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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ КЕРНА

1

Изобретение относится к горному делу к инструменту для бурения скважин большого диаметра колонковым способом.

Известен способ отделения керна посредством отрыва его от массива горной породы с использованием центральной скважины. Устройство, работающее по этому способу включает в себя размещаемый в центральной скважине запорный клапан, под который нагнетается жидкость 1.

Недостатком устройства является сложность установки клапана в центральной сква жине и необходимость создания гидравлической связи между объемом в центральной скважине под запорным клапаном и гидравлическим приводом, размещаемым на поверхности.

Известно также устройство, содержащее колонковый бур, размещенную в колонковом буре центральную штангу с фигурными пуансонами, забивным разжимным клином и соединенную с бурильной колонной.

В этом устройстве отделение керна осуществляется клиньями, внедряющимися в стенку центральнй скважины 2.

Однако в породах различной крепости необходима различная энергия удара для

отделения керна, которая тем выше, чем больше крепость породы. В то же время движение ударной массы в трубах ограниченным внутренним диаметром вызывает большое сопроти-вление движению со стороны промывочного раствора, заполняющего бурильную колонну и не позволяет, как показывает опыт, получить энергию удара необходимую при отделении керна в крепких и очень крепких породах.

Кроме того, при подготовке устройства к работе, а именно для введения в буриль10ную колонну ударной щтанги, необходимо производить демонтаж вертлюга, а после завершения процесса отделения его повторную установку на ведущую штангу, на что теряется часть рабочего времени. Удаление

15 керна из бура также связано с дополнительными потерями рабочего времени, вызываемыми необходимостью извлечения из него клина для возвращения пуансонов в начальное положение.

Цель изобретения - повышение надежности и эффективности работы за счет увеличения энергии удара, передаваемой на пуансоны, посредством использования в качест ве ударной массы бурильной колонны.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве бурильная колонна связана с центральной штангой байонентным соединением, а разжимной клин снабжен обратным клином, соединенным с ним и размещенным под фигурными пуансонами.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство для отделения керна включает бурильную колонну 1 с выступом 2, колонковый бур 3 с прорезом 4 Г-образной формы, центральную штангу 5 жестко и соосно соединенную с колонковым буром, фигурные пуансоны 6 с пружинами, разжимной клин 8 с грибовидной захватной головкой 9, обратный клин 10. На штанге 5 предусмотрены прорезы 11 для прохода промывочной жидкости и прорезы 12 для выхода рабочих головок пуансонов.

Устройство работает следующим образом.

В процессе углубки скважины выступ 2 размещается в поперечном участке прореза 4 и передает на бур 3 крутящий момент и осевую нагрузку. После завершения процесса углубки бурильную колонну -1 вращают в обратном направлении до тех пор, пока выступ 2 не выйдет из поперечного участка прореза 4 и не установится над его продольным участком. Бурильная колонна 1, таким образом, получает возможность продольного перемещения относительно бура 3.

Затем, сбрасывая бурильную колонну 1 вниз под действием общего веса, складывающегося из веса вертлюга, ведущей штанги, бурильньгх труб с соединениями, центраторов и утяжелителя, наносит удары по разжимному клину 8. При перемещении клина 8 вниз пуансоны 6, преодолевая сопротивление пружин 7, своими рабочими головками выходят из прорезов 12 и, внедряясь в стенку центральной скважины, производят отделение керна от. породного массива. Вместе с колонковым буром керн, удерживаемый в нем на рабочих головках пуансонов, поднимают из скважины.

Для удаления керна бур 3 устанавливают на обратный клин 10. При этом происходит перемещение последнего вверх относительно штанги 5. Вместе с обратным клином 10 поднимается вверх и разжимной клин 8, который освобождает фигурные пуансоны 6. Под воздействием обратного клина 10 нижние концы пуансонов расходятся, а верхние сходятся, при этом рабочие головки пуансонов выходят из-под керна, позволяя ему свободно выйти из колонкового бура. Прорезы 11 предусмотрены для пропускания промывочной жидкости, поступающей в скважину по колонне 1. Выходя из прорезов 11, промывочная жидкость движется

далее вверх по центральной скважине, огибает керн и поступает к забою скважины большого диаметра, откуда по затрубному пространству выходит на поверхность. В случае, если при полном внедрении пуансонов в породу керн не отделится, например пуансоны попали в трещину, сведение их осущест вляют посредством специального ловителя, опускаемого в трубу 5 на канате внутри бурильной колонны 1. Ловителем захватывают головку 9, после чего его поднимают

вместе с клиньями 8 и 10. При подъеме клиньев пуансоны возвращаются в исходное положение. В момент входа ловителя в бурильную колонну происходит освобождение головки 9, а ловитель извлекается на поверхность. От разжатия клиньями 8 и 10

пуансоны удерживаются пружинами 7. Повторение процесса отделения керна в этом случае возможно после поворота бура на некоторый угол, либо после дополнительной углубки скважины.

Применение предлагаемого уввтройства позволяет снизить затраты времени на отделение керна и извлечение его из колонкового бура.

Формула изобретения

Устройство для отделения керна, содержащее колонковый бур и. размещенную в колонковом буре центральную штангу с фигурными пуансонами, забивным разжимным клином и соединенную с бурильной колонной, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности работы за счет увеличения энергич удара, передаваемой на пуансоны, посредством использования в качестве ударной массы бурильной колонны, бурильная колонна связана с центральной штангой байонентным соединением, а разжимной клин снабжен обратным клином, соединенным с ним и размещенным под фигурными пуансонами.

5Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 351995, кл. Е 21 В 25/00, 1967.