Пробоотборник Советский патент 1990 года по МПК G01N1/10 E21B25/18 

Изобретение относится к. техническим средствам бурения мелких скважин, в частности для отбора проб донных отложений при инженерно-геологических исследованиях на шельфе.

Цепь о изобретения является повышение эффективности и надежности работы

На физ . 1 изображен пробоотборник в процессе спуска на дно; на фиг. 2 - то же, в процессе отбора пробы; на фиг, 3 - механизм фиксации лап при спуске пробоотборника; на фиг. 4 - механизм фиксации в процессе отбора пробы.

Пробоотборник содержит колонковую трубу 1 опорный узел в виде подвижного относительно колонковой трубы 1 цилиндра 1 с закренпенными на нем ла-i

нами, которые представляют собой гидроцилиндры 3, жестко закрепленные на цилиндре 2, внутри которых размешены поршни 4, связанные посредством штоков 5 и гибкой связи 6 с опорными башмаками 7. Гибкая связь 6 проходит сквозь осевые отверстия ступенчатых втулок 8, а рабочая полость гидроцилиндра 3 соединена напорной магистралью 9 с полостью 10 высокого давления гидроударника дифференциального действия, который содержит корпус 11 с верхней 12 и нижней 13 наковальнями, распределительный переходник 14, клапанную коробку 15 с цилиндром 16, в котором установлен поршень 17, связанный с бойком 18, имеющим ступенчатую форму и упорное кольцо 19. Клапанная группа гидроударника представOi

со о ю

ьэ

лена впускным 20 и выпускным 21 клапанами, связанными между собой толкателем 22. При этом выпускной клапан 21 подпружинен относительно поршня 17 пружиной 23. Над упорным кольцом 19 ступенчатого бойка 18 (фиг, 3) уста-и новлена подвижная втулка 24 с подпружиненным клапаном 25, которая прижата к упорному кольцу 19 усилием пружины 26. Полость 10 высокого .давления сое- д инена с напорной магистралью 9 пос- Р|едством подпружиненного штуцера 27, а| в полости низкого давления гидроцилиндра размещена возвратная пружина 28. В нижней наковальне 13 установле

ы всасывающий 29 и выхлопной 30 наос ные клапаны, предназначенные для

Создания обратной промывки в колонковом наборе, состоящем из башмака 31 JQ

и; колонковой трубы 1 . Рабочая жидкЪсть подается в гидроударник по нагн|етательному шлангу 32, а спуск и

г|одъем пробоотборника осуществляется

гфузовым тросом 33, связанным с буро-25 по веРхней наковапьне 12. Жесткость

ный в цилиндре 16 снизу, а надлоршн зая полость цилиндра 16 через канал клапанной коробки 15 связана с окру жающей средой. При своем движении вверх поршень 17 сжимает пружину 23 так как впускной 20 и выпускной 21 клапаны, связанные толкателем 22, о таются на месте, удерживаемые давле нием рабочей жидкости на впускной клапан 20. В это время боек 18, зах ватив подвижную втулку 2 упорным кольцом 1У, перемещает ее верх, сжи мая пружину 26. В коние хода вверх поршень 17 наносит удар по выпускно клапану 21, который под действием энергии удара и силы сжатой пружины 23 через толкатель 22 открывает впу ной клапан 20 и neps. крмвает отверстия, в клапанной коробке 15, а переставляет нодви т ую втулку 24 в крайнее верхнее положение, в которо она фиксируется i , дпру-швенными шту церами 27 (фиг. 4), и наносит удар

1 ной лебедкой (не показана).

Пробоотборник работает следующим Образом.

П гред постановкой на дно и гчдро- дарник по нагнетательному шначг- 32 подают рабочую жидкость, KOTOLJ „ ерез каналы распределительного , родника 14, кольцевые зазоры между ф-шипдром 16 и корпусом 11, бойкой, )8 и верхней наковальней 12 попадает ф попость 10 высокого давления гидро- дарника и далее через подпружиненный штуцер 27 и напорную магистраль 9 в рабочие полости гидроцилиндров 3 лап опорного узла. При повышении давления в системе поршни 4 лап ОПОРНОГО узла совместно со штоками совершают перемещение, натягивая при этом Гибкие связи 6 с усилием, величина

0

35

40

пружин клапанов 25 подвижной втулки 24 подбирается таким образом, чтобы скомпенсироват/ величину падения да ления в гидГ УД- |чике в мгчент пе рестановки а-рапа ив 20 и 21, которо составляет от рабочего давле лия в к«ханизме, л обеспечить тем с мым п с олнное давление (при отсутст вии утечек) Б гидроцилиндрах 3 опорного ysj.a. Поскольку впускной клапа 20 открыт, а выпускной 21 закрыт, т рабочая жидкость попадает как в над поршневую, так. и в подпор шневуЪ полости цилиндра 16 и вследствие разн ти площадей поршня 17 сверху и сниз он начинает движение к нижней наковальне 13. В конце хода вниз поршен 17 захватывает выступы выпускного клапана 21 и отрывает его от выпусккоторого через опорные башмаки 7 пе- , ных отверстий клапанной коробки 15,

,.HJ wО/Л

50

редается на ступенчатые втулки 8. Вследствие этого палец каждой из вту- пок 8 входит в гнездо соседней втулки 8, и лапы опорного узла приобретают поперечную жесткость, величина которой будет зависеть от давления рабочей жидкости в гидроцилиндрах. При этом поршни 4 сжимают возвратные пружины 28, накапливая тем самым энергию для возвращения в исходное состояние. По достижении давления запуска гидроударника боек 18 начинает движение вверх, так как в этот момент жидкость давит на поршень 17, размещенвпускной клапан 20 под действием соб ственного веса и скоростного напора рабочей жидкости возвращается в ис- ходное состояние, а боек наносит уда по нижней наковальне. Цикл повторяет ся. Возвратно-поступательное движение бойка 18 используется для создания обратной циркуляции жидкости в колонковой трубе 1 при помощи всасывающего 29 и выхлопного 30 клапано насосного блока, установленных в ниж ней наковальне.

После запуска гидроударника лапы опорного узла раскрыты, напорная ма

-

Q

ный в цилиндре 16 снизу, а надлоршне- зая полость цилиндра 16 через каналы клапанной коробки 15 связана с окружающей средой. При своем движении вверх поршень 17 сжимает пружину 23, так как впускной 20 и выпускной 21 клапаны, связанные толкателем 22, остаются на месте, удерживаемые давлением рабочей жидкости на впускной клапан 20. В это время боек 18, захватив подвижную втулку 2 упорным кольцом 1У, перемещает ее верх, сжимая пружину 26. В коние хода вверх поршень 17 наносит удар по выпускному клапану 21, который под действием энергии удара и силы сжатой пружины 23 через толкатель 22 открывает впускной клапан 20 и neps. крмвает отверстия, в клапанной коробке 15, а переставляет нодви т ую втулку 24 в крайнее верхнее положение, в котором она фиксируется i , дпру-швенными штуцерами 27 (фиг. 4), и наносит удар

0

5

0

пружин клапанов 25 подвижной втулки 24 подбирается таким образом, чтобы скомпенсироват/ величину падения давления в гидГ УД- |чике в мгчент перестановки а-рапа ив 20 и 21, которое составляет от рабочего давле- лия в к«ханизме, л обеспечить тем самым п с олнное давление (при отсутствии утечек) Б гидроцилиндрах 3 опорного ysj.a. Поскольку впускной клапан 20 открыт, а выпускной 21 закрыт, то рабочая жидкость попадает как в над- поршневую, так. и в подпор шневуЪ полости цилиндра 16 и вследствие разности площадей поршня 17 сверху и снизу он начинает движение к нижней наковальне 13. В конце хода вниз поршень 17 захватывает выступы выпускного клапана 21 и отрывает его от выпуск wО/Л

впускной клапан 20 под действием собственного веса и скоростного напора рабочей жидкости возвращается в ис- ходное состояние, а боек наносит удар по нижней наковальне. Цикл повторяется. Возвратно-поступательное движение бойка 18 используется для создания обратной циркуляции жидкости в колонковой трубе 1 при помощи всасывающего 29 и выхлопного 30 клапанов насосного блока, установленных в нижней наковальне.

После запуска гидроударника лапы опорного узла раскрыты, напорная магистраль 9 перекрыта подпружиненными клапанами 25 подвижной втулки 24, а сама втулка 24 зафиксирована относительно корпуса 11 гидроударника подпружиненными штуцерами 27. Пробоотборник готов к работе. Под действием ударных импульсов, генерируемых гидроударником, башмак 31 колонковой трубы 1 внедряется в грунт, формируя колонку пробы. По окончании бурения прекращают подачу рабочей жидкости в гидроударник, давление в полости 10 значи7гельно понижается, открываютвенно перед постановкой пробоотборника на дно повышает надежность его раЈ боты ввиду снижения парусности и

дрейфа опоры. 5

Формула изобретен к,я

1. Пробоотборник, содержащий колон- jg ковую трубу, гидроударник, опорный

узел в виде подвижного относительно . колонковой трубы цилиндра с закрепленными на нем лапами с опорными башма- рами на концах и механизм фиксации ся подпружиненные клапаны,25 подвиж- 15 рабочем положении, о т л и ч а- ной втулки 24, по ршни 4 со штоками 5ю щ и и с я тем, что, с целью повыгидроцилиндров 3 под действием возвратных пружин 28 занимают исходное положение, а лапы опорного узла теряют поперечную жесткость ввиду ослаб- 20 ления натяжения гибких связей 6. При подъеме пробоотборника на грузовом

шения эффективности и надежности работы, каждая лапа выполнена в виде гидроцилиндра, жестко закрепленного - на цилиндре .опорного узла, и набора размещенных в ряд ступенчатых втулок, установленных с возможностью взаимновенно перед постановкой пробоотборника на дно повышает надежность его раЈ боты ввиду снижения парусности и

дрейфа опоры.

Формула изобретен к,я

1. Пробоотборник, содержащий колон- ковую трубу, гидроударник, опорный

шения эффективности и надежности работы, каждая лапа выполнена в виде гидроцилиндра, жестко закрепленного - на цилиндре .опорного узла, и набора размещенных в ряд ступенчатых втулок, установленных с возможностью взаимно

Изобретение относится к техническим средствам бурения мелких скважин и отбора донных отложений и может быть использовано при инженерно-геологических исследованиях на шельфе. Цель изобретения - повышение эффективности и надежности работы. Пробоотборник содержит колонковую трубу, гидроударник, опорный узел в виде подвижного цилиндра с закрепленными на нем лапами и узел фиксации лап. Лапы выполнены в виде гидроцилиндров и набора размещенных в ряд ступенчатых втулок, шток гидроцилиндра соединен с опорным башмаком лапы гибкой связью, пропущенной через осевые отверстия втулок, а рабочая полость гидроцилиндра сообщена с полостью высокого давления гидроударника, а в полости низкого давления гидроцилиндра установлена возвратная пружина. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

30

тросе 33 лапы опорного узла свободно висят вдоль его оси. Перед кантованием пробоотборника на палубу судна 25 нажатием на подпружиненные штуцера 27 освобождают подвижную втулку 24, которая под действием пружины 26 занимает исходное положение, Поспе извлечения из колонкогой трубы пробы пробоотборник снова готов к работе.

Ввиду тогоs что при подъеме пробо- отборттчка лапы не имеют поперечной жесткости, кантование его на палубу судна производят без отсоединения опорного узла, что снижает з атраты времени на спускоподъемные операции, повышает безопасность работ, позволяет использовать пробоотборники, длина которых равна высоте грузовой стрелы о судна без дополнительных средств механизации. Кроме того, перевод опорного узла в рабочее положение непосредст35

(Го зацепления, при этом шток гидроцилиндра соединен с опорным башмаком каждой лапы при помощи гибкой связи, пропущенной через осевые отверстий ступенчатых втулок, рабочая полость гидроцилиндра сообщена с полостью высокого давления гидроударника напорной магистралью, а в полости низкого давления гидроцилиндра установлена возвратная пружина.

i

#