Пробоотборник для отбора донных проб в рыхлых отклонениях Советский патент 1992 года по МПК E21B25/18 

Изобретение относится к технике бурения морских скважин и отбора донных проб в рыхлых отложениях.

Известен пробоотборник конструкции Росфельдера, включающий направляющую опору с установленной на ней с кольцевым зазором колонковой трубой, к которой прикреплены вибропогружатель и поплавок.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является пробоотборник ПУВБ- 150, включающий направляющую опору с установленной на ней с кольцевым зазором колонковой трубой, к которой прикреплен вибропогружатель с насосом обратной промывки, имеющим всасывающий и нагнетательный каналы.

Недостатком известного пробоотборника является низкое качество опробования из-за взвешивания и гидротранспорта керна рыхлых пород (песков). Выход керна в песках из-за гидротранспорта превышает величину углубки на 30-70%. Допустимый градиент напора промывочной жидкости в керне, при котором не возникает гидротранспортировки керна,находится в пределах 0,3-0,5. Поддержание постоянного предельно допустимого градиента представляет сложную задачу из-за изменения длины и фильтрационных свойств керна в процессе углубки.

Цель изобретения - повышение качества опробования за счет регулирования поступления керна в колонковую трубу, предотвращения взвешивания и гидротранспорта керна рыхлых отложений.

Поставленная цель достигается тем, что пробоотборник, включающий направляющую опору с установленной на ней с коль- цевым зазором колонковой трубой, к которой прикреплен вибропогружатель с насосом обратной промывки, имеющим всасывающий и нагнетательный каналы, снабжен втулкой с осевым каналом, кольцевым уплотнением по внешнему диаметру, стопорным механизмом и фильтрующим элементом, размещены в нижнем торце втулки, причем последняя установлена в колонковой трубе с возможностью перемещения вверх и фиксирования стопорным механизмом при перемещении вниз по колонковой трубе.

Пробоотборник снабжен магнитами, концентрично закрепленными на втулке и вокруг направляющей опоры, причем колонковая труба и втулка выполнены из немагнитного материала, а магниты на втулке и направляющей опоре установлены с возможностью взаимодействия разноименными полюсами.

Кроме того, пробоотборник снабжен гибким трубопроводом, сообщающим осевой канал втулки с всасывающим каналом насоса обратной промывки, причем во втулке выполнен дополнительный осевой канал с радиальным отверстием, сообщающим его с внешней цилиндрической поверхностью втулки, при этом магниты втулки установлены с возможностью ограниченного перемещения вдоль оси втулки и перекрытия ее радиального канала.

Нафиг.1 изображен пробоотборник, общий вид; на фиг.2 - то же, с магнитной втулкой; на фиг.З - то же, с гидравлической подушкой; на фиг,4 - разрез А-А на фиг.З.

Пробоотборник включает направляющую опору 4 с установленной в ней с кольцевым зазором колонковой трубой 3, к которой прикреплен вибропогружатель 1 с насосом 2 обратной промывки, имеющим всасывающий и нагнетательный каналы. Колонковая труба 3 снабжена втулкой 6 с осевым каналом 7, кольцевым уплотнением 5 по внешнему диаметру, стопорным механизмом 8 и фильтрующим элементом 9, размещенным в нижнем торце втулки б, причем последняя установлена в колонковой трубе 3 с возможностью перемещения вверх и фиксирования стопорным механизмом 8 при перемещении вниз по колонковой трубе

3, а фильтрующий элемент 9 контактирует с керном 10.

На втулке б и вокруг направляющей опоры концентрично закреплены магниты 11 и 12, причем колонковая труба 3 и втулка

6выполнены из немагнитного материала, а магниты на втулке 11 и направляющей опоре 12 установлены с возможностью взаимодействия между собой разноименными полюсами.

Пробоотборник снабжен гибким трубопроводом 14, сообщающим осевой канал

7втулки 6 с всасывающим каналом насоса обратной промывки, причем на втулке 6 выполнен дополнительный осевой канал 13 с радиальным отверстием, сообщающим его с внешней цилиндрической поверхностью втулки 6, при этом магнит 11 установлен с возможностью ограниченного перемещения вдоль втулки б и перекрытия ее радиального канала.

Пробоотборник работает следующим образом.

Пробоотборник опускают на дно, стабилизируют в вертикальном положении с помощью опоры 4, включают вибропогружатель 1 и насос 2 обратной промывки. Колонковая труба 3 погружается в донные отложения под действием вибропогружателя 1, насос 2 обратной промывки создает фильтрующий поток через колонку керна 10, фильтрующий элемент 9, осевой канал 7 втулки 6 с уплотнением 5 и всасывающий канал 2 обратной промывки.

Силовое воздействие керна 10, возникающее вследствие фильтрационного потока, уравновешивается весом втулки 6, которая, создавая препятствие промывке, удерживает керн 10 на исходном уровне дна, регулируя его поступление в колонковую трубу 3. Величина силового воздействия керна 10 при постоянной производительности насоса 2 зависит от гидростатического давления. При значительных глубинах моря для компенсации силового воздействия керна 10 втулку 6 и направляющую опору 4 снабжают магнитами 11 и 12, взаимодействующими между собой разноименными полюсами, что позволяет присоединить силовое воздействие веса опоры 4 к весу втулки 6 для удержания последней с фильтрующим элементом 9 на уровне грунта и предотвращения опережающего поступления керна 10 в колонковую трубу 3.

При больших глубинах и недостаточном совокупном весе опоры 4 и втулки б уравновешивающее усилие дополнительно создается гидравлической подушкой жидкости, находящейся в колонковой трубе 3 между

насосом 2 обратной промывки и уплотненной втулкой 6. По мере углубки колонковой трубы 3 жидкость из гидравлической подушки перепускается через дополнительный осевой канал 13, радиальное отверстие и осевой канал 7 втулки б посредством гидравлического зазора, образованного втулкой 6 и концентричным магнитом 11, и

откачивается насосом 2 обратной промывки через гибкий трубопровод 14 совместно с промывочной жидкостью. В процессе бурения поддерживается динамическое равновесие между скоростью углубки,

интенсивностью обратной промывки и скоростью откачки жидкости из гидравлической подушки.

В начале рейса при большой скорости углубки и малой длине колонки керна 10

насосом 2 обратной промывки жидкость откачивается преимущественно из гидравлической подушки, а интенсивность обратном промывки мала. В середине рейса потоки промывочной жидкости и жидкости из гидравлической подушки соизмеримы. К концу рейса при скорости углубки, приближающейся к минимальной, насос 2, в основном, перекачивает промывочную жидкость. Процесс перераспределения потоком сопровождается уменьшением производительности насоса 2 по мере углубки за счет повышения гидравлического сопротивления потоку в керне 10. Такой режим работы насоса 2 позволяет ограничить изменение градиента напора в

процессе углубки и приблизить его к оптимальному.

Автоматическое поддержание динамического равновесия достигается за счет на- чального перекрытия радиального

отверстия между дополнительным осевым каналом 13 и осевым каналом 7 концентричным магнитом 11, которое определяется опытным путем.

После окончания углубки пробоотборник

извлекают на поверхность, при этом втулка б фиксируется стопорным механизмом 8 в конечном положении в колонковой трубе 3, разгружая керн 10 и кернорватель (не показан). Удержание втулки б в верхнем конечном положении повышает сохранность керна 10 и надежность работы пробоотборника. После извлечения пробоотборника на палубу судна извлекают керн 10 и переводят втулку 6 в исходное нижнее положение для следующего

цикла пробоотбора.

Формула изобретения

1.Пробоотборник для отбора донных проб в рыхлых отложениях, включающий направляющую опору, установленную в ней с

кольцевым зазором колонковую трубу, к которой прикреплен вибропогружатель с насосом обратной промывки, имеющим всасывающий и нагнетательный каналы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества опробования за счет обеспечения возможности регулирования поступления керна в колонковую трубу, он снабжен втулкой с осевым каналом, кольцевым уплотнением по внешнему диаметру, стопорным механизмом и фильтрующим элементом, размещенным в нижнем торце втулки, причем последняя установлена в колонковой трубе с возможностью перемещения вверх и фиксирования стопорным механизмом при перемещении вниз по колонковой трубе.

2.Пробоотборник по п. 1,отличающий с я тем, что, с целью обеспечения работоспособности в глубоководных зонах,

он снабжен магнитами, концентрично закрепленными на втулке и вокруг направляющей опоры, причем колонковая труба и втулка выполнены из немагнитного материала, а магниты на втулке и направляющей опоре установлены с возможностью взаимодействия между собой разноименными полюсами.

3.Пробоотборник по пп.1 и2,отличающийся тем, что он снабжен трубопроводом, сообщающим осевой канал втулки с всасывающим каналом насоса обратной промывки, причем во втулке выполнен дополнительный осевой канал с радиальным

отверстием, сообщающим его с внешней цилиндрической поверхностью втулки, при этом магниты втулки установлены с возможностью ограниченного перемещения вдоль оси втулки и перекрытия ее радиального

канала.

Изобретение относится к технике бурения морских скважин и отбора проб в рых- лых отложениях, повышает качество опробования за счет обеспечения возможности регулирования поступления керна в колонковую трубу, а также обеспечивает работоспособность пробоотборника в глубоководных зонах. Пробоотборник включает направляющую опору 4 с установленной в ней колонковой трубой (КТ) 3, к которой прикреплены вибропогружатель 1 и насос 2 обратной промывки с всасывающим и нагнетательным каналами. Внутри КТЗ размещена с кольцевым зазором втулка 6 с осевым каналом 7, кольцевым уплотнением 5, фильтрующим элементом 9 и стопорным механизмом 8. На втулке 6 могут быть закреплены магниты 11, а на опоре 4 - магниты 12. В другом варианте магниты 11 устанавливают подвижно-в осевом направ

ч N. N N. NSsN N OS12