Устройство для отделения керна Советский патент 1981 года по МПК E21B25/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ КЕРНА

i

Изобретение относится к устройствам для отделения керна при колонковом бурении скважин большого диаметра при проведении подготовительных выработок в рудных и угольных полях, промышленном и гражданском строительстве, при сооружении скважин под сваи, при инженерных изысканиях и разведке месторождений полезных ископаемых.

Известно устройство для отделения керна от массива породы в скважине большого диаметра, представляюш,ее собой совокупность закрепленных в боковых стенках колонкового бура гидроцилиндров с пуансонами. Отделение керна этим устройством осуществляется при внедрении пуансонов в стенку керна 1.

Недостаток этого устройства заключается в том, что для его работы необходима высоконапорная масляная станция, маслопровод высокого давления, опускаемый в скважину длиной не менее глубины скважины, прочное коллекторное кольцо в корпусе бура для размещения в нем гидроцилиндров. К тому же размещение гидроцилиндров в боковых стенках бура приводит к их утолщению, а следовательно, к увеличению

ширины зазора между стенкой скважины и керном, разрушению дополнительного объема горной массы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической суш,ности и достигаемому результату является устройство для отделения керна, включающее бурильную колонну, колонковый бур с центральной трубой, ударный снаряд, конус и пуансоны.

Отделение керна посредством этого устройства осуществляется в результате внедрения пуансонов в стенку направляющей скважины, пробуренной по оси керна, под действием силового элемента, состоящего из клина и ударной штанги, перемещающейся внутри бурильной колонны. Это устройство позволяет отделять керн при минимальной ширине кольцевого зазора между стенкой скважины и керном (2.

Недостаток этого устройства заключается в том, что энергия ударной штанги ограничена ее массой и скоростью соударения, поэтому усилие пуансонов оказывается недостаточным для отделения керна в крепких и очень крепких породах.

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства. Указа иная цель достигается тем, что ударный снаряд выполнен в виде цилиндра с камерой, в которой расположе/н взрывной патрон, и с поршнем, соединенным посредством штока с конусом, при этом ударный снаряд установлен в центральной трубе с возможностью фиксации. Кроме того, устройство снабжено клапаном, расположенным на боковой стенке цилиндра на расстоянии от его нижнего торца, превышаюшим высоту поршня. На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - продольный разрез ударного снаряда. Устройство состоит из бурильной колонны 1, колонкового бура 2 с центральной трубой 3, ударного снаряда 4 и пуансонов 5. Ударный снаряд выполнен в виде цилиндра 6 с камерой 7 и стопором 8. Цилиндр имеет грибовидную головку 9, крышку 10, поршень И, шток 12, соединенный с конусом 13, клапан 14 и фиксатор 15. В камере размешается взрывной патрон 16 с проводами электровозбуждения 17. Устройство работает следующим образом. Ударный снаряд 4 опускают на тросе внутри бурильной колонны до посадки конуса 13 на пуансоны 5. Трос отсоединяется от грибовидной головки 9, а стопор 8 фиксируется в центральной трубе 3 колонкового бура 2. При этом конус со штоком и поршнем удерживается в крайнем верхнем положении фиксатором 15. По проводам 17 к взрывному патрону 16 поступает сигнал, вызывающий в нем химическую реакцию, в результате которой в пространстве над поршнем 7 образуется скопление газов, создающих высокое давление. Под действием давления газов на поршень 11 шток 12 опускается вниз, раздвигая конусом 13 пуансоны 5. В крайнем нижнем положении поршня клапан 14 открывается и газ из камеры выходит непосредственно в скважину. По мере внедрения пуансонов внутренние напряжения в материале керна нарастают и нго достижении их предельных значений, соответствующих определенной глубине внедрения пуансонов, происходит отделение керна от массива. Ход поршня 11 из крайнего верхнего положения до момента открытия клапана 14 выбирается таким, чтобы он обеспечивал пуансонам величину внедрения, при которой происходит обязательное отделение керна от массива. Подъем керна из скважины осуществляется вместе с колонковым буром 2, при этом керн удерживается в нем пуансонами 5. На поверхности ударный снаряд извлекают из центральной трубы 3 с целью перезарядки. Для этого захватывают грибовидную головку 9 и, вытягивая ее, освобождают стопор 8. Предлагаемое устройство позволяет сократить время выполнения операции по отделению керна, расширить область применения устройства за счет увеличения в несколько раз усилия на пуансонах. Формула изобретения 1. Устройство для отделения керна , включающее бурильную колонну, колонковый бур с центральной трубой, ударный снаряд, конус и пуансоны, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства, ударный снаряд выполнен в виде цилиндра с камерой, в которой расположен взрывной патрон, и с поршнем, соединенным посредством штока с конусом, при этом ударный снаряд установлен в центральной трубе с возможностью фиксации. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено клапаном, располоИменным на боковой стенке цилиндра на расстоянии от его нижнего торца, превышающим высоту поршня, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Борисович В. Т. и др. Бурение скважин брльшого диаметра. М., Недра, с. 125. 2.Авторское свидетельство СССР № 341995, кл. Е 21 В 25/00, 1967.