Устройство для отбора ориентированного керна Советский патент 1986 года по МПК E21B25/16 

1

Изобретение относится к горному

делу,

а именйо к геологоразведочному колонковому бурению и предназначено для отбора ориентированного/ керна в наклонных скважинах.

Цель изобретения - повьшениА . достоверности ориентации и уменьшения габаритов.

На фиг. 1 приведено устройство для отбора ориентированного керна, общий вид; на фиг, 2 - разрез по датчику апсидальной плоскости.

Устройство для отбора ориентире- ванного керна состоит из наружной колонковой трубы 1 с коронкой 2 и переходником 3, внутренней трубы 4 ,дпя приема керна, расположенной внутри трубы 1. На нижнем конце трубы 4 расположен механизм 5 для нанесения ориентируклцей метки, вы- полненный, например, в виде подпружиненного резца. Б верхней части трубы 4 размещен датчик 6 апсидальной плоскости и пружина 7.

Датчик 6 апсидальной плоскости содержит полый цилиндр 8 с эксцеит-. ричным грузом 9, установленный на осях 10 и 11 с возможностью свободного вращения. На внутренней по-ц.. верхности цилиндра 8 размещен бланк 12 из металлической фольги. От смещения бланк 12 защищен ножом 13, который расположен строго в плоскости, проходящей через ось датчика 6 и центр тяжести эксцентричного груза 9. Детали 8-13 образуют инди- каторно-регистрирующую часть. По оси датчика апсидальной плоскости 6 размещены пружина 14 и толкатель 15, верхний конец которого прохо- ,гщт через уплотнение 16.

Пружины 14 и 7, а также толкатель 15 являются элементами привода возвратно -поступательного движения, обеспечивающего согласованное перемещение элементов датчи ка и механизма для нанесения ориентированной метки на керн.

Подпружиненная собачка 17, контактирующая с зубчатой рейкой 18, образуют реечно-храповой механизм, кинематически связывающий привод возвратно-поступательного движения с механизмом нанесения метки в виде отметчика 19, закрепленного упругой пластиной 20 на конце рейки 18.

Хвостовик 21 собачки 17 имеет закругленную форму.

1219780

Зубчатая рейка заканчивается ,, стержнем 22, расположенным в отверстии 23. К стержню 22 прижат пру- яшнный тормоз 24. С диаметрально

5 противоположной зубчатой рейке 18 стороны датчика 6 размещена направляющая плоскость 25 с выемкой 26. Размер выемки соответствует высоте зубьев рейки 18.

10 Пружинный тормоз 24 и направ-; ляющая плоскость 25 с выемкой 26 являются элементами последователь- ного изменения хода отметчика на величину, равную шагу зубьев рейки.

15 Рейка 18 и отметчик 19 расположены на одной образующей с резцом механизма 5.

Устройство для отбора ориентиро- ванного керна работает следующим

20 образом.

Бурение по породе ведется обычным способом с передачей осевой на- грузки через переходник 3 и наружную колонковую трубу 1 на коронку

25 2. В зависимости от конструктивного выполнения устройства внутренняя труба 4 вращается вместе с наружной трубой 1 или остается неподвижной. Для нанесения метки вращение оста-

30 навливают, а подачу промывочной жидкости увеличивают. За счет этого увеличивается перепад давления в промывочном канале верхней части внутренней трубы 4. Под давлением

35 жидкости сжимается пружина 7, и

внутренняя труба 4 смещается вниз. Механизм 5 нанесения ориентирующей метки, входя в конусную часть коронки 2, выдвигает резец, который на-(

40 носит продольную метку на керн.

Одновременно йод действием давления жидкости толкатель 15 смещается вниз, сжимая пружину 14 на фиксированную величину рабочего хода. Воз45 действуя через собачку I7 на нижний зуб рейки 18, толкатель 15 перемещает рейку 18, а вместе с ней пластину 20 и отметчик 19. Отметчик 19 входит внутрь цилиндра 8 и наносит

50 на бланк 12 продольную царапину.

Благодаря грузу 9 и свободному расположению на осях 10 и 11 цилиндр 8 в наклонной скважине всегда расположен так, что нож 13 находится стро5J го в апсидальной плоскости. Таким образом, угловое расстояние на бланке 12 между прорезью от ножа 13 и меткой, нанесенной отметчиком 9,

3

представляет собой апсидапьный угол между апсидальной плоскостью и меткой на керне, нанесенной механиз- мом 5.

После уменьшения подачи промывочной лоидкости до исходного значения давление падает. Пружина 7 поднимает вверх внутреннюю трубу 4, механизм 5 возвращается в исходное положение. Одновременно пружина 14 возвращает в исходное положение толкатель 15, который проходит через уплотнение 16. При подъеме вверх толкателя 15 собачка 17 контактирует с рейкой 18, а ее хвостовик 21 - с направлякнцей плоскостью 35. Рейка 18 и ее стержень 22, расположенный в отверстии 23, вместе с пластиной 20 и отметчиком 19 перемещаются вверх. Когда хвостовик 21 достигает выемки 26 собачка 17, которой до этого приходилось преодолевать трение, создаваемое тормозом 24, сжимает свою прузки- ну и, смещаясь по наклонной плоскости зуба, выходит из зацепления с рейкой 18, которая останавливается. При дальнейшем движении вверх собачка

17под действием пружины вновь вхо- дит в зацепление с рейкой 18 на следующем зубе. Таким образом рейка

18и отметчик 19 по окончании возвратного хода вверх толкателя 15 будут находиться на длину одного зуба ниже, чем в исходном положении.

После определенного технологией интервала бурения цикл повторяется. При этом длина метки, наносимой от19780

метчиком 19 на бланке 12, каждый раз будет на длину одного шага между зубями рейки 18. Это позволяет после окончания бурения

с и подъема керна определить положение каждой метки на керне относительно апсидальной плоскости по извлеченному из датчика апсидальной плоскости 6 бланку 12.,

10 Использование предлагаемого уст-; ройства для отбора ориентирдванного керна по сравнению с известным обеспечивает увеличение в несколько раз степени многократности действия,

J5 так как число зубьев храпового механизма и длина цилиндра практически ничем не ограничены и абсолютно не зависят от диаметра датчика; повышение надежности работы :за счет

20 устройства в условиях малых габаритов применения деталей достаточной прочности и существенного . упрощения кdнcтpyкции в целом; точности определения положения ап25 сидальной плоскости за счет применения более чувствительной системы в i виде цилиндрического отвеса и информативности кернового материала за счёт увеличения степени многократ30

35

ности нанесения меток.

Эскизная проработка конструкции показала, что ее элементы свободно размещаются в габаритах для скважин диаметром 36 мм, что исчерпывает практически применяемый в настоящее время диапазон диаметров алмазного бурения.

k

-э

l

Фиг.1

ВНИИГШ Заказ 1304/43 Тираж 548 Подписное Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 2