Устройство для захвата керна Советский патент 1984 года по МПК E21B25/00 

00

со

IND

со Изобретение относится к горному делу, к средствам для бурения скважин с отбором керна. Известны устройства для захвата керна, содержащие наружную трубу,, цанковын кернорватель и конусньй упор l . Недостатком этих устройств является низкаянадежность из-за неопре деленности положения кернорвателя при перемещении устройства относительно керна. Более совершенны устройства, где перемещение кернорвателя производит ся принудительно. Известное устройство для захвата керна, содержащее наружную трубу, внутренний керноприемник,-нагнетательную кольцевую полость между на ружной трубой и керноприемником, цанговьш кернорватель, соединение кернорвателя с керноприемником и конусный упор кернорвателя 2J . Однако принудительное перемещение кернорвателя также не обеспечивает надежного захвата керна из-за отсутствия контроля за положением кернорвателя и керна. Цель изобретения - повышение надежности отбора керна посредством получения сигнала о положении керн рвателя и его взаимодействии с керном. Поставленная цель достигается т что в устройстве для захвата керна содержащем наружнук) трубу, внутрен ний керноприемник, нагнетательную кольцевую полость между наружной трубой и керноприемником, цанковый кернорватель, соединение кернорвателя о кериоприемник и конусный упор кернорвателя, последний выпол нен в виде размещенной в кольцевой полости подпружиненной и подвижной относительно наружной трубы дроссе ной втрулки, при этом соединение цангового кернорвателя с керноприе ником выпонеко подвижно-фрикционньм На фиг, 1 показано устройство для захвата керна общий вид, про™ дольный разрез при спуске на забой на фиг. 2 - т/о же, при бурении; на фиг, 3 - то же, при отрыве керна. Устройство для захвата керна вклзочает наружную трубу 1, внутрен ний незращающийся керноприемник 2, коронку 3, переходник 4 с подвесным устройством керноприемника 5, 372 цанговый кернорватель 6, и его конусный упор в виде дроссельной втулки 7 с пружиной 8. Наружная поверхность кернорвателя 6 в верхней части выполнена цилиндрической, а в нижней - конической. Он имеет несколько параллельных продольной оси БЬфезов 9. Вырезы в нижней части имеют открытый конец к нижнему торцу, а в верхней - к верхнему. За счет такого расположения вырезов обеспечивается увеличенная пружинящая способность цилиндрической части кернорвателя, образующей с сопряженными поверхностями керноприемника подвижно-фрикционное соединение, в котором кернорватель удерживается благодаря упругости разрезной стенки цилиндрической части. Втулка 7 имеет внутри коническую поверхность, соответствукнцую конической поверхности кернорвателя. Она установлена подвижно в проточке нижней части кольцевой нагнетательной полости 10. Осевое перемещение втулки в кольцевой полости ограничено кольцевым уступом 11 проточки н коронкой 3. В верхней части наружная труба 1 перекрыта переходником 4 с подвесным устройством 5; обеспе- чивающим соединение керноприемника с переходником и его вращение, а также гидравлическую связь межтрубной кольцевой полости устройства с нагнетательным каналом бурильных труб (не показаны). Устройство работает следующим образом. При спуске бурового снаряда на забой втулки 7 усилием пружины 8 удерживается в верхнем положении и сопрягается своей конической поверхностью с кернорвателем 6 (фиг.1), В конце спуска включают подачу промывочной жидкости в бурильные трубы. Давлением жидкости конусная втулка 7 перемещается вниз, сжи.мая пружину 8, а лепестки кернорвателя стремятся переместиться в сторону продольной оси снаряда5 обжимая нижний конец керноприемника (фиг.2). Между коническими поверхностям; втулки 7 и кернорвателя 6 образуется кольцевая щель 12, площадь поперечного сечения которой меньше площади поперечного сеченяя полости 10. Эта щель создает педравлическоа сопротивление, пропорционально которому изменяется давление промывочной жидкости в трубах. Величина давления определяется на поверхности бурильщиком по манометру и является давлением промывки. Снаряд опускается на забой и включается вращение колонны. При бурении скважины, по мере углубки снаряда в породу, выбуренный керн заходит в кернорватель 6, разжимая его в сторону втулки 7, При этом уменьшается площадь поперечного сечения кольцевой щели 12 и давление жидкости в трубах увеличивается. Величина этого давления определяется на поверхности бурильщиком по манометру. Это рабочее давление при поступле нии керна в керноприемник. Наблюдшая на поверхности за механической скоростью бурения и давлением промывочной жидкости в труба бурильщик может контролировать процесс бурения. Так, например, есл механическая скорость бурения оптимальна для данной породы, а давление жидкости имеет величину рабоче го давления, то бурение осуществля ется успещно и керноприемник заполняется керном. Если механическая скорость бурения увеличилась, а дав ление жидкости снизилось до величины давления промывки, то это гово рит о том, что происходит размыв- ке на и он не поступает в керноприемни Если :ме: кническая скорость бурения резко снизилась, а давление жидкости находятся на уровне рабочего давления, то произошла самозаклинк керка в керноприемнике и керн не поступает в него. Получая такую опе ративную информацию в процессе буре ния, бурильшик имеет возможность следить за наполнением кёрноприемни ка керном и, при необходимости, при нимать меры, обеспечивающие поступл ние керна в керноприемник путем измерения режима бурения. В конце проходки выключается подача промьшочной жидкости в трубы и вращение, снаряду, дается натяжка вверх, вновь включается подача жидкости в трубы и производится подъем снаряда. При снятии давления жидкос ти в трубах . усилием пружины 8 втул ка 7 перемещается вверх до сопряжения конических поверхностей втулки и кернорвателя 6, и обжимает снаружи кернорйатель, который вдавливается в керн. При натяжке снаряда вверх наружная труба 1 с коронкой 3 1и керноприемник 2 приподнимается над забоем, В начале перемещения снаряда кернорватель 6 и втулка 7 не перемещаются вверх, так как кер..норватель вдавлен в керн, а усилия сжатой пр; жины 8 недостаточно для отрыва керна. Соединением кернорвателя с керноприемником, создаваемым силой трения его пружинящей цилиндрической части, обеспечивается перемещение нижнего конца керноприемника относительно кернорвателя. При сопряжении верхнего торца коронки 3 с нижним торцом втулки 7 усилием натяжки снаряда вверх керн отрывается от забоя (см, фиг, 3), Так как коническая поверхность кернорвателя 6 и втулки 7 сопряжены (отсутствует кольцевая щель 12), то при подаче жидкости в трубы на поверхности по манометру наблюдается разное повышение давления. Оно будет выше, чем рабочее давление. Это говорит о том, что керн отобран. Если при натяжке кернорватель 6 не захватит керн, то при перемещении снаряда вверх кернорватель не переместится вниз относительно керноприемника 2 и при подаче жидкости в трубы втулка 7 переместится вниз относительно кернорвателя, образуя кольцевую щель 12 (фиг, 2), При этом на поверхности манометр будет показывать рабочее давление. Если же в полости кернорвателя отсутствует керн, то манометр покажет давление промывки. При неудачной попытке захвата керна продолжают бурение на 10-15 см, после чего срыв керна повторяют, Предлагаемое устройство повьппает надежность отбора керна, обеспечивает повышение качества керна, искючает затраты времени на дополнительные спуско-подъемные операции, связанные с повторным спуском снаряа для извлечения оставленного на забое керна и, в конечном счете, овышает производительность труда ри бурении с целью отбора керна.

Pl/a. /

фиг. 2

(Риг.з

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАХВАТА КЕРНА, содержащее наружную трубу, внутренний керноприемник, нагнетательную кольцевую полость между наружной трубой и керноприемником, цанговьй кернорватель, соединение, кернорвателя с керноприемником и конусньй упор кернорвателя, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности отбора керна посредством получения сигнала о положении кернорвателя и его взаимо- действия с керном, конусный упор кернорвателя выполнен в виде размещенной в. кольцевой полости подпружиненной и подвижной относительно наружной трубы дроссельной втулки, при этом соединение цангового кернорвателя с керноприемником выполнено подвижно-фрикционньм. ш