Скважинный пробоотборник Советский патент 1988 года по МПК G01N1/08 

4

сд

Изобретение относится к отбору проб грунта в морских буровых скважинах и может быть использовано для отбора монолитов грунта с целью по- следующего изучения их физико-механических свойств в лабораторных условиях.

Цель изобретения - улучшение условий эксплуатации на основе возмож- ностей использования устройства в различных погодных условиях при одновременном упрощении конструкции за счет автономности узла вдавливания пробоотборника. 1 На чертеже изображен скважинньм пробоотборник перед срабатыванием, разрез.

Скважинный пробоотборник состоит I из обсадной колонны 1 и помещенной I в ее внутреннюю полость керноприем- ;ной трубы 2 с отверстиями 3 для вы- :тесняемой воды. В верхней части кер- :ноприемная труба 2 имеет эластичный ; по ршень 4 с центральным проходным

;отверстием, в которое пропущен полый шток 5 с отверстиями 6 для перетока жидкости у при спуске-подъеме. В нижней части шток 5 снабжен подвижным диском 7, жестко связанным тягами

8, пропущенными через крьппку 9 кер- ноприемной трубы 2, с поджимным ста- :каном 10, В верхней своей части шток 5 имеет емкость 11 с обратными кла панами 12 и подъемным крюком 13„ На верхнем конце обсадной колонны 1 установлен герметичный переводник 14 с Отверстием для шланга гидросиловой установки и устройством для закреп- троса (не показано).

Пробоотборник работает следуюш м образом.

Обсадная колонна 1 одзгшм из известных способов, например с помощью промывки и раскачивания, заглубляет- ся в грунт на глубину3 соответствую- цую условиям устойчивости ствола скважины и пробоотбора. Пробоотборни за крюк 13 подвешивается к тросу лебедки и опускается в скважи1ту. В та- ком состоянии шток 5, подвижной диск 7 и поджимной стакан 10 находятся в верхнем положении, сжимая эластичный порщень 4, что дает возможность свободного перетока жидкости из-под пор невого пространства в надпоршневое через образовавшийся зазор между эластичным поршнем 4 и стенками обсадной колонны 1,.а также через отверстия б штока 5. В момент касания кер- ноприемной трубой 2 забоя скважины движение ее вниз прекращается, в то время как шток 5, емкость 11, поджимной диск 7 и поджимной стакан 10 продолжают двигаться вниз до тех пор, пока емкость 1I не установится на верхнюю поверхность зластичного поршня 4. При этом подвижной стакан 10 ос вобождает поршень 4, эластичньй элемент которого под действием упругих сил и веса емкости 1 прижимается к станкам обсадной колонны 1, герметично перекрывая полости над и под поршнем 4, а отверстия 6 штока 5 помещены в подпоршневое пространство. На верхнюю част.ь обсадной колонны 1 на-; винчивается герметичный переводник 14. Устройство находится в исходном положении непосредственно для взятия пробы. Давление в полостях над и под поршнем 4 одинаковое и равно гидростатическому давлению столба жидкости в скважине.

Для взятия пробы во внутреннюю полость обсадной колонны 1 насосом под давлением подают рабочую жидкость, которая воздействует на рабочие поверхности, площади которых равны сумме площадей верхней крьш1ки емкости 11 и кольцевой части эластичного поршня 4, заключенной между стенками обсадной колонны 1 и емкости 11, и заставляет внедряться керноприемную трубу 2, связанную с поршнем 4, в грунт. Тем самым в пространстве, между cтeнкa и обсадной трубы (колонны) 1, крышкой 9 и поршнем 4 образуется гидроцилиндр, воздействием которого на керноприемную трубу 2, связанную с поршнем 4, формируется узел вдавливания скважинного пробоотборника. Автономность такого узла вдавливания обеспечивает развязку пробоотборника от судна, подвергающегося воздействию качки, и независимость усилия вдавливания от параметров морского волнения и, таким образом стабиль™ ность условий пробоотбора. Одновременно обеспечивается перенос силы ре™ акции грунта вдавливанию пробоотборника на стенки обсадной колонны и компенсация этой силы силой трения и сцепления грунта о стенки обсадной трубы. В процессе пробоотбора вода из керноприемной трубы 2 по мере ее заполнения керном выдавливается через отверстия 3 в верхней крьшзке 9

314

керноприемной трубы 2, через которые пропущены тяги 8, в затрубное пространство. При повьшении давления жидкости в полости под поршнем 4 до определенной величины жидкость из керноприемной трубы 2 через полый шток 5 и клапан 12 поступает в емкость И, сжимая имеющийся в ней воз ДУХ.

О заполнении керноприемной трубы 2 керном свидетельствует резкое возрастание давления жидкости, контролируемое по манометру на борту судна.

Далее осуществляют подъем пробо - отборника. Для этого свинчивают герметичный переводник 14 и соединяют трос пробоотборника с грузоподъемным устройством. При подъеме сначала движется вверх емкость 11, шток 5, под- вижньй диск 7 и подвижной стакан 10 на величину свободного хода штока 5. При этом поджимной стакан 10 сжимает эластичный поршень 4, разгерметизируя изоляцию над и подпоршневого пространства обсадной колонны 1. Сила сжатия поршня 4, а следовательно, величина зазора между поршнем 4 и стенками обсадной колонны 1 пропорциональна силе трения стенок керно- приемника 2 при его извлечении о

грунт. Таким образом, при подъеме.

пробоотборника из скважины удается

избежать поршневого эффекта бпаго- даря уриверсальности работы поршня

при вдавливании и подъеме.

Керноприемная труба 2 поднимается

на палубу судна. Керн извлекается

одним из известных способов.

Формула изобрет ей и я

Скважинный пробоотборник, включающий обсадную колонну, керноприемную

трубу и гидросиловую установку,

отличаюш;ийся тем, что, с целью улучшения условий эксплуатации на основе возможности использования в различных погодных условиях и упрощения конструкции за счет автономности узла вдавливания пробоотборника, Керноприемная труба снабжена крышкой, выполненной с отверстием в центре, расположенным над ней эластичным конусообразным поршнем с центральным отверстием, подвижным полым штоком с закрепленным на его нижнем торце поджимным диском и поджимным стаканом, соединенным тягами с подвижным диском, при этом обсадная труба снабжена установленным в ее верхней части герметичным переводником со штуцером.

Изобретение относится к области инженерной геологии, в частности к скважинным средствам пробоотбора. Цель изобретения - улучшение условий зксплуатации на основе возможностей использования устройства в различных- погодных условиях. Сущность изобретения заключается в том, что за счет автономности узла вдавливания сква- жинного пробоотборника устраняется жесткая связь судна со скважинным пробоотборником. Стенки обсадной колонны являются одновременно гидроци- диндром, формирукяцим-узел вдавливаг ния, И компенсатором силы реакции грунта вдавливанию. I ил. i (Л