Устройство для отбора ориентированного керна Советский патент 1981 года по МПК E21B25/16 

1

Изобретение относится к горному делу, к средствам для бурения с отбором керна.

Известны устройства для отбора ориентированного керна, содержащие. трубу с переходником и коронкой, механизм для нанесения метки на керн, и датчик положения апсидальной плоскости 1.

При бурении таким устройством по трепщноватым породам, где возможно смещение отдельных кусков керна,имеет место потеря информации из-за невозможности восстановить первоначальное положение керна по отношению к апсидальной плоскости, которая фиксируется один раз в конце рейса.

Более совершенно устройство, где положение апсидальной плоскости фиксируется многократно по мере углубки и поступления керна в трубу.

Такое устройство содержит наружную трубу с переходником и коронкой, внутреннюю керноприемную трубу, связанный с керноприемной трубой механизм для нанесения метки на керн, а также датчик положения апсидальной плоскости с механизмом для многократ ного нанесения метки и зажимом маркирующего элемента в зазоре между пластиной из мягкого металла и подвижной пятой на подпружиненном штоке 2.

Однако примененные в этом устройстве механизмы содержат большое количество подвижных друг относительно друга деталей, что в конечном итоге существенно усложняет конструкцию и снижает надежность работы устройства.

Целью данного изобререния является упрощение конструкции и повышение надежности работы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве маркирующий элемент выполнен в виде группы шариков разноного диаметра, шток выполнен с нагнетательным каналом для перемещения шариков с выходом в зазор зажима.

а пята зажима и пластина из мягкого f еталла расположены внутри кернориемной трубы, которая при этом одпружинена с возможностью пределього смещения относительно наружной рубы.

На фиг.1 изображено устройство, азрез; на фиг.2 т сечение А-А на иг.1.

Устройство для отбора ориентироанного керна включает кулачковую уфту, состоящую из верхней полумуфты 1. и нижней полумуфты 2 с уплотнительной манжетой 3 и штоком 4, с закрепленным на нем упорным подшипником 5, средний переходник 6 с двумя уплотьштельными манжетами 7.Датчик положения апсидальной плоскости содержит шток 8 с пружиной 9, кольцевой пятой 10 и маркирующим элементом I1, размещенным в зазоре .между пятой 10 и пластиной 12 из мягкого металла,

Керноприемная труба 13, оснащенная резцом 14, шкалой 15, подшипником скольжения 16 и пружиной 17, размещенной под нижней частью 18 среднего переходника 6 в наружной трубе 19, образуют механизм для нанесения метки на керн. На нижнем конце трубы 1.9 навинчена коронка 20 с кернорвателем 21. В штоке 8 выполнен нагнетательный канал 22, имеющий выход 23 в зазор междуtпятой 10 и пластиной 12.

Уст|)ойство работает следующим образом.

Маркирующий элемент 1 1 представля- ет собой группу шариков, забрасывае- мых по трубам через канал 22. Каждый шарик имеет диаметр больше предыдущего. При постановке на забой и вращении бурового снаряда верхняя полумуфта 1, упираясь в нижнюю полумуфту 2, вращается относительно нее до тех пор, пока не займет такое положение, при котором кулачки сомкнутся. Через кулачковые полумуфты 1 и 2 на забой передается крутящий момент и осевая нагрузка. При этом нижний конец штока 4 перемещает шток 8, сжимая пружину 9. В результате этого пята 10 переместится вниз.В процессе бурения резец 14 керноприемной трубы 13 наносит на поверхности керна спиральную борозду, что обусловлено

вращением внутреннней керноприемной трубы 13 под действием сил трения о поверхность кернбрвательного кольца. В определенный момент времени после выбуривания столбика керна

необходимой длины (например 0,250,5 м) прекращается бурение и подача промывочной жидкости. Через колонну бурильных труб в устройство забрасывается шарик 11 диаметром 3 мм. Шарик 11 попадает в звзор между пятой 10 и пластиной 12, занимает положение, соответствующее апсидальной плоскости скважины. Снаряд приподнимают над saбоем на 5-10 см,в результате чего пята 10 поднимается вверх, шарик 11 впечатывается в пластину 12,оставляя на ней след, соответствующий апсидальной плоскости, далее сжимается пружина 17, Керноприемная труба 12 движется вверх, а резец 13 наносит на поверхности керна вертикальную бороздку, ориентированную относительно апсидальной плоскости скважины. После 0 этого процесс бурения продолжается. В определенные моменты времени цикл ориентации повторяется путем забрасывания шариков большего диаметра (например 6,9 и 12 мм), которые оставляют больщий по размеру след и пре- пятствуют повторной отпечатке ранее заброщенных шариков меньшего диаметра. При подъеме снаряда от забоя происходит отсоединение кулачковой полумуфты 1 и от полумуфты 2 и поворот ее на величину угла скручивания колонны бурильных труб. Одновременно шток 4 перемещается вверх,освобождая шток 8, который под действием пружины 9 перемещается вверх и прижимает шарик I1 (последний из заброшенных в керноориентатор и имеющий наибольший диаметр) к пластине 12, .В процессе подъема снаряда кулачковые полумуфты 1 и 2 остаются разомкнутыми, поскольку возвратно-поступательные движения устройства относительно колонны бурильных труб под действием сил трения и инерции ограничиваются асимметрично расположенными кулачками полумуфт 1 и 2, что исключает возможность разориентации последнего из шариков 11.

После подъема керна на поверхность со шкалы 15 по меткам различного ди аметра ипластине,12 снимаются отсчеты для каждого из шариков и соотносятся с последовательно извлекаемыми образцами керна, и имеющими вертикальную бороздку, с последующей 5 корректировкой после стыковки увязки керна.

Корректировка отсчетов по отпечаткам производится путем введения 5 поправки, равной полусумме диаметра шариков, находившихся в кольцевом за зоре в момент ориентирования (максимально возможная ошибка) , При этом отсчет по отпечатку меньшего диаметр ра не корректируется и определенная по нему линия апсидальных направлени на керне увязывается после стыковки всего керна с линиями дпсидального направления, проведенными на других образцах. .Таким образом ориентируется весь керн,полученный в процессе бурения. Формула изобретения Устройство для отбора ориентированного керна, содержащее наружную трубу с переходником и коронкой, . внутреннюю керноприемную трубу, связанный с керноприемной трубой механизм для нанесения метки на керн,а также датчик положения апсидальной 1 плоскости с механизмом для многократного нанесения метки и зажимом маркируюещго элемента в зазоре между пластиной из мягкого металла и подвижной пятой на подпрухинеином вггоке, отличающееся тем, что, с . целью упрощения констуркции и повышения надежности работы, маркирующий элемент выполнен в виде группы ша риков разного диаметра, шток выполнен с нагнетательным каналом дпя перемещения шариков, с выходом в зазор зажима, а пята зажима и пластина из мягкого металла расположены внутри керноприемной трубы, которая подпружинена с возможностью продольного смещения относительно наружной трубы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 343029, кл.Е 21 В 49/00, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2811761/22-03, кл; Е 21 В 25/16, 1979 (прототип).