Керноотборный снаряд Советский патент 1993 года по МПК E21B25/00 

Изобретение относится к устройствам, используемым для бурения скважин с отбором керна, в частности для бурения нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения - повышение надежности и уменьшение трудозатрат при разработке за счет облегчения последовательности извлечения кернового материала из бункера,

Для достижения поставленной цели в керноотборном снаряде, содержащем корпус, перфорированный в месте размещения в нем керноприемного бункера, циркуляционную и керноводную трубы с выходными отверстиями, кернонаправляющую трубу с керноломом и бурильную головку, керноп- риемный бункер снабжен жестко связанными с ним перегородками, размещенными на его внутренней поверхности, при этом перегородки в верхней части на уровне выходного отверстия керноводной трубы имеют элементы впуска и блокировки керна, причем элементы впуска и блокировки керна

выполнены в виде поперечных пружинных лепестков, изогнутых по дуге окружности по направлению вращения снаряда.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Наличие жестко связанных с кернопри- емным бункером перегородок позволит создать отсеки, куда в строгой последовательности под действием силы тяжести и закрученного потока жидкости поступают и складируются куски керна. Во время работы снаряда выпадению кусков керна, их перемешиванию и частичному разрушению от столкновений под воздействием вибрационных, инерционных и других нагрузок препятствует перегородка, что способствует сохранности кернового материала.

Благодаря наличию в верхней части перегородок на уровне выходных отверстий керноводной трубы элементов впуска и блокировки керна, в частности, выполненных в виде пружинных лепестков, изогнутых по

4 0 Ю Ю Ю О

дуге окружности по направлению вращения снаряда, обеспечивается захождение кусков керна в отсек посредством отгибания пружинных лепестков за счет энергии движущегося керна, а затем запиранием последнего столбика керна пружинным лепестком в отсеке.

Выполнение пружинных лепестков изогнутыми по дуге окружности по направлению вращения снаряда позволит иметь меньшую жесткость пружинного лепестка при захождении керна в отсек и большую его жесткость при удержании от выпадения.

На фиг, 1 представлен продольный разрез керноотборного снаряда; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2 (пружинные лепестки верхней части продольной перегородки); на фиг. 4-6 - последовательность наполнения отсеков снаряда керном.

Керноотборный снаряд состоит из бурильной головки 1, наддолотного переводника 2 с циркуляционными отверстиями, спирального калибратора 3, корпуса 4 с отверстиями 5, сообщающими приемную полость 6 для складирования керна с затрубным пространством, обечайки 7 бункера с запорным кольцом 8, верхнего переводника 9. На внутренней поверхности обечайки продольно расположены жестко связанные с ней перегородки 10, образующие отдельные отсеки в бункере, Верхняя часть перегородок имеет элементы впуска и блокировки керна, в частности, выполненные в виде поперечных пружинных лепестков 11, изогнутых по дуге окружности по направлению вращения снаряда (в направлении против хода часовой стрелки). Возможны и другие варианты выполнения элементов впуска и блокировки керна в перегородках, например в виде посаженных на вертикальную ось подпружиненных рычагов.

Внутренняя извлекаемая система состоит из керноводной трубы 12 с выходным отверстием 13 и циркуляционной трубы 14. связанных сними верхнего 15 и нижнего 16 фланцев, образующих обращенными друг к другу торцами и внутренней поверхностью обечайки 7 приемную полость (бункер) 6, головки 17 кернонаправляющей трубы 18 с упорным фланцем 19, втулкой 20 и кернова- телем с керноломом 21 и собачками 22.

Керноводная 12 и циркуляционная 14 трубы дополнительно связаны между собой обтекателем 23 и накладками 24.

Керноотборный снаряд работает следующим образом. Керноотборный снаряд присоединяется к бурильной колонне или к валу забойного двигателя и отпускается в

скважину. В процессе бурения поток промывочной жидкости двигается по внутреннему каналу бурильных труб, циркуляционной трубе 14 и выходит ниже корпуса 4 через боковые

циркуляционные отверстия переводника 2 в затрубное пространство. Здесь часть потока направляется вверх по кольцевому зазору между инструментом и скважиной, а другая через призабойную зону вверх по кернонап0 равляющей 18 и керноводной 12 трубам. Вместе с потоком жидкости керн и шлам поступают внутрь снаряда и по керновод- ным трубам 18 и 12 через отверстие 13 в приемную полость б, где происходит отде5 ление керна от промывочной жидкости, которая через отверстия 5 корпуса 4 направляется в затрубное пространство. При выходе куска керна из отверстия керноводной трубы он под действием центррбеж0 ной силы отбрасывается к внутренней поверхности обечайки 7 и закрученным столбом жидкости в бункере продвигается против часовой стрелки, одновременно опускаясь под влиянием силы тяжести. Во вре5 мя движения по горизонтали столбики керна отжимают пружинные лепестки 11 верхней части перегородок 10 и перемещаются до попадания в самый удаленный от выходного отверстия отсек, образованный

0 продольной перегородкой 10, внутренней поверхностью обечайки 7, циркуляционной трубой 14 и обтекателем 23.

В отсеке столбик керна может только опускаться по вертикали. Таким образом

5 происходит заполнение первого отсека (фиг. 4). На чертеже цифрами указаны столбики керна по порядку (последовательности) отделения от забоя, причем буквой а обозначен верх столбика, буквой н - низ

0 столбика. Выпадению столбиков керна будет препятствовать жестко связанная с обечайкой бункера продольная перегородка 10, а самые верхние столбики керна будут удерживать от выпадения пружинные лепестки

5 ц, расположенные в верхней части перегородки 10, жесткость которых в направлении выпадения керна много больше жесткости в направлении захождения керна в отсек. Заполнение второго отсека (фиг. 5) бу0 дет происходить по аналогичной схеме. Отличие будет заключаться в том, что перемещение столбиков керна по вертикали во 2-м отсеке будет осуществляться после натыкания их на верхние столбики керна,

5 находящиеся в первом отсеке.

Таким образом будут заполнены все отсеки (фиг. 6). После окончания бурения кер- ноотборный снаряд поднимается на поверхность, извлекается внутренняя система снаряда с заполненным керновым материалом бункером. Бункер отделяется от внутренней системы. Столбики керна раскладывают в специальные ящики с продольными секциями слева направо в строгой последовательности в порядке возрастания глубины скважины.

Использование предложенного изобретения позволит повысить качество отбора и привязки керна, существенно облегчит по.- следовательность извлечения отдельных кусков керна из бункера снаряда.

Наличие перегородок, способствующих лучшей сохранности керна во время бурения, позволит повысить вынос керна, а улучшение освещенности керном изучаемых разрезов приведет к сокращению количества разведочных скважин, закладываемых для изучения разреза в целях определения характеристик горных пород и полезных ископаемых.

Формула изобретен и я

1. Керноотборный снаряд, содержащий корпус, перфорированный в месте размещения в нем керноприемного бункера, циркуляционную и кернопроводную трубы с выходными отверстиями, кернонаправляющую трубу с керноломом и бурильную головку, о тличающийся тем, что. с целью повышения надежности в работе и уменьшения трудозатрат при разборке снаряда за счет облегчения последовательности извлечения кернового материала из бункера, керноприемник бункера снабжен жестко связанными с ним перегородками, размещенными на его внутренней поверхности, при этом перегородки в верхней части на уровне выходного отверстия керноводной

трубы имеют элементы впуска и блокировки керна.

2, Снаряд по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что элементы впуска и блокировки керна выполнены в виде поперечных

пружинных лепестков, изогнутых по дуге - окружности по направлению вращения снаряда.

Направление

движения/серна

//шуюбленае1

$оащемия сяаряЯа.

Использование: бурение с отбором керна с обеспечением последовательности извлечения кернового материала из бункера. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, перфорированный в месте размещения в нем керноприемного бункера, циркуляционную и кернопроводную трубы с выходными отверстиями, кернонаправляю- щую трубу с керноломом и бурильную головку. Керноприемный бункер снабжен жестко связанными с ним перегородками, которые размещены на его внутренней поверхности. Перегородки в верхней части на уровне выходного отверстия керноводной трубы имеют элементы впуска и блокировки керна. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

Фиг.2

дидб/яерегародха)

ФигЗ.

XVsNSXV

Фиг

Фиг.5

Фиг.5