Пробоотбойник донных отложений Советский патент 1978 года по МПК E21B49/02 G01N1/08 

1

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для производства геологоразведочных работ на дне моря. Исследования, проводимые пробоотборниками различных конструкций, представляют собой один из прямых методов решения задач по изучению дпа морей п океанов с целью получения сведений о составе и стратиграфии донных отложений и выявлению промышленных россыпей полезных ископаемых.

Известен пробоотборник донных отложений, включаюший колонковую трубу и движитель в виде пневмокамеры с реактивными соплами 1. Внедрение пробоотборника в грунт происходит за счет реактивной сплы.

Недостатки этого пробоотборника заключаются в том, что одноразового реактивного воздействия бывает недостаточно для внедрения в блоковые донные отложения на всю длину колонковой трубы, при вибропогружеНИИ слои отбираемой пробы грунта перемешиваются, вследствие чего невозможно детальное изучение стратиграфии донных отложений, а также ряда других свойств. Кроме того, для извлечения пробоотборника требуются большие усилия.

Известен также пробоотборник донных отложений, включающий колонковую трубу и движитель в виде двух пневмокамер с реактивными соплами, направленными в нротпво2

положные стороны 2. Это устройство позволяет производить отбор проб донных отложенпй прп задавливанин колонковой трубы в дно реактивной силой, возникаюш ей прп истеченпн сжаторо газа из камеры через реактивные сопла. Сжатый газ образуется в камере за счет сгорания твердого ракетного топлива.

Однако данный нробоотборник не позволяет реализовать многократное приложепие импульса реактивной силы к погружаемой в донный грунт колонковой трубе. Это ограничивает глубину внедрения пробоотборппка п возможную длину отбираемой геологической пробы. Нежелательным является также прпдМенение взрывчатых веществ (ракетное топливо) в конструкциях подводных технических средств.

Целью изобретения является создание многоразовых нагрузок на колонковую трубу п повышение выхода керна нутем создания подсоса.

Это достигается тем, что в пробоотборнике сопла расположены концентрично с колонковой трубой, а пневмокамеры снабл :епы концентричными относительно колонковой трубы поршнями для периодического выпуска сл-сатого газа в сопла, причем верхняя кромка сопла расположена ниже верхнего торца колонковой трубы. На чертеже представлена общая конструктивная схема пробоотборннка донных отложений. Пробоотборник состоит из движителя 1 и колонковой трубы, состоящей из двух коаксиально расположенных труб - наружной 2 и вщтренней (керноприемной) 3. Движитель прочно крепится на наружной трубе с помощью соединения 4. Внутренняя труба 3 центрируется относительно оси внещней кольцами 5 и 6. Внизу к наружной трубе прикреплена коронка 7 с кернорвателем 8. Движитель состоит из иневмокамер-нижней 9 и верхней 10, к которым крепятся направляющие сопла 11 и 12. Каждая из пневмокамер разделена на две полости поршнями 13 и 14. Магистраль 15 служит для заполнения верхних полостей 16 и 17 камер, а магистрали 18 и 19 - нижних. Необходимые уплотнения осуществляются резиновыми кольцами 20. Наружная труба 2 имеет сверления 21, через которые при вскрытии камеры 9 часть воздуха протекает в кольцевой канал между трубами 2 и 3 и далее сквозь отверстия в центрирующем кольце 5 подается в основание коронки по каналу 22. Нри повторном заполнении водой реактивного сопла 11 воздух вытесняется по каналу между наружной трубой 2 и поршнем 13 и далее через сверления 23. Отбор донных геологических проб с помощью описанного устройства производится следующим образом. Устройство опускается с обеспечивающего судна на дно и устанавливается в точке отбора геологической пробы. Направляющие реактивные сопла И и 12 заполняются водой. От компрессора или от баллона со сжатым воздухом через магистраль 15 высокого давления наполняются до необходимого давления верхние полости 16 и 17 пневмокамер. При этом порщни 13 и 14 плотно прижимаются вниз. По магистрали 19 заполняется сжатым воздухом нижняя полость верхней пневмокамеры. По достижении в этой полости определенного расчетного давления поршень движется вверх и вскрывает ее. Вырвавшийся из полости сжатый воздух выбрасывает воду из направляющего сопла 12, создавая гидрореактивную силу, задавливающую устройство в грунт. После спада давления в нижней полости верхней камеры, порщень 14 возвращается вниз в исходное положение, и вода заполняет сопло 12. Вновь подается сжатый воздух по магистрали 19, и процесс задавливания устройства в грунт повторяется. С целью улучшения условий забора грунта верхнее основание колонковой трубы пробоотборника выступает над основанием стенки сопла 12 настолько, что при максимальном перерасширении воздуха, выброшенного из камеры 10, граница воздух-вода не достигает конца трубы. При выбросе воды из сопла 12 у верхнего основания грунтоприемиика устройства создается разрял снпе, способствующее лучщему забору грунта. После заглубления пробоотборника в грунт по магистрали 18 сжатый воздух подается в нижнюю полость пневматической камеры 9. Работает камера 9 аналогично камере 10. При каледом ее вскрытии вырвавщийся сжатый воздух выбрасывает воду из направляющего сопла 11, что создает гидрореактивную силу, вырывающую устройство из грунта. Одновременно при этом часть воздуха через сверления 21 в наружной трубе 2, коаксиальный канал между трубами и отверстия в центрирующем кольце 5 подается к коронке 7 и далее по каналу 22 к забою. Это уменьшает разрежение в основании забоя и соответственно силу, необходимую для вырыва пробоотборника. После извлечения пробоотборника из грунта он поднимается со взятой колонкой пробы на обеспечивающее судно. Преимущества предлагаемого пробоотборника по сравнению с известными подобными устройствами заключается в том, что при сравнительной простоте и надежности конструкции он может быть применен для отбора проб донных отложений, представленных плотными грунтами..Возможность многократного повторения импульсов гидрореактивной силы позволяет отобрать колонку геологической пробы со дна моря значительно большей длины, чем при работе с пробоотборниками, основанными на одноразовом силовом воздействии на керноприемное устройство. Отбор геологической пробы происходит без существенного нарушения естественной послойной структуры дониых отложений. Формула изобретения Пробоотборник доииых отложений, включающий колонковую трубу и движитель в виде двух пневмокамер с реактивными соплами, направленными в противоположные стороны, отличающийся тем, что, с целью создания многоразовых нагрузок на колонковую трубу и повышения выхода керна путем создания подсоса, сопла расположены концентрично с колонковой трубой, а пневмокамеры снабжены концентричными относительно колонковой трубы поршнями для периодического выпуска сжатого газа в сопла, причем верхняя кромка сопла расположена ниже ерхнего торца колонковой трубы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании № 1030298, кл. Е IF, опублик. 1966. 2.Патент Великобритании № 1088294, кл. Е IF, опублик. 1965.

19

1г

22