ГРУНТОНОС УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ Советский патент 1972 года по МПК E21B49/02 

Изобретение относится к области буровых работ. Известны грунтоносы ударного действия, включающие керноприемное устройство, наковальню, распорное устройство и цилиндрическую камеру с грузом. Предлагаемый грунтонос ударного действия отличается тем, что груз выпол-нен в виде поршня, установленного над подпружиненным штоком, шарнирно связанным с распорным устройством. Это повышает энергию удара и коэффициент полезного действия грунтоноса. На фиг. 1 и 2 изображен предлагаемый грунтонос, в двух проекциях; на фиг. 3 - разрез кольца-захвата. Керноприемное устройство грунтоноса ударного действия состоит из башмака 1, кернодержателя 2, керноприемного стакана 3, разъемной металлической гильзы 4 из тонкого листового железа. Кериоириемное устройство с помошью резьбы соединяется с наковальней 5, в нижней части которой имеются боковые окна 6. В корпусе наковальни 5 находится распорное устройство, .состоящее из штока 7, на верхнем конце которого на резьбе навернута специальная направляющая втулкапредохранитель 8, а на нижнем, тоже на резьбе- гайка-кронщтейн 9 с шарнирно укрепленными на ней распорными кулачками 10, располол енными в окнах 6 наковальни 5; гофрированной трубки (сильфон) //; пружины 12; прижимной втулки 13 с зажимными гайками 14. К нилашму торцу наковальни 5 прикреплена металлическая сетка 15, предохраняюшая разл-симное устройство от загрязнения крупными кусками породы. Верхняя часть наковальни 5 герметично (на резьбе, а затем на сварке) соединяется с цилиндрической камерой 16, которая заканчивается упорным кольцом 17, соединяемым с камерой 16 с помощью резьбы. Внутри камеры 16 расположен груз, выполненный в виде поршня, состоящего из штока-ударника 18 с насаженными на него резиновыми манжетами 19 и распорными металлическими шайбами 20; гаек 21. Шток-ударник 18 имеет щелевую прорезь 22 и центральное продольное цилиндрическое отверстие 23, в которых помещаются продольная тяга 24 с навернутым на ее пилений конец ограничителем 25 хода поршня и пружина 26. На верхний конец штока навернута ловительная муфта 27, в которую входит ловитель, состоящий из захвата 28 с утяжелителем 29 и канатным замком, состоящим из корпуса замка 30, втулки 31, в которой раскреплен конец троса 32. стоящего из корпуса 33 с прорезью 34 и шариирно откидывающихся собачек 35. Грунтонос работает следующим образом. В собранном виде грунтонос ударного действия опускается в скважину, обсаженную 5 трубами 36, до упора башмака 1 в забой скважины. Грунтонос спускается либо сбрасыванием его в скважину, либо соединяется с ловителем на поверхности и опускается в скважину лебедкой бурового станка, расположенного на поверхности. Для внедрения башмака / в грунт необходимо, чтобы ловитель был соединен с грунтоносом. При втором способе онуска грунтоноса в скважину ловитель с грунтОлЧО-15 сом соединяется еще на поверхности. При первом способе, т. е. при сбрасывания грунтоноса в скважину, вслед за грунтоносом на тросе 32 в скважину опускается ловитель, который, дойдя до грунтоноса, покоящегося па20 забое скважины, соединяется с ловительной муфтой 27 следующим образом. Захват 28 ловителя выполнен в виде ножниц, конец которых имеет конусообразную форму. Дойдя до грунтоноса, ножницы захва-25 та 28 входят в конусообразное направление ловительной муфты 27. При этом под деиствием пружины 26 головка продольной тяги 24, имеющая тоже конусообразную форму, с ограпичителем 25 хода порщня находятся в30 крайнем верхнем положении и концы ножниц захвата 28 упираются в головку продольной тяги 24. Под действием веса ловителя пружина 26 сжимается, головка продольной тяги утапливается, а ножницы захвата 28 переме-35 щаются вниз по конусной части ловительной муфты 27. При этом раствор между ножницами захвата 28 уменьшается до тех пор, пока ножницы войдут в наиболее узкую часть ловительной муфты 27. При достижении нож-40 пицами захвата 28 расщиренной части ловительной муфты 27 ножницы захвата 28 раздвигаются продольной тягой 24, поднимающейся под действием усилия пружины 26. При этом ножницы захвата 28 головкой продоль-45 ной тяги 24 находятся в раздвинутом положеНИИ и наружными скошенными выступами упираются в скощенный бурт ловительной муфты 27. В таком виде грунтонос ударного -действия полностью готов к отбору проб50 грунта. Отбор проб грунта осуществляется следуюш им образом. Лебедкой бурового станка, расположенного на поверхности, наматывается трос 32 на ба-55 рабан лебедки, т. е. ловитель поднимается вверх. При этом усилие лебедки через канат и ловитель передается на груз. Груз движется вверх. В самый начальный момент движения груза вверх в .камере 16 срабатывает распор-60 ное устройство. Верхний торец наковальни 5, 10 шток 7 вместе с втулкой-предохранителем 8 и гайкой кронштейном 9 поднимаются вверх. При этом угол наклона к горизонтали, щарнирно укрепленных на гайке-кронштейне 9, распорных кулачков Ю уменьшается и они, выдвигаясь из корпуса наковальнп 5, распирают грунтонос в обсадных трубах и не дают ему возможности подниматься от забоя скважины. Направляющая втулка-предохранитель 8, гофрированная трубка (снльфон) 11, прижимная втулка 13 с зажимными гайками 14, резиновые манжеты 19, распорные металлические шайбы 20 и гайки 21 предохраняют полость камеры 16 от ностунления в него воздуха или воды. В связи .с этим .в камере 16 в процессе движения груза вверх образуется разрежепное пространство. При достижении ограничителем 25 высгупев ударного кольца 17 под действием усилия лебедки бурового станка ог)аничитель 25 вместе с продольной тягой 24, сжимая пружину 26, остаются на одном и том же месте отпосительно упорного кольца 17, а груз продолжает движение вверх. При этом головка продольной тяги 24 выходит из контакта с ножницами захвата 28. В течение всего времени подъема груза ножницы захвата 28 стремятся уменьщить свой раствор и тем самым выйти из зацепления с ловительной муфтой 27. Одпако этому препятствует головка продольной тяги 24, которая уходит вниз, и ножницы захвата 28, уменьшив свой раствор, выходят из зацепления с ловительной муфтой 27. Этому способствует также конусообразная форма контактных новерхностей между ножницами захвата 28 и ловительной муфтой 27. Срабатывает ловитель. Груз вверх больше не движется, а под действием собсгвенного веса -и перепада давления над и под грузом с большим ускорением движется вниз, При этом груз посредством штока-ударпика 18 вначале утапливает шток 7 с направляющей втулкой-предохранителем 8 и гайкойкронштейном 9, сжимая прулсину 12 и уводя распорные кулачки 10 в корпус наковальни. Таким образом производится освобождение грунтоноса от обсадных труб, па что расходуется совсем незначительная часть энергии, запасенной грузом. Затем груз посредством штока-ударника 18 наносит мощный удар по верхнему торцу наковальни 5, и грунтонос погружается в грунт. Величина погружения грунтоноса за каждый удар, а также начало прекращения погружения грунтоноса в -грунт устанавливаются в момент соединения ловителя с грунтоносом по длине троса 32, дополнительно сматываемого с барабана лебедки после каждого удара (па тросе имеются метки через определенные интервалы).

последний в трубах и повторно наносят удары груза по наковальне 5. Так -продолжается до тех пор, пока грунтонос внедрится в грунт на необходимую глубину или нрекратится дальнейшее его продвижение.

После того, как в последний раз ловитель срабатывает и отсоединяется от грунтоноса, грунтонос отсоединяется от обсадиых труб, а груз наносит удар по наковальне 5, производится извлечение грунтоноса из скважины по следующей схеме.

В скважину, в обсадные трубы 36 сбрасывается специальное кольцо-захват внутрь которого через прорезь 34 пропускается трос 32. В обсадных трубах 55 кольцо-захват движется под собственным весом. Кольцо-захват сбрасывается так, чтобы его торец, имеющий наружный скос, находился внизу. При этом собачки 35 кольца-захвата не мешают движению последнего, так как имеют возможность при встрече препятствий поворачиваться на щарнире и скрываться в корпусе 33 кольцазахвата. Кольцо-захват достигает ловителя. Диаметр внутреннего цилиндрического отверстия кольца-захвата больше диаметра канагного замка, однако меньще величины максимального расстояния между наружными скощенными выступами ножниц захвата 28 даже в том случае, когда ножницы находятся в сжатом положении. Поэтому кольцо-захват пропускает внутри себя канатный замок и садится на наружные скошенные выступы ножниц захвата 28. В таком положении кольцозахват не дает возможности ножницам захвата 28 разжиматься и увеличивать раствор. Этим самым предотвращается возможность соединения ножниц захвата 28 с ловительной муфтой 27. Затем с лебедки бурового станка пропускается трос 32, и ловитель с кольцомзахватом опускается внутрь упорпого кольца 17 грунтоноса (наружный диаметр кольца захвата меньше внутреннего диаметра упорного кольца 17 по выступу). Собачки 35 кольца-захвата, лройдя выступ упорного кольца 17, под собственным весо.м отбрасываются и занимают положение, показанное на фиг. 3. Величина расстояния между наружными концами собачек 35 больще диаметра упорного кольца 17 по выступу. Теперь лебедкой бурового станка поднимается ловитель, на котором сидит кольцо-захват. При этом собачки 35 кольца-захвата, дойдя до выступа упорного кольца 17, упираются в выступ и, таким образом, вместе с ловителем из скважины извлекается грунтонос. Шток-ударник 18 порщня грунтоноса при этом покоится на наковальне 5, а поэтому распорные кулачки 10 скрыты в корпусе наковальни 5 и не мешают извлечению грунтоноса из скважины.

После извлечения грунтоноса из скважины па поверхность ловитель отсоединяется от грунтоноса. Пз упорного кольца 17 извлекается кольцо-захват с помощью утапливания собачек 35 в корпус 33 кольца-захвата подсобным инструментом (например, проволокой) или с помощью отсоединения упорного кольца 17 от камеры 16. Затем керноприемное устройство освобождается от породы, и процесс отбора проб грунта повторяется.

г-ги

Предмет изобретения

Грунтонос ударного действия, включающий керноприемное устройство, наковальню, распорное устройство и цилиндрическую камеру

с грузом, отличающийся тем, что, с целью повышения энергии удара и коэффициента полезного действия грунтоноса, груз вьшолнен в виде поршня, установленного над подпружиненным штоком, шарнпрно связанным с

распорным устройством.

22 25 2 23 1S II I I I Г 6 28 29 17 0 /- 32