Прибор для определением простирания и падения горных пород при бурении скважин Советский патент 1933 года по МПК E21B47/02 E21B49/00 

Назначение предлагаемого прибора состоит в том, чтобы дать возможность по поднятому из колонковой буровой скважины столбику породы (керну) определить не только углы падения последней, но и направление (азимут) этого падения. Направление падения может быть выявлено при условии, что поднятый керн на поверхности будет установлен в том же положении, в каком он находился до момента отрыва его от общей массы пробуриваемых пород. Эта ориентировка керна на поверхности возможна при условии проведения на керне до отрыва его от общей массы, какойлибо метки, положение которой на керне, в момент ее нанесения, было бы известно на поверхности. Вынутый из скважины моченый керн, установленный согласно метке в положение, которое он занимал в скважине, даст возможность по плоскости наслоения породы определить угол и азимут падения их в скважине. Предлагаемый прибор имеет целью дать ориентировку керна и тем самым решить поставленную задачу.

На чертеже фиг. 1 .изображает вертикальный разрез прибора; фиг. 2-разрез по линии АВ на фиг. 1.153

Предлагаемый прибор состоит из -колонковой трубы /, пробки 2, кернового цилиндра 3, коронки 4, рвателя 5, подвесных пружин 6 и шарика,/.

Колонковая труба 7 изготовляется из нормальной колонковой трубы набора станка Крелиуса. Отличием колонковой трубы прибора от нормальной является наличие в ней трех направляющих планок 8 (фиг. 2), расположенных под углом в 120° друг к другу и служащих для установки и закрепления пробки 2 в верхней части трубы, а также для движения по ним кернового цилиндра 5.

Пробка 2 предназначается для удер жания через пружины 6 кернового цилиндра 3. Закрепление пробки вверху осуществляется путем простой ее посадки пазами на верхн ш концы направляющих планок 8.

Керновой цилиндр 5, служащий для нанесения метки на выбуренный керн, представляет собой цилиндр, нижняя часть которого открытая, а верхняя закрытая, с отверстием для прохода воды посередине и отверстием 7 сверху цилиндра для шарика. Отверстие 7 иадеет пришлифованную сферическую выточку, плотно обнимающую шарик 7. Для лучшего попадания шарика 7 в отверстие 7 верх последнего растачивается на опрокинутый конус. По наружной образующей цилиндра проделаны три продольных канавки, глубиной и шириной соответствующие направляющим 8 колонковой трубы. Цилиндр вставляется в колонковую трубу, так что направляющие проходят по канавкам цилиндра. Цилиндр 3 подвешивается в колонковой трубе / пружинами 6 к пробке 2. В нижлей части цилиндра J, с внутренней стороны его, вчеканивается камень, которым, при опускании цилиндра вниз, и наносится метка на керн.

Коронка 4 служит рабочим наконечником снаряда 51;ля набурки керна. От нормального короночного кольца корон:ка, прибора отличается увеличенной толщиной рабочей поверхности кольца, высотой, меньше рабочей части, и удлиненной верхней частью. Самый верх нерабочей части коронки расточен под конус для рвателя 5. Зачеканка камней производится как и в нормальной рабочей коронке.

Рватель 5, в момент нанесения метки на керн, производит заклинивание последнего в такой степени, чтобы можно было сорвать его с забоя и поднять на поверхность. Рватель представляет собой разрезанное стальное кольцо со ско.шенной на конус нижней наружной частью. При спокойном положении он помещается в кЬлонковой трубе 7, немного заходя нижней частью в конус коронки.

Во избежание свободных движений рвателя 5 в процессе набурки керна в верхней, части его тела .вырезаются пазы, которыми он насаживается на нижние концы направляющих 8 колонковой трубы /, что препятствует его вращению ц преждевременному заклиниванию керна

Подвесные пружины б во время набурки прибором керна поддерживают керновый цилиндр J на весу в колонковой трубе 7 и в момент нанесения метки на керн, под действием давления воды, растягивают и опускают цилиндр так,

его край выдавил рватель 5 в конус коронки 4 и заклинил керн. ШариК 7.предназначается для закрывания отверстия для прохода воды в керновом цилиндре 3 с тем,чтобы дальиeйшj м давлением воды опустить цилиндр вниз колонковой трубы 7, с целью ,нанесения метки на керн и выдавливания рвателя 5 из-его первоначального положения.

Для передачи по системе штанг наверх положения камня в керновом цилиндре и ориентирования черты на керне служат два визирных кронштейна и теодолит. Один кронштейн устанавливается у устья скважины, а другой-на штанге под вертлюгом.

Для графического определения элементов залегания (азимута падения пород) при приборе имеется особый ртолик. Азимут падения пород может быть измерен на нем также при помощи горного компаса.

До момента спуска прибора в скважину работа в последней ведется обыкновенной колонковой трубой с рабочей коронкой.

Перед спуском прибора проверяется правильность вынесения положения камня кернового цилиндра на наружную стенку колонковой трубы. С этой целью керно,вый цилиндр 3 снимается с пружин 6 и его нижняя часть опускается в уровень с низом колонковой трубы 7; помощью инейки, наложенной на место зачеканки камня, по т-орцу кернового цилиндра и проходящей через центр колонковой трубы 7, на наружной стороне послздней, напильником делается засечка. После этого прибор собирается .и на верх колонковой трубы навертывается переходник к штангам. Затем колонковой трубе дается строго вертикальное положение и помощью отвеса отметка снизу передается на переходник-нилпель в нижнюю штангу. Прибор опускается до переходника в скважину, а затем навинчивается следующая, штанга. На нижнюю щтангу у переходника, в месте метки, устанавливается визирный кронштейн таким образом, чтобы визирная игла на хомуте перекрывала метку. На расстоянии 10- 12 Л1 от скважины устанавливается теодолит, при помощи которого визируют наметку штанги через иглы кронштейна, совмещая эти точки на одной прямой. После совмещения трубу теодолита поворач 1вают вверх, направляя ее под вертлюг, где устанавливается верхний кронштейн.Поворачиванием кронштейна

около штанги добиваются положения агл по оси трубы. После этого на штанге у иглы хомута проводит;ся черта; хомуты снимаются и прибор опускается ниже в скважину. Затем навертывается Новый столб штанг (две штанги), и операция повторяется в том же порядке. Таким образом, метка положения камня с к,олонкового цилиндра передается наверх. Во избежание ошибки в передаче метки необходимо, чтобы штанги и прибор имели строго вертикальное положение. Последнее достигается тем, что блок подъемного каната на копре и буровой етанок устанавливаются так, чтобы оси каната, бурового шпинделя станка и ск-важины составляли одну прямую линию. Опустив прибор на забой скважины и закрепив последнюю штангу в буровом шпинделе, производят набурку керна в ручную. По окончании набурки, свернув сальник, опустив штанги с зажимов и надев- на имеющуюся на штанге метку один из кронштейнов-теодолитом определяют азимут положения кронштейна. Дав пять-десять минут на свободное стояние штанг, вторично проверив азимут, вновь зажав штанги и закрепив станок так, чтобы гупиндель не давал 1ни малейшего движения, в штанги пускается шарик, нав1 нчивается сальник и насосом

начинают нагнетать воду. Шарик 7, дойдя до отверстия / в керновом цилиндре, запирает свободный прозсод воды, и давление последней, действуя на цилиндр 3, заставит последний опуститься вниз, камнем прочертить метку на керне, рватель-войти в коронку 4 и заклинить керн. Небольшим подъемом штанг через кремальеру производится , отрыв йерна от забоя, после чего керн поднимается на поверхность. Подъем для большей точности замера и для определения остаточного угла скручивания можно производить с проверкой положения меток на штангах, действуя теодолитом и кронштейнами в обратном направлении, т.-е. взяв вначале верхнюю: метку, а затем нижнюю.

Предмет изобретения.

Прибор для определения простирания и падения горных пород при. бурении скважин, отличающийся , что для отметки керна служит цилиндр 3, подвешенный на пружинах 6, опускающийся под давлением нагнетаемой по штангам воды и делающий при этом камнем, расположенным на нижней части цилиндра, метку на керне при опускании шарика 7 в конусообразное отверстие 7 в верхней крышке упомянутого цилиндра.