Устройство для отбора проб пород и подпочвенного газа Советский патент 1992 года по МПК G01N1/02 

Изобретение относится к геохимическим методам поисков полезных ископаемых, в частности к устройствам, используемым для отбора проб пород и проб подпочвенного газа.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство-пробоотборник П-4 конструкции Урусова. Это устройство работает в комплексе с ударной буровой установкой СУГП-10 и монтируется после подъема на поверхность бурового инструмента, когда бурением была достигнута необходимая глубина скважины. Основным узлом пробоотборника П-4 является выдвижной фильтр с отверстиями на боковой поверхности. Выдвижной фильтр смонтирован в кожухе, размещенном в нижней части бурильной колонны. Нижняя часть выдвижного фильтра снабжена заостренным углубляющим наконечником, который при ударе всей бурильной колонны входит в грунт В буровых штангах создается вакуум насосом Камов- ского Газ из опробуемого интервала по выдвижному фильтру и штангам выходит на поверхность где отбирается в специальные емкости

Недостатком установки Урусова является то, что по своим конструктивным особенностям отбор проб подпочвенного газа и бурение скважин, из которых отбираются пробы, представляют собой две разновременные и технически несовмещенные операции Отбор проб подпочвенного газа осуществляется из заранее пробуренных скважин, тем самым отбираемые пробы разбавляются атмосферным воздухом и не могут быть привязаны к заданным интервалам исследования

СО VI

со

о

VI

Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повышение качества отбора проб подпочвенных газов.

На чертеже представлено устройство, общий вид.

Устройство состоит из толстостенной бурильной колонны 1, в нижней части бурильной колонны крепится толстостенная полая шнековая штанга 2, в нижней ее части полость имеет квадратное сечение, в верхней - круглое, внутри шнековой штанги по ее квадратному сечению сочленяется выдвижной квадратный фильтр 3 с отверстиями 4. Внутри нижней части шнековая штанга имеет выступы 5 вовнутрь, на которых удерживается выдвижной квадратный фильтр выступами 6 кнаружи. К нижней части выдвижного квадратного фильтра крепится режущий бурильный инструмент 7. В верхней части шнековой штанги установлена уплотнительная манжета 8 и уплотни- тельное кольцо 9. Шнековая штанга крепится к бурильной колонне переходником 10 с внутренним отверстием.

Верхняя часть устройства оборудуется герметизирующим направляющим подвижным кондуктором 11, по центру которого в верхней части монтируется патрубок 12, через патрубок проходят бурильные штанги. В верхней части патрубка крепится манжета 13 с зажимными устройствами 14. Вверху манжета зажимными устройствами крепится к бурильной колонне. На боковой поверхности переходника 15, соединяющего редуктор 16 буровой установки с бурильной колонной, а также герметизирующего направляющего подвижного кондуктора, устанавливаются отводы 17. причем нижняя часть устройства имеет полость шнековой штанги 18, а нижняя часть - полость 19.

Устройство работает следующим образом.

Бурильная колонна 1 соединяется переходником 15с редуктором 16 буровой установки. Далее к бурильной колонне 1 крепится шнековая штанга 2, внутри которой смонтирован выдвижной квадратный фильтр 3, на конце фильтра установлен режущий буровой инструмент 7. Шнековая штанга 2 обеспечивает совмещение двух операций - беспромывочное бурение геохимических скважин в зоне верхнего геохимического зондирования и отбор проб пород и подпочвенного газа в разбуриваемом интервале. Уплотнительная манжета 8 способствует непопаданию атмосферного воздуха в затрубное пространство скважины в пределах исследуемого интервала. Наращиванием буровых штанг достигается

необходимая глубина отбора проб пород и подпочвенного газа.

Герметизирующий направляющий подвижный кондуктор 11 в процессе бурения

задает направление скважины, удерживает навесу буровые штанги при спуско-подьем- ных операциях и служит для извлечения атмосферного воздуха через отвод 17 из полости 19, ограниченной уплотнительной

0 манжетой 8, стенками скважины и герметизирующим направляющим подвижным кондуктором 11. Извлечение атмосферного воздуха из полости 19 необходимо для предотвращения попадания его из полости 19 в

5 затрубное пространство скважины исследуемого интервала. В процессе отбора проб газа нет необходимости создавать вакуум в полости 19, ибо в противном случае (при наличии вакуума в полости 19) атмосферный

0 воздух будет проникать через почву в полость 19. С целью извлечения атмосферного воздуха из полости 19 герметизирующий направляющий подвижной кондуктор 11 углубляется на глубину, чтобы перекрывался

5 только почвенно-растительный слой.

По достижению с помощью шнековой штанги 2 требуемого интервала для взятия пробы подпочвенного газа бурение прекращается. На патрубке 12 герметизирующего

0 направляющего подвижного кондуктора 11 устанавливается манжета 13 с зажимным устройством 14 для герметизации полости 19, заключенной между уплотнительной манжетой 8, установленной в верхней части

5 шнековой штанги 2 и герметизирующим направляющим подвижным кондуктором. К отводу 17, смонтированному на герметизирующем направляющем подвижном кондукторе 11, присоединяется устройство для

0 извлечения из полости 19 атмосферного воздуха.

Далее к отводу 17 переходника 15, установленного между редуктором 16 буровой установки и бурильной колонной 1, присое5 диняем устройство для извлечения атмосферного воздуха из бурильной колонны при закрытом фильтре. После этого поднимаем весь инструмент на высоту, равную длине выдвижного квадратного фильтра 3 При

0 этом выдвижной квадратный фильтр 3 открывается и в пространство, состоящее из выдвижного квадратного фильтра, полости буровой колонны 1, подпочвенный газ из пробуемого интервала устремляется через

5 выдвижной квадратный фильтр 3 в полость буровой колонны через отвод 17 переходника 15. Время отбора пробы подпочвенного газа продолжается до выравнивания концентрации газа во всей системе, практически это составляет порядка 10-15 мин.

Отбор проб пород из исследуемого интервала производится при подъеме шнеко- вой штанги 2 на поверхность.

По окончании отбора проб подпочвенного газа отсоединяют манжету 13 от бу- рильной колонны 1, извлекают из скважины бурильную колонну и шнековую штангу 2,

В результате применения предлагаемого устройства, благодаря совмещению в одном технологическом цикле процессов бурения и отбора подпочвенного газа, значительно сокращается общее время на бурение геохимических скважин и опробование интересующих нас интервалов, повышается качество отбираемых проб газа (представительность проб). При том соблюдается высокая точность привязки отбираемых проб подпочвенного газа к интервалам опробования, отбор проб пород и подпочвенного газа осуществляется в едином тех- нологическом цикле.

Формула изобретения 1. Устройство для отбора проб пород и подпочвенного газа, состоящее из пробоот- борника с кожухом, верхняя часть которого соединена с бурильной колонкой, нижняя часть которой выполнена в виде фильтра, отличающееся тем, что, с целью

расширения технологических возможностей и повышения представительности пробы подпочвенного газа, оно снабжено толстостенной полой шнековой штангой с расположенным в ее нижней части внутренним выступом и размещенным внутри нее выдвижным фильтром, выполненным с верхними выступами, причем внутренняя часть толстостенной шнековой штанги выполнена в виде квадратного сечения, а нижняя часть выдвижного квадратного фильтра снабжена режущим буровым инструментом, верхняя часть шнековой штанги снабжена уплотни- тельной манжетой с уплотнительными кольцами, причем верхняя часть бурильной колонны снабжена переходником с отводом.

2. Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что оно снабжено установленным в верхней ее части герметизирующим направляющим подвижным кондуктором с расположенным по его центру патрубком с бурильными штангами и манжетой с зажимным элементом, расположенным в верхней ее части, причем верхняя часть манжеты снабжена вторым зажимным элементом, а герметизирующий направляющий подвижной кондуктор выполнен с отводом, расположенным в боковой стенке.

Изобретение относится к геохимическим методам поисков полезных ископаемых, в частности к устройствам, используемым для отбора проб пород и проб подпочвенного газа Цель изобретения - совмещение в едином технологическом цикле процессов бурения, отбора проб пород и подпочвенного газа. Устройство в верхней части состоит из толстостенной шнековой штанги, сочленяющейся с выдвижным квадратным фильтром,внизу которого крепится режущий буровой инструмент В верхней части шнековой штанги имеется уплотни- тельная манжета Нижняя часть устройства оборудуется герметизирующим направляющим подвижным кондуктором с патрубком, на котором крепится другая манжета На боковой поверхности кондуктора, а также переходника со штанг на редуктор буровой установки имеются отводы 1 з. п. ф-лы 1 ил сл