Устройство для отбора проб Советский патент 1990 года по МПК E21B49/06 

Изобретение относится к горному Ьелу, к устройствам для отбора проб (горных пород из стенок скважины.

Цель изобретения - повышение производительности опробования.

На фиг. 1 изображено устройство для отбора пород в исходном положении, общий вид; на фиг. 2 - то же, после срабатывания аварийной системы и предохранительного клапана; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2.

I

Устройство для отбора проб содержит корпус 1, в котором размещены пробоотборньте гильзы 2 с возвратными пружинами 3. Корпус 1 подвижно соединен с корпусом 4 электроприводного насоса, образованного двигателем 5, редуктором 6 и винтовым механизмом 7, осуществляющих возвратно поступательное движение поршня 8 в рабочей полости 9, сообщающейся с внешним пространством через клапан всасывания 10. Нагнетательный канал, выходящий в полость 9, образован участком 11 в корпусе 4, участком 12, переходящим через дифференциальный поршень 13, и участком 14, подводящим жидкость на торец гильз 2. В верхней части нагнетательного канала .установлены нагнетательный клапан 15, предохранительный клапан 16 с пружинным стопором 17.

В корпусе 1 имеется замкнутая камера 18, заполненная газовой средой с которой взаимодействует дифференциальный поршень 13. Камера 18 сообщается с подпоршневым пространст5

вом каналом 19, а через канал 20 - с полостью кольцевой выточки 21 .

Дифференциальный поршень 13 подпружинен пружиной 22 относительно корпуса 1. Совокупность каналов в корпусе 1 и дифференциальный поршень с каналами и проточкой образуют распределительный узел в нагнетательном канале. При этом дифференциаль- кый поршень является золотниковым элементом распределительного узла.

На поршне 13 посредством тяги 23 закреплен клапан 24, размещенный в участке II нагнетательного канала. 5 Подвижное соединение корпусов 4 и 1 содержит элементы аварийной системы в виде срезного штифта 25 и стопорного штифта 26, поджимаемого пру- ж:-шным кольцом 27. Для спуска в скважину корпус 4 соединен с кабелем 28. Информация о работе обеспечивается датчиком 29 давления, i

Устройство работает следующим обе разом.

После установки устройства на глубину отбора породы с поверхности по кабелю 28 подается ток на двигатель 5, вращение которого передается через редуктор 6 на винтовой механизм 7, преобразующий вращение в возвратно-поступательное движение поршня 8. Перемещаясь вниз, поршень-8 нагнетает промывочную жидкость, поступившую через всасывающий клапан 10 при

движении поршня 8 вверх, через клапан 15, участки 11, 12, 14 канала под гильзы 2. Под действием избыточного давления, создаваемого поршнем

0

0

8, гильзы 2 выдвигаются и вдавливаются в породу. Контроль за процессом отбора проб породы (вдавливания бойков) ведется по показаниям датчика 29 давления.

После внедрения гильз 2 в породу давление в гидравлической системе устройства начинает увеличиваться и при достижении определенной величины начинается движение вниз дифференциального поршня 13, который преодолевает сопротивление пружин 22 и разобщает участки 11 и 12 канала от участка 14 канала. При этом участок 14 канала совмещается через проточки 21 и каналы 19 и 20 с камерой 18. Жидкость, находящаяся под гильзами под избыточным давлением, сбрасывается в камеру 18, давление в которой равно атмосферному.

Поскольку объем камеры 18 в несколько раз превышает объем жидкости, находящейся в нагнетательном канале и под гильзами 2, то давление под гильзами 2 и в участке канала 14 падает почти до атмосферного. Под действием пружин 3 и гидростатического давления столба промывочной жидкости в скважине гильзы 2 с отобранными пробами породы возвращаются в исходное положение. После этого устройство извлекается на поверхность,

В случае обрыва цепи питания электродвигателя или отказа клапана разгрузки и в момент, когда устройство в скважине находится в рабочем положении, т.е бойки внедрены в породу, предусмотрена аварийная система, работающая следующим образом.

При возникновении аварийной ситуации производится натяжка кабеля 28 и происходит срезание штифта 25 (фиг. 2). Корпус 4 движется вверх до тех пор, пока стопорный штифт 26 не входит в паз корпуса 1 под действием пружинного кольца 27. При этом нижний конец корпуса 4 выходит из посадочного места корпуса 1 и сообщает полости под гильзами 2 через участки 14 и 12 канала с камерой 18. Давление под гильзами 2 падает и они возвращаются в исходное положение под действием пружин 3 и гидростатического давления столба промывочной жидкости в скважине.

Для того, чтобы предотвратить попадание промьюочной жидкости в камеру 18, в момент срабатывания аварий15712346

ной системы при движении корпуса 4 вверх клапан 24 перекрывает участок 11 канала и исключает попадание промывочной жидкости из ствола скважины 5 через клапаны 10 и 15, участок 11 в камеру 18.

После отбора проб пород при

подъеме из скважины в гидравлической системе устройства давление остается постоянным и оно равно давлению, создаваемому насосом, плюс давление, равное гидростатическому дав-

лению столба промывочной жидкости в скважине на глубине отбора проб.

Для того, чтобы исключить работы с устройством, находящимся под давлением, после извлечения из скважины, предохранительный клапан срабатывает во время подъема устройства из скважины, когда давление окружающей среды (гидростатическое давление столба промывочной жидкости в скважине) уменьшается на некоторую величину (например 20 г 30 кгс/см) и занимает положение, изображенное на фиг. 2 и 3. В этот момент гидравлическая система устройства сообщается со скважиной, и давление в ней во время подъема устройства из скважины остается равным давлению окружающей среды.

35

Формула изобретения

Устройство для отбора проб, содержащее корпус и размещенные в нем пробоотборные гильзы с гидравличес-

ким механизмом подачи, имеющим электроприводный насос, распределительный узел в нагнетательном канале и возвратный механизм с дифференциальным поршнем, установленным с возможностью взаимодействия с газовой средой в замкнутой полости, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности опробования, оно снабжено клапаном, размещенным в нагнетательном канале и закрепленным тягой на дифференциальном поршне, при этом рабочая полость насоса сообщена с внешним пространством, нагнетательный канал выполнен

с участком, проходящим через дифференциальный поршень, а дифференциальный поршень выполнен в виде золотникового элемента распределительного узла.

Фиг.З

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение производительности опробования. Устр-во содержит корпус 1 и размещенные в нем пробоотборные гильзы 2 с гидравлическим механизмом подачи, имеющим электроприводной насос. Устр-во имеет распределительный узел в нагнетательном канале и возвратный механизм с дифференциальным поршнем 13, установленным с возможностью взаимодействия с газовой средой в замкнутой полости камер 18. В нагнетательном канале размещен клапан 24, закрепленный тягой 23 на поршне 13. При этом рабочая полость 9 насоса сообщена с внешним пространством. Нагнетательный канал выполнен с участком 2, проходящим через поршень 13. Последний выполнен в виде золотникового элемента распределительного узла. После внедрения гильз 2 в породу давление в гидравлической системе увеличивается и при достижении определенной величины поршень 13 начинает двигаться вниз. Под действием гидростатического столба промывочной жидкости в скважине гильзы 2 с отобранными пробами породы возвращаются в исходное положение. После этого устр-во извлекается на поверхность. Для предотвращения попадания промывочной жидкости в камеру в момент срабатывания аварийной системы при движении корпуса устр-ва вверх клапан 24 перекрывает участок нагнетательного канала и исключает попадание промывочной жидкости из ствола скважины. 3 ил.