Керноотборный снаряд Советский патент 1993 года по МПК E21B25/00 

Изобретение относится к буровой технике, а конкретно к-устройствам для бурения с отбором керна - керноотборным. снарядам.

Цель изобретения - повышение выхода керна и стойкости кернозахватных рычажков путем обеспечения соприкосновения на диаметре кернообразующего отверстия режущих1 кромок каждых двух расположенных друг над другом поднятых рычажков и создания в керне растягивающих напряжений при внедрении в негр рычажков.

Цель достигается тем, что в керноотбор- ном снаряде, включающем бурильную голо- .вку с керцообразующим отверстием и расположенные друг над другом, снабженные режущими кромками поворотные кер- нозахватные рычажки разной длины, причем короткие рычажки размещены над длинными, и у рычажков по меньшей мере одна из поверхностей выполнена выпуклой в направлении от режущей кромки к оси поворота рычажка, длины рычажков и вертикальное расстояние между осями двух рычажков отвечают зависимости

V 99 V 99 X . D - (Р - R) - К - - (Р R ) ± f .

где Х- вертикальное расстояние между ося-. ми рычажков, мм; ,.

D - длина длинного рычажка (от режущей кромки до оси), мм;

К - длина короткого рычажка (от режущей кромки до оси), мм;

Р - расстояние от оси рычажка до вертикальной оси снаряда, мм;

R - радиус кернообразующего отверстия, мм;

f - отклонение, определяемое округлением расчетной длины до целого числа и допусками на изготовление деталей, мм, а также тем, что у расположенных друг над другом рычажков обращенные друг к другу поверхности выполнены выпуклыми.

Отличительный признак заявленного

технического решения, заключающийся в

том, что длины рычажков и вертикальное

расстояние между осями двух рычажков от вечают зависимости

V

-п2

Х ( - V-()±f.

позволяет обеспечить совместную работу всех рычажков в процессе их взаимодействия с керном при захвате, отрыве и удержании керна, так как при этом обеспечивается принудительное внедрение в керн длинных рычажков короткими, угол встречи которых с

керном всегда достаточен для самопроизвольного внедрения их режущих кромок в. керн при захвате. Таким образом, гарантированно обеспечивается, весь цикл работы

5 всех рычажков при захвате, отрыве и удер- . жании керна..

Отличительный признак заявленного

технического решения, заключающийся в

том, что у расположенных друг над другом

Ю кернозахватных рычажков обращенные друг к другу поверхности выполнены выпуклыми в направлении от режущей кромки к оси поворота рычажка, позволяет создать в теле керна при внедрении в него рычажков

15 интенсивные растягивающие напряжения, которые еще более усиливаются по мере поворота рычажков вокруг своих осей при отрыве керна, так как режущие кромки, рычажков интенсивно расходятся в теле керна.

20 в результате этого отрыв керна происходит при меньшем по сравнению с иными механизмами отрыва керна моменте (короче расстояние от места приложения нагрузки, т.е. от режущей кромки рычажка до точки опо25 ры: не до оси рычажка, как в известных уст- , ройствах, а до места контакта рыч ажко.в друг с другом), следовательно, и меньшем усилии, которое, кроме того, распределяется по всем рычажкам.

30 На фиг. 1 представлен общий вид заявленного керноотборного снаряда; на фиг. 2. - фрагмент снаряда, где показано положение рычажков на продвигающемся в снаряде керне до врёзания рычажков в керн; на

35 фиг. 3 - аналогичный фрагмент, .показывающий момент, когда рычажки при подъеме кернователя уже начала внедряться в керн, причем, если на фиг. 1 и 2 показаны рычажки с плоскими поверхностями, то на фиг. 3 дан

40

вариант выполнения рычажков, у которых

обращенные друг к другу поверхности выполнены выпуклыми в направлении от режущей кромки коси поворота рычажка; на фиг. 4 приведена расчетная схема кернователя.

.45Керноотборный снаряд содержит корпус 1, бурильную головку 2с кернообразую- щим отверстием 3, диаметр которого равен 2R, где R - радиус отверстия, керноприем- ник 4. обойму 5 с пазами 6 и 7 на двух ярусах,

50 длинные рычажки 8 и расположенные над ними в тех же вертикальных плоскостях короткие рычажки 9. Рычажки 8 и 9 снабжены соответственно режущими кромками 10 и 11. Обращенные друг к другу поверхности

55 12 и 13 рычажков 8 и 9 на фиг. 3 выполнены выпуклыми. Рычажки 8 и 9 поворачиваются на валиках 14. Длинные рычажки 8 имеют длину D, а короткие рычажки 9 - длину К. Оси всех рычажков отстоят от центральной оси снаряда на расстоянии Р. Размер по

вертикали между осями двух рычажков составляет X.

При проектировании конструктор выбирает длины рычажков D и К исходя из заданного диаметра керна 2R и принимает расстояние Р, исходя из размеров, конструктивных особенностей и задач инструмента. Расстояние X должно обеспечить при данных R. Р, D и К контакт режущих кромок 10 и 11 рычажков 8 и 9 на цилиндрической поверхности керна, имеющего диаметр 2R. Величину X находят, что видно из расчетной схемы (фиг. 4), из двух прямоугольных треугольников: aDd и аКс, в которых один катет (а) и гипотенуза (соответственно D и К)известны. как разницу двух рассчитываемых по теореме Пифагора вторых катетов (d и с):

X D2 - (Р - R )2 - К2 - (Р - R)2

Рассмотрим конкретный случай. Нужно разработать предлагаемое устройство для отбора керна диаметром 2R 80 мм из перемежающихся мягких и крепких пород. Принимаем длины рычажков (от режущей кромки до оси валика) равными D 44 мм и К 16 мм, а размер от центральной оси снаряда до осей валиков равным Р 46 мм. Рассмотрим треугольник aDd (рис. 4). Принят, как сказано выше, размер О 44 мм. Катет а найдем как разницу P-R 46-4 6 мм, а катеты d и с найдем как разницу квадратов катетов:

d D2-d2 442-б2 43,5889 мм

с К2-а2 1 б2-б2 14,8324 мм;

d - с 43,5889 - 14,8324 28,7565 мм.

Поскольку d - с х, искомое расстояние между осями валиков х равно разнице длин двух катетов, и х d - с 28,7565 мм. Естественно, эта величина требует округления до целой цифры, т.е. до 29 или 28 мм. Кроме того, надо учитывать допуски на изготовление. Эти допуски не могут быть заранее приняты, поскольку технология изготовления может быть различной, например рычажки могут изготавливаться методами штампования или механической обработки, или литья, в т.ч. литья либо в землю, либо кокильного литья, либо, лучше всего, литья по выплавляемым моделям. Практически все четыре отечественных завода, выпускающие эти изделия, используют три различных технологии и четвертую в опытном про изводстве. Поскольку и допускаемые отклонения различны. На практике допускаемые отклонения на длину рычажков в рассмотри вземом случае составляют от 0,027 до 1,6 мм, а на размер Р отклонение в зависимости от квалитета точности может быть от 0,33 по Н8 до 0,6 мм по Н14. Поэтому в формулу зависимости и введен член f, который пред0 ставляет собой суммарную величину округления и допускаемых отклонений.

Работает керноотборный снаряд следующим образом (фиг. 2 и 3). При бурении образуется керн, который через кернообра5 зующее отверстие 3 продвигается внутрь снаряда, поднимая рычажки 8 и 9, которые, как показано на фиг. 2, поворачиваются на своих валиках 14 до соприкосновения их режущих кромок 10 и 11 друг с другом. При

0 отрыве керна кромки 10 и 11 рычажков 8 и 9 сначала совместно внедряются в керн, а потом расходятся, разрывая керн, особенно при выпуклых поверхностях 12 и 13, после чего рычажки 8 и 9 занимают горизонталь5 ное положение (фиг. 1) и удерживают керн. Разработан керноотборный снаряд УКР-270/135, основанный на отличительных признаках описанного технического решения.

0 Техническим преимуществом предлагаемого керноотборного снаряда является обеспечение совместной работы коротких и длинных рычажков при захвате, отрыве и удержании керна, что снижает нагрузки на

5 них и повышает надежность работы рычажков, а также, следовательно, повышает вынос керна.

Общественно полезным преимуществом описанного технологического решения

0 является снижение затрат на эксплуатацию и ремонт керноотборных снарядов и расходов на отбор керна и улучшение геологического освещения разведываемых месторождений.

5 Формула изобретения

1. Керноотборный снаряд, включающий бурильную головку с кернообразующим отверстием и расположенные друг над другом, снабженные режущими кромками

0 поворотные кернозахватные рычажки разной длины, причем короткие рычажки размещены над длинными, и по меньшей мере одна из поверхностей рычажков выполнена выпуклой в направлении от режущей кром5 ки к оси поворота рычажка, отличэющий- с я тем, что, с целью повышения выхода керна и стойкости кернозахватных рычажков путем обеспечения соприкосновения на диаметре кернообразующего отверстия режущих кромок каждых двух расположенных

друг над другом поднятых рычажков и создания в керне растягивающих напряжений при внедрении в него рычажков, длины рычажков и вертикальное расстояние между осями двух рычажков отвечают зависимости

(P-R)2 - VK2-(P-R2)±f.MM

- :

где X - вертикальное расстояние между ося- .Q ми рычажков, мм;

D - длина длинного рычажка (от режущей кромки до оси), мм;

К - длина короткого рычажка (от режущей кромки до оси), мм;

Р - расстояние от оси рычажка до вертикальной оси снаряда, мм;

R - радиус кернообразующего отверстия, мм;

f - отклонение, определяемое округлением рассчетной длины до целого числа и допусками на изготовление деталей, мм.

2. Снаряд по п. 1,отличающийся тем. что у расположённых друг над другом кернозахватных рычажков обращенные друг к другу поверхности выполнены выпуклыми. .

Редактор

Составитель Ф.Рааилов Техред М.Моргентал

Корректор С.Патрушева

Использование: бурение с отбором керна. Сущность изобретения: керноотборный снаряд включает бурильную головку 2 с кер- нфобразующим отверстием 3 и расположенные друг над другом снабженные режущими кромками 10 и 11 поворотные кернозахват- нуе рычажки 8 и 9 разной длины, причем короткие рычажки 9 размещены над длинными 8 и у рычажков по меньшей мере одна из поверхностей выполнена выпуклой в направлении от режущей кромки к оси поворота рычажка. Длины рычажков и вертикальное расстояние между осями двух рычажков отвечают зависимости (P-R)2 - VK2-()±f.MM тде X - вертикальное расстояние между осями рычажков, мм; D - длина длинного рычажка (от режущей Кромки до оси), мм; К - длина короткого рычажка (от режущей кромки до оси) мм; Р - расстояние от оси рыч ажка до вертикальной оси снаряда, мм; R - радиус кернообразующего отверстия, мм; f - отклонение, определяемое округлением расчетной длины до целого числа и допусками на изготовление деталей, мм. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. у И