Кернорватель Советский патент 1980 года по МПК E21B25/06 

(54)КЕРНОРВАТЕЛЬ Изобретение относится к области бурения скважин, а более конкретно к устройствам ДЛЯ срыва и удержания керна. Известно устройство, имеющее цилиндрический корпус с внутренней конической поверхностью и расположенный в нем подвижный упругий кольцевой кернозахватывающий элемент, взаимодействующий с конической поверхностью корпуса 1. В этом устройстве ДЛЯ надежного захвата керна кернозахватывающий элемент должен постоянно контактировать с керном, обжимать его, т. е. внутренний диаметр кернозахватывающего элемента должен быть несколько меньще диаметра образуемого керна. Постоянный контакт керна с кернозахватывающим элементом создает дополнительное сопротивление прохождению керна в колонковую трубу, что снижает скорость бурения, а в случае получения дробленого керна способствует его самозаклиниванню. Наличие кольцевого подвижного кернозахватывающего элемента, размещенного в корпусе со специально выполненной конусной поверхностью, усложняет конструкцию, сужает внутреннее проходное сечение кернорвателя, что создает дополнительное сопротивление для прохода промывочной жид Отмеченные недостатки частично устранены в кернорвателях с упругими элементами, выполненными в виде отдельных пластин ИЛИ проволок. Из известных цилиндрических кернорвателей наиболее близким по технической сущности является кернорватель, состоящий из цилиндрического корпуса и кольца с расположенными на нем сменными упругими элементами 2. В этом кернорвателе упругие кернозахватывающие элементы расположены так, что перекрывают проходное сечение керноприемной трубы. При бурении керн, проходя в керноприемную трубу, вынужден раздвигать их. При этом он частично разрушается, а сами упругие элементы и кольцо могут быть затянут з внутрь КОЛОНКОВОЙ трубы. При бурении крепких монолитных пород этот Кернорватель не обеспечивает срыв и удержание керна. Кроме того, наличие кольца в этом кернорвателе сужает пространство ДЛЯ прохода промывочной жидкости, что создает дополнительные гидравличские сопротивления и препятствует нормальному процессу бурения. Целью изобретения является упрощение конструкции кернорвателя и повышение эффективности его работы за счет снижения гидравлического сопротивления в кернорвателе. Цель достигается тем, что внутренняя поверхность корпуса выполнена со смещенными по высоте выступами в виде сопряженных по образующим полуцилиндра и усеченного полуконуса, направленного верщиной вверх, а каждый из упругих элементов защеплен на корпусе под соответствующим выступом, причем выступы смещены относительно друг друга в плане на 180° и образуют проходной диаметр, по меньшей мере, равный диаметру керна. Выполнение кернозахватывающих элементов за одно целое с корпусом позволяет упростить конструкцию, а выполнение их в виде сопряженных по образующим полуцилиндра и полуконуса и смещение по вертикали и в плане позволяют создать между керном и внутренней поверхностью корпуса гарантированный зазор для прохода жидкости, так как керн касается кернорвателя только по двум эксцентричным выступам, образующим проходной диаметр кернорвателя, равный диаметру образуемого керна. Последнее создает возможность свободного входа керна в керноприемную трубу с последующим удержанием его упругим элементом на уступе при подъеме. На фиг. 1 изображен кернорватель, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Кернорватель имеет корпус 1, внутренняя поверхность которого выполнена в виде полуцилиндра 2 и усеченного полуконуса 3, сопряжение которых образует полукольцевые керноудерживающие выступы 4, смещенные относительно друг друга по высоте и в плане на 180°. Против выступов 4 расположены упругие элементы 5, закрепленные на корпусе 1 так, что при бурении они не выходят за диаметр, образуемый выступами 4. Между двумя противоположными выступами 4 образован проходной диаметр кернорвателя Лцнн, равный или несколько меньщий диаметра керна. Кернорватель работает следующим образом. При сборке снаряда кернорватель устанавливается между породоразрущающим инструментом и керноприемной трубой. При бурении керн проходит в корпус 1, отклоняя упругий элемент 5. По окончании рейса снаряд приподнимается, керн, опускаясь вниз, упирается в торец упругого элемента 5, и отклоняется на выступ 4 корпуса 1. В дробленных породах упругий элемент 5 под действием керна перекрывает проходное сечение, препятствуя выпадению мелкого керна. В монолитных породах, где керн представлен столбиками, заклинка и срыв керна происходит при подъеме снаряда путем отжима его упругим элементом 5 и слома за счет эксцентричности. Выполнение кернозахватывающих элементов за одно целое с корпусом позволяет освободить проходной диаметр кернорвателя, а форма кернозахватывающих элементов обеспечивает создание гарантированных зазоров для прохода жидкости, сводит до минимума их контакт с керном. Такое выполнение керна позволяет применять его в конструкциях колонковых снарядов малого диаметра, особенно при гидроударном бурении с применением эжекторных и двойных колонковых снарядов, где применение известных кернорвателей затруднено. Опробование на стенде СКВ макетного образца предложенного кернорвателя, изготовленного в лаборатории СКВ, показали надежность захвата керна и снижение в 2 раза гидравлических сопротивлений. Опробование опытного образца и полевых условиях показали, что его применение позволяет в разрущенных породах увеличить длину рейса за счет снижения самоподклина керна шламом до 2,5-3,0 и против 1,0-1,5 м, полученных при применении известных кернорвателей, аналогичных приведенному прототипу. Формула изобретения Кернорватель, содержащий цилиндрический корпус и расположенные в нем упругие эл ементы, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повыщения эффективности работы за счет снижения гидравлического сопротивления в кернорвателе, внутренняя поверхность корпуса выполнена со смещенными по высоте выступами в виде сопряженных по образующим по гуцилиндра и усеченного полуконуса, направленного верщиной вверх, а каждый из упругих элементов закреплен на корпусе под соот ветствующим выступом, причем выступы смещены один относительно другого в плане на 180° и образуют проходной диаметр, по меньшей мере, равный диаметру керна. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Онищин В. П. идр. Инструменты для алмазного бурения. Л., «Недра, 1975, с. 45, рис. 13. 2.Гребенюк А. А. Техника и технология получения керна. М., «Недра, 1973, с. 119, рис. 606 (прототип).