Способ отбора керна и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК E21B25/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к бурению скважин с отбором керна.

Цель изобретения - повышение надежности отбора керна и сохранение его естественной целостности.

На фиг, 1 изображено устройство для отбора керна, продольный разрез; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.З - вид по стрелке А на фиг.2.

Устройство для отбора керна включает колонну труб (не показана) с бурильной головкой 1, кернопризмник 2 с компановкой кернователей 3 в нижней части и шаровым дренажным клапаном 4 в верхней чисти. Внутри керноприемника 2 расположен патрубок 5 с вращающейся пятой 6 в нижней части и размещенной на нем в верхней части втулкой 7, подпружиненной снизу пружиной 8. Втулка 7 выполнена С конической верхней частью 9 и уступом 10 в нижней части. Керноприемник 2 выполнен с равнб- мерно расположенными гс ссей его Длине пазами 11, в которых размещены упорные элементы 12, выполненные каждый в виде пластинчатого упора 13 с закругленными концами и закрепленного в нем на оси 14 Г-образного захвата 15, подпружиненных относительно керноприемника 2 соответственно пружинами 16 и 17.Упорные элементы 12 размещены в пазах 11 керноприемника 2 с возможностью взаимо действия пластинчатого упора 13 и Г-образного захвата 15 соответственно с конической частью 9 втулки 7 и ее уступом 10. В отжатом состоянии пластинчатые упоры 13 и Г-обраЗные захваты фиксируются стопорами 18.

Работа устройства и реализация способа отбора керна осуществляются следующим образом.

После спуска устройства на забой скважины производят промывку скважины с целью выравнивания параметров бурового раствора. Затем сбрасывают шар дренажного клапана 4 и устройство готово к отбору керна.

Устройство плавно вводят в соприкосновение с забоем скважины и на заданных режимах осуществляют бурение с отбором керна. В момент соприкосновения бурильной головки 1 с забоем и центральной части породы с вращающейся пятой 6, выбуриваемый керн, поступая в центральное отверстие бурильной головки 1 и керноп риемник 2, сжимает силовую пружину 8. При этом на выбуриваемый керн создают дополнительное давление к действующему уже на керн давлению столба бурового раствора, причем суммарная их величина равна вертикальной составляющей горного давления. Суммарное давление, действующее на керн сверху вниз, изменяется в диапазоне давлений, предельные значения которого определяются по формуле от Pi р Н - до Ра

-pi - Н -TQ , где Н - средняя глубина отбора

керна, м; pi и рг - плотность горной породы, которая изменяется от 2,4 до 2,9 г/см3. Дополнительное давление на керн обеспечивает сменная силовая пружина 8.

поджатая упором 13 через подвижную втулку 7.

Силовую пружину 8 согласно предварительному расчету подбирают таким образом, чтобы в наибольшей степени обеспечивался диапазон создаваемых давлений с учетом действия столба бурового раствора на керн.

По мере поступления керна в кернопри0 емник 2 силовИя пружина 8 сжимается, примем создаваемое усилие также передается через коническую часть 9 подвижной втулки 7 на упор 13. При достижении верхней предельной нагрузки на керн подвижная втулка

5 7 конической частью 9 отжМмает упоры 13, которые утапливают и захваты 15. В отжатом состояний упоры 13 и захваты 15 фиксируются стопорами 18. В результате этого беспрепятственно перемещается втулка 7

0 вверх до следующего ряда упоров и захватов. При этОм подвижная втулка 7 конической поверхностью 9 взаимодействует с упором 13, а Захват 15 удерживает втулку 7 за уступ 10 от возможного перемещения

5 втулки 7 вниз. В результате пружина 8, распрямляясь, уменьшает величину дополнительного давлений от максимального до минимального допустимого значения. В дальнейшем по мере поступления керна в

0 керноприемник 2 подвижная втулка 7 вместе с пружиной 8 периодически перемещается вверх, создавая дополнительное давление на керн в заданных пределах. Следует отметить, что выбор силовой

5 пружины производят предварительно после проведения расчета определения диапазона допускаемых давлений.

После извлечения устройства из скважины положение подвижной втулки 7 свиде0 тельствует о фактическим подъеме керна в керноподъемнике 2.

Изобретение позволяет сбкратить время строительства скважины, увеличить вынос керна, повысить качество извлекаемого

5 кернового материала, т.е. сохранить его естественную целостность.

Формула изобретения 1. Способ отбора керна, включающий спуск керноотборного устройства в скважину, бурение с промывкой и образованием

0 керна, отрыв керна от забоя и его транспортирование при действии на керн гидростатического давления бурового раствора, извлечение керна из керноотборного устройства, отличающийся тем, что, с

5 целью повышения надежности отбора керна и сохранения его естественной целостности, при бурении с промывкой и образованием керна создают дополнительное давление на керн, направленное к его

торцеетй поверхности сверху вниз вдоль аертикальной оси, причем создаваемое дополнительное давление в сумме с гидроста- тическим давлением столба бурового раствора на керн неоднократно циклически

1

измеичют в диапазоне от Р -щ до

отбора керна;

где Н - средняя глубина

р и дг - плотность горной породы 2,4 и 2,9 г/см5 «ютветстэенно.

2, Устройство для отбора керна, включающее бурильную головку, керноприемник с кернорвателем и расположенным в нем подпружиненным патрубком с вращающей- ся пятой в нижней части, отличающеес я тем, что оно снабжено размещенной на патрубке в верхней части и подпружиненной снизу втулкой, выполненной с конической верхней частью и уступом в нижней части, и снабжено упорными элементами, выполненными каждый в виде подпружиненных относительно керноприемника пластинчатого упора с закрепленными концами и закрепленного на оси в нем Г-образного захвата, причем керноприемник выполнен с равномерно расположенными по всей его длине пазами, а упорные элементы размещены в указанных пазах керноприемника с возможностью взаимодействия их пластинчатого упора и Г-образного захвата соответ- ственно с конической частью подпружиненной втулки с ее уступом.

Изобретение относится к бурению скважин с отбором керна. Цель - повышение надежности отбора керна с сохранением его естественной целостности. Способ отбора керна i включает спуск керноотборного устройства, бурение с прошивкой и образованием керна, отрыв керна от забоя и его транспортирование при действии на него гидростатического давления бурового раствора (БР) и извлечение керна из керноот- борното устройства. При бурении создают дополнительное давление на керн. Это дополнительное давление Р направлено к торцевой поверхности кверху вниз вдоль вертикальной оси. Его в сумме с гидростатическим давлением столба БР на керн неоднократно циклически изменяют в диапазоне от Pi Р -Н/ЮдоРа НЛО, где Н - средняя глубина отбора керна: /51 и /92 - плотность горной породы 2,4 и 2,9 г/см соответственно. Устройство для осуществления способа содержит бурильную ГПЛОВКУ 1. кеонопоиемник (КП) 2 с компоновкой кернорвателей 3 и дренажным каналом 4. Внутри КП 2 расположен патрубок 5 с вращающейся пятой 6 и подвижной втулкой 7, взаимодействующей с расположенными рядами по высоте упорными элементами (УЭ) 12, расположенными в пазах 11 КП 2. Выбуриваемый керн, поступая в КП 2, сжимает пружину 8. На КП 2 создается дополнительное давление к действующему уже давлению столба БР. Пружина 8 сжимается до определенного усилия, соответствующего минимальному значению давления, утапливает УЭ 12 в пазы 11 и беспрерывно перемещает втулку 7 вверх до упора в следующий ряд УЭ. Таким образом, создается дополнительное давление на керн, способствующее сохранению естественной целостности керна и повышению надежности его отбора. 2 с.п.ф-лы, 3 ил. (Л С ч 4 Ч О ч

//

7

18

J

Вид А

фиг.З