью, совпадающей по направлению с конусностью конической расточки, средний - цилиндрический и нижний - с конусностью равной по величине, но противоположной по направлению конусности конической расточки, при этом копир размещен над конической расточкой, а держатель имеет опорный выступ .для взаимодействия с копиром на пути перемещения по профильной поверхности копира: Наличие копира с профилированной поверхностью, имеющей конические и цилиндрический участки, обеспечивает нанесение маркирующей риски регламентированной длины, при этом направление конусности нижнего участка и опорный выступ на держателе предотвращают поломки резца и лимитируют нагрузку при изгибе держателя. На фиг. 1 показано устройство, общий вид, резрез; на фиг. 2 - положение кернорвателя и маркировочного механизма при выходе опорного выступа на цилиндрический участок копира, разрез; на фиг. 3 - положение кернорвателя и маркировочного механизма после прохождения цилиндрического участка; на фиг. 4 - положение кернорвателя и маркировочного механизма после прохождения копиром нижнего участка; на фиг. 5 - график зависимости усилия внедрени.ч резца в керн от пройденного пути по участкам профильной поверхности (штриховая линиятот же график для прототипа). Устройство содержит внутренюю невращающуюся в процессе бурения керкоприемную трубу 1, которая может перемещаться возвратно-поступательно относительно наружной колонковой трубы 2 с коронкой 3, имеющей над матрицей коническую расточку. С тру-j бой 1 жестко связаны датчик положения апсидальной плоскорти многократного действия 4 и цанговый кернорватель 5, в одной из прорезей которого установлен маркировочный механизм &, состоящий из упругого держателя 7 (например, в виде плоской пружины), . жастко закрепленного на трубе 1 и оснащенного резцом 8 (например, в виде зерна алмаза) и - выше него опорным выступом 9, имеющим возможность контактирования с копиром 10, помещенным выше конической расточки. Верхняя внутренняя часть 11 копира имеет конусность, совпадающую по направлению с конусностью расточки коронки, средняя 12 - вертикальна, а нижняя 13 имеет конусность, равную по величине, но противоположную по направлению конусности расточки. Тру ба 1 соединена подшипниковых узлом 14 с подпружиненным поршнем 15/ кото рый, в свою очередь, соединен подвиж но в аксиальном направлении с пере.ходником 16, последний жестко связан с бурильной колонной (не показана). Пружину поршня поджимает гайка, над которой расположен стопорящий узел 17 в виде инерционного диска. Устройство работает следующим образом. Во время бурения труба 1 -находится в предельном верхнем положении, кернорватель 5 и резец 8 не касаются керна, а упор 9 не контактирует с копиром, для нанесения метки останавливают вращение и повышают расход промывочной жидкости, под давлением которой поршень 15 перемещает трубу .1 вниз. При этом упор 9 еще до захода кернорвателя в коническую расточку коронки входит в контакт с верхней внутренней Ч51стью 11 копира, перемещается по ней и к моменту выхода на вертикальный участок 12 отжимает упругий держатель 7 до касания рез.дом 8 керна (фиг. 2). Причем конусность участка 11 и жесткость держат ля (в том числе, на плече резец выступ) выбраны такими, что, во-пер вых, резец всегда касается керна (при допускаемых отклонениях его ди метра из-за изношенности коронки), во-вторых, усилие прижатия резца к керну заведомо не превосходит определенной величины (фиг. 5), могущей сломать резец. При дальнейшем перемещении высту 9 скользит по вертикальной части 12 копира, а резец проводит на керне метку с усилием прижатия, достигнутым на участке 11. В конце участка 12 кернорватель касается конической расточки коронки. Теперь крИ дальне шем ходе трубы кернорватель начинает прижиматься к керну, вместе с ним прижимается и держатель 7. Но усилие прижатия резца к керну остается прежним .(фиг. 5) , так как выступ 9 начинает скользить по участку 13, имеющему конусность, равную по величине, но обратную по направлению конусности коронки, т,е, насколько сжимается кернорватель, настолько же отходит в его прорези держатель с резцом 8, поэтому глубина погружения последнего в керн остается постоянной. На фиг. 5.штриховой линией показано для сравнения, как увеличивается усилие прижатия в прототипе, не имеющем копира (здесь же видно, кроме того, что длина метки в предлагаемом изобретении больше и величина ее постоянна). В предельном нижнем положении (фиг. 4) керн полностью обжат цанговым кернорвателем, а резец отошел на толщину прорези к конической поверхности расточки. После нанесения метки снижают расход промьявочной жидкости, и труба 1 под действием пружины поршня 15 вращается в исходное положение. При этом резец и упор маркировочного механизма проходят путь ,обратный описанному. Аналогичный цикл нанесения метки повторяется столько раз, сколько меток нужно нанести Предохранение резца маркировочного механизма от поломки и кадежное различие ориентированных меток на боковой поверхности керна позволит повысить ресурс керноориентатора, а также сократить число дорогсстояющих спуско-подъемных операций (в среднем 25 руб. каждаяj на отбор ориентировакного керна, что, в коиечнс;. счете, позыскт производительность бурения.

Фиг. 2

фиг. 5

.

Ф1/1 г. 5

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА МНОГОКРАТНООРИЕНТИРОВАННОГО КЕРНА, СОдер кащее наружную колонковую трубу с переходником, коронку с конической расточкой, стопорящий узел, внутреннюю продольно подвижную невращающуюся керноприемную трубу с датчиком положения апсидальной плоскости и fefC iv «,.« I .:х; цанговым кернорвателем, а также маркировочный механизм в виде поршня, связанного с керноприемной трубой и закрепленного на ней упругодеформируемым держателем резца, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности ориентирования керна, оно снабжено копиром в виде втулки с внутренней профилированной поверхностью, имеющей верхний участок с конусностью, совпадающей по направлению с конусностью конической расточки, средний - цилиндрический и нижний - с конусностью равной по величине, но противоположной по направлению конусности конической расточки, при этом копир размещен над Ф конической расточкой, а держатель (Л имеет опорный выступ для взаимодействия с копиром на пути перемещен.ия по профильной поверхности копира.