Пробоотборник для отбора газовых проб Советский патент 1981 года по МПК G01N1/22 

(54) ПРОБООТБОРНИК Д11Я ОТБОРА ГАЗОВЫХ ПРОК

I

Изобретение относится к технике бурения скважин вмягких породах с последующим отбором газов подпочвенной атмосферы.и может быть использовано при поисках месторождений полезных ископаемых.

Известен пробоотборник, содержащий штангу, цилиндрический грунтоприемный стакан, шток с коническим поршнем (наконечником). На наружной поверхности грунтоприемного стакана закреплена полая .трубка для-уменьшения усилия при OTpijJBe образца от забоя скважины ll.

Указанный пробоотборник предназначен для отбора образцов грунта и принципиально может быть использован для отбора газовых проб. Однако в последнем случае производительность отбора будет низкой, так как газ, содержащийся в грунте, будет отсасы-. ваться лишь через небольшую площадь торца образца, поступающего во внутренний цилиндр. Кроме того известно.

что бурение с отбором образцов грунта имеет низкие технико-экономические показатели по сравнению с бурением сплошным забоем.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту ;к предлагаемому является пробоотборник для отбора газовых проб, содержащий наконечник, пику, штангу с клиньями и отсасывающим штуцером и вибромеханизм 2j.

Хотя пробоотборник предназначен для углубления в грунт вручную, принципиально его можно применить для отбора газов с большей глубины (35м), используя для этого вибромеханизмы (вибраторы, вибромолоты). Известно, что последние являются наиболее эффективным техническим средством бурения неглубоких скважин в мягких породах.

Однако известный пробоотборник при отборе газовых проб из малопроницаемых грунтов (например олю1ы) 3 не может обеспечить высокую производительность. Объясняется это тем, чт толшина уплотненного грунта при вибрационном бурении достигает 18-20 мм Уплотненный в стенки скважины слой резко снижает проницаемость грунта. Результаты опытов свидетельствуют что время углубления пробоотборника вибромолотом в плотные глины на глубину 3 м составляет 1-2 мин, а время отбора газовой пробы - 5-7 мин. Цель изобретения - ювышение производительности отбора газовых проб из малопроницаемых грунтов. Поставленная цель достигается тем, что пробоотборник для отбора газовых проб, содержащий наконечник, пику, штангу с каналами и отсасывающим штуцером и вибромеханизмом снабжается ivOHycHbiMH втулками и установленными на нижней торцевой части штанги разрезными коническими шайбами с режущими кромками, сопряженньми с конусными втулками, возможна устаг новка разрезных конических шайб и . на наконечнике. На фиг.1 представлен пробоотборни в начальный момент заглубления в грунт, продольный разрез; на фиг.2разрез А-А на фиг.1; на фиг. пробоотборник в момент забора газовой пробы. Пробоотборник имеет наконечник с осевым каналом 2, который крепитс на резьбе к штанге 3. С конусньм то цом наконечника сопрягается пика 4, которая цилиндрической частью входи в осевой канал наконечника. В пике выполнены радиальные 5 каналы. В то цевую часть пики запрессована втулка 6, взаимодействующая с пружиной 7, размещенной в цилиндрической полости штанги 3. С боковой поверхностью наконечни ка 1 сопрягаются две конусные втулк 8.На к;онусной поверхности последних размещены разрезные конические шайб 9,вьтолненные из прочного пружинно го материала и имеющие острые режущие кромки. Верхний торец штанги 3 приварен к головке 10, имеющей осевой 11 и радиальные 1,2 каналы и резьбу для присоединения к вибровозбудителю буровой установки. В радиальный канал головки вставлен и заварен штуцер 13, с которым соединяется шланг 14 наземной системы пробоотбора. Пробоотборник под действием виброударных (вибрационных) импульсов, создаваемых вибровозбудителем (не показано), погружается в грунт. Реакция последнего сжимает пружину 7, обеспечивая плотный контакт пики 4 с наконечником I. При углублении пробоотборника, разрезные шайбы 9, перемещаясь по конусной поверхности втулок, занимают верхнее (к устью скважины) положение; их поперечный размер равен диаметру наконечника. Упругость уплотненного слоя грунта обеспечивает плотный контакт последнего с режущими кромками разрезных шайб 9. После проходки скважины на заданную глубину пробоотборник лебедкой буровой установки приподнимают над забоем. Устройство работает следующим.образом. Уплотненный слой грунта, взаимодействуя с режущими кромками разрезных конических шайб 9, сдвигает последние по конусной поверхности втулок 8 вниз (к забою скважины). Шайбы 9, перемещаясь вниз,своими режущими кромками срезают уплотненный слой грунта со стенок скважины. Толщина последнего равна/полуразности диаметров шайб 9, находящихся в нижнем положении (на заплечиках конусных втулок 8) и размеров шайб в верхнем (к устью скважины) положении. Срезаемый грунт располагается в пространстве между стенками скважиныи наружной поверхностью конусных втулок 8, способствуя качественной герметизации призабойного пространства скважины. Одновременно с процессом срезания уплотненного грунта пружина 7 выталкивает пику 4, радиальный и осевой каналы последней через штангу 3. Каналы головки 10, штуцер 13 соединяют призабойное пространство скважины с наземной системой пробоотборника В последней осаждается разряжение, под действием которого газы из призабойного пространства скважины поступают в приемную емкость. Пробоотборник позволяет в значительной степени восстановить естественную проницаемость пород при отборе проб газа. Объясняется это тем, что величина уплотненного слоя грунта, достигающая при бурении с уплотнением пород (вибрационное, статическим задавливанием) 18-20 мм, уменьшается до 5-6 мм при использовании резания (обуривания) уплотненного слоя. Кроме того, пробоотборник прост по конструкции и заглубляется в грунт вибромеханизмами - наиболее эффективным техническим средством бурения мелких скважин в мягких породах.

Формула изобретения

Пробоотборник для отбора газовых проб, содержащий наконечник, пику, штангу с каналами, и отсасывающим штуцером и вибромеханизм, отличающийся тем, что, с целью

повьшения производительности отбора газовых проб из малопроницаемых грунтов, он снабжэн конусными втулками и установленньми на нижней торцевой части штанги или наконечнике разрезными коническими шайбами с режущими кромками, сопряженными с конусными втулками.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

Kcucmei ef ЩnpOfsOfr Tn/vjL ЧУЧЦ

А-А