Керноотборный снаряд Советский патент 1981 года по МПК E21B25/00 

Изобретение относится к бурению скважин, а именно, к устройствам для бурения скважин с одновременным отбором керна. Известны керноотборные снаряды для бурения в геологических условиях, способствующих заклиниванию и дроблению керна, характеризующиеся наличием плотно сидящей в -колонковой трубе гильзы, выполненной из двух половин с хромированной и полированной внутренней поверхностью или в виде сплошной пластиковой втулки l и 2 . Однако,в указанных конструкциях не исключается возможность заклинивания керна и оставления его на забо из-за нечеткой работы кернователя. . С целью повышения эффективности отбо ра керна в снарядах фирмы Лонгир устанавливаются специальные сигнализаторы заклинки, что в сочетании со съемной грунтоноской позволяет оперативно извлечь керн и продолжить бурение, не поднимая колонны бурильных труб. Применение таких устройств не всегда возможно, особенно в глубоком бурении и при бурении турбобуром, когда затруднена передача сигнала по гидравлическому каналу свяаи и грунтоноска выполнена несъемной . Известен также керноотборный снаряд, в, котором, с целью локализации и выноса заклинки из зоны поступления вновь формируемого керна, в колонковой трубе размещены коаксиально две разной длины- втулки, подвижные в осевом направлении относительно трубы 3J . Перенесение опоры заклинки керна со стенки колонковой трубы на стенки втулки, осуществляемое в указанном снаряде, дает определенный эффект, но не устраняет возможность новой заклинки, которая более вероятна, чем первая, так как формирование керна происходит в условиях повышенного зазора между керном и второй втулкой, обнажающейся при перемещении внутренней втулки. Возможность заклинивания керна сразу при попадании его в трубу большего диаметра практически ограничивает общую длину керна, поднимаемого за рейс, длиной малой втулки. Кроме того, надежность работы рассматриваемого устройства зависит от легкости перемещения втулок относительно друг друга и колонковой трубы, достижение которой является достаточно сложной задачей при наличии в керноприемной камере мелких кусков керна и шлама. Известен также керноотборный снаряд, содержащий корпус, бурильную головку и керноприемную трубу с керноприемной камерой, причем, на внутренней поверхности камеры имеются эластичные выступы в виде иголочек, предназначенные для снижения трения между стенками камеры и образующимся керном, а также выполняющие роль центраторов керна 4. Наличие антифрикционных и центри рующих элементов на внутренней поверхности камеры снижают вероятност заклинивания керна. Но выполнение эластичных выступо в виде стальных иголочек не позволя добиться полной центровки керна по оси керноприемной камеры: иголочки неравномерно прижимаются к керну, и, тем самым, способствуют прижатию керна к одной из сторон камеры, вызывая перекос кусочков керна и их заклинивание. Цель изобретения - повышение эффективности отбора керна путем устранения его заклинки и улучшени его центрирования. Указанная цель достигается тем, что в керноотборном снаряде, эласти ные выступы выполнены кольцевыми и имеют в-сечении, образованном плоскостью, проходящей через ось керноприемной камеры, форму конуса, вершина которого расположена выше его основания, причем выступы расчленены прорезями на отдельные участки, а также тем, что эластичные выступы выполнены в виде втулок, размещенных в керноприемной камере с воз можностью вращения, а во втулках и в керноприемной трубе выполнены радиальные каналы, сообщающие прост ранства внутри и снаружи керноприем ной камеры, причем шаг каналов в ке ноприемной трубе равен шагу эластич ных выступов. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид в разрезе; на фиг4 2 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 -.разрез А-А на фиг. 1. Керноотборный снаряд включает бу рильную головку 1, корпус 2, центратор 3, переводник 4 и керноприемную камеру, состоящую из трубы 5, кернорвателя 6 с упорным кольцом 7, фильтра 8, являющегося одновременно ограничителем продвижения вверх, и втулок 9. На втулках 9, вставленных в трубу 5 с небольшим зазором, имеются эластичные выступы 10, имеющие форму конуса и выпол ненные таким образом, что касательные, проведенные в произвольных точ ках сечения выступа (например Б и В на фиг. 2) образуют с осью кернопри емной камеры, угла oi и d по больей мере равные 90. На внутренней поверхности в торцах втулок 9 имеются пазы 11 и 12, расчленяющие их на отдельные участки, а на внешней поверхности выступы 13; в трубе 5 для улучшения промывки выполнены отверстия (радиальные каналы) 14. Шаг выступов вдоль оси керноприемной камеры равен агу радиальных каналов. Втулки размещены в керноприемной камере с возможностью вращения. Применение предлагаемого устройства целесообразно при отборе керна в трещиноватых породах с высокой перемножаемостью по прочности и большими углами падения пластов, особенно при повышенных требованиях к качеству и количеству поднимаемого керна,. бурение поисковых, разведочHbDc, опорных и уникальных сверхглубоких скважин. При разбуривании пород, воздействие на которые принудительного потока промывочной жидкости нежелательно, применяется труба 5 без отверстий 14, подвеска керноприемной камеры на упорном подшипнике и установка в верхней части камеры дренажного клапана. Керноотборный снаряд работает следующим образом. При поступлении керна в керноприемную камеру эластичные выступы 10 прижимаются к внутренней поверхности втулок 9, обеспечивая, благодаря упругости материала .и форме сечения выступа, удержание керна и исключение давления поднятых кусков керна на вновь формируемые, а также центрацию керна. Практически полное прилегание керна к внутренней поверхности керноприемной камеры исключает возможность относительного смещения и расклинки кусков керна. Зазор между втулками 9 и трубой 5 позволяет им свободно проворачиваться относительно снаряда, что обеспечивает неподвижность керна в процессе бурения. Промывка керноприемной камеры, осуществляемая через пазы в фильтре 8 и отверстия в трубе 14 , удаляет мелкие куски керна и шлама из керноприекной полости с помощью системы каналов, образуемых пазами 11, 12 и выступами 13 на втулках 9. Удалению шлс1ма способствуют центробежные силы, действующие на его части1№J, находящиеся во вращающейся вместе с корпусом снаряда трубе 5. В случае применения закрытойтрубы 5 через указанные каналы и клапан .юсу-, ществляется дренаж керноприемной камеры, а подвеска камеры на подшипнике исключает вращение трубы 5 и ее зашламование под действием центробежных сил. Применение устройства повышает эффективность бурения с отбором керна за счет лучшего его центрировани и исключения предпосылок для его заклинивания (давление вышележащего керна на вновь формируемый и возмож ность произвольного относительно смещения кусков керна), а также более надежного захвата и удержания керна. Формула изобретения 1. Керноотборный снаряд, содержа щий корпус, керноприемную трубу с кер-ноприемной камерой, имеющей на внутренней поверхности антифрикционные и центрирующие эластичные вые тупы, и бурильную головку, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности отбора керна путем устранения его заклинки и улучшения его центрирования, эластичные выступы выполнены кольцевыми и имеют в сечении, образованном пло костью, проходящей через ось керноп емной камеры/ форму конуса, вершина которого расположена выше его основания , причем выступы расчленены прорезями на отдельные участки. 2.Снаряд по п, 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что эластичные выступы выполнены в виде втулок, размещенных в керноприемной камере с возможностью вращения. 3.Снаряд по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что во втулках и в керноприемной трубе выполнены радиальные каналы, сообщающие пространства внутри и снаружи керноприемной камеры, причем ш.аг каналов в керноприемной трубе равен шагу . эластичных выступов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Бюллетень фирмы Лонгир q-3 Seriel, № 3380, 1975. 2.Экспресс-информация, ВИНИТИ, Техника и технология буровых и горных разведочных работ, 1976, № 31, с. 2. 3.Авторское свидетельство СССР № 63339,.кл. В 21 В 25/00, 1944. 4.Бергштейн О.Ю. и др. Совершенствование методов и средств отбора керна в глубоком бурении. М., Недра, 1977, с. 202-204.