Устройство для отбора проб грунта из буровых скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B49/02 

I

Изобретение относится к буровому делу, в частности к устройствам для отбора из буровых скважин образцов песчано-глинистых грунтов с целью исследования их физико-механических свойств.

Известен грунтонос для отбора образцов грунтов, включащий стакан с грунтоприемным башмаком, обратной клапан, смонтированный в верхней части стакана, и колонковую трубу, установленную с возможностью вращения относительно стакана Llj.

Известное устройство обладает теми недостатками, что обратный клапан расположен в верхней части стакана, грунтоприемная часть не герметизирована по разъему, а конструкция стакана -не обеспечивает извлечение образца без нарушения структуры грунта и его влажности.

Известно также устройство для отбора проб грунта из буровых скважин, включающее стакан с закрепленным на

нем грунтоприем«з1М башмаком и обратным клапаном, сж нтированнын в верхней части стакана, колонковую трубу, установленную с возмоиностью вращения относительно стакана, и грунтоприемные обоймы, зас мксированные в стакане распор лм элементом12,

Недостаток известного устройства заключается в том, что обратный кла10пан смонтирован на верхней части стакана, а грунтоприемные обойны разме1це «1 в нижней его части, в результате чего над поверхность образца остается свободное незаполненное

J5 пространство. Объем этого свободного пространства может изменяться в зависимости от высоты отбираемого образца, которая, в свою очередь, определяется способностью данного грун20та противостоять деформации-сжатия, возникающей от сил трения относительно стенок грунтоприемной части при входе в нее образца. 3 Для удержания образца от выпадания используется разреженме в прост ранстве между обратным клапаном и п верхностью образца за счет увеличения первоначального объема этого пространства при смещении стакана вверх относительно образца в процес се извлечения,грунтоноса из грунта. В известном грунтоносе из-за большого объема пространства между обратным клапаном и образцом не обе печивается образование требуемого разрежения под обратным клапаном пр минимальном смещении образца вниз. Другой недостаток известного грунтоноса состоит в том, что его грунтоприемная часть не герметизиро вана в местах сопряжения грунтоприемных обойм со стенками стакана и п торцам, а гладкая внутренняя поверх ность грунтоприемной части не спосо ствует удержанию в ней образца. Цель изобретения - повышение качества отбираемых образцов слабопла тимных или водонасыщенных грунтов с сохранением естественней структуры грунта и его влажности. Указанная цель достигается тем что устройство снабжено герметизиру щим грунт элементом, выполненным в виде эластичного водонепройицаемого рукава, продетого между торцами грунтоприемных обойм и нижний конец которого размещен внутри башмака, а верхний сопряжен с обратным клапаном, причем обоймы выполнены конусными по внутренней поверхности и размещены по всей высоте стакана основанием конуса в направлении баш мака, а обратный клапан установлен свободно между торцами смежной пары обойм. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид, на фиг. 2 - вид грунтоприемной части, разрез. Устройство фиг.1 и 2) включает стакан 1, разделенный вдоль на два полукорпуса, к рдному из которых закреплен грунтоприемный башмак .. Внутри стакана по всей его высоте размещен комплект грунтоприемных обойм 3, распорное устройство J и обратный клапан 5 установленный между торцами смежных грунтоприемных обойм с возможностью перестанов ки его по отношению к башмаку 2 на высоту отбираемого образца, кратную высоте одной обоймы. Между торцами грунтоприемных обойм, расположенных ниже клапана .5, продет рукав 6 из водонепроницаемой пленки, нижний край которого выпущен внутрь башмака 2, з верхний сопряжен с обратным клапаном 5. Стакан 1 посредством пальца 7 соединен с регулировочным устройством 8 и опорным подшипниковым узлом 9. который сопряжен с переходником 10 колонковой трубы 11, болтами 12. Колонковая труба может быть выполнена гладкой или со шнековой спиралью и снабжена коронкой 13. Башмак 2 стакана 1 снабжея ребрами 1t, служащими для стабилизации стакана от проворота при вращении колонковой трубы 11. Распорный элемент t сопряжен с торцом верхней грунтоприемной обоймы 3 и дном стакана 1 и выполнен в виде плоской крышки с винтовой парой. Грунтоприемные обоймы 3 выполнены конусными по внутренней поверхности и установлены в стакане основанием конуса, обращенным к башмаку 2. Устройство работает следующим образом. До начала сборки устройства опытным путем определяется оптимальная глубина вдавливания стакана в грунт, при которой не происходит в образце деформации сжатия. Соответственно выбранной глубине вдавливания стакана подбирается требуемое число грунтоприемных обойм . 3, через торцы которых последовательно пропускается водонепроницаемый рукав 6 с расчетом, чтобы нижний край рукава выходил внутрь нижней обоймы, а верхний - наружу верхней обоймы. Грунтоприемная часть обойи 1 с рукавом 6 вкладывается в полукорпус стакана 1 вместе с клапаном 5 сопрягающимися с торцом верхней обоймы, при этом все обоймы грунтоприемной части располагаются основанием внутреннего конуса в направлении к башмаку 2. Далее за клапаном 5 укладывается оставшаяся часть грунтоприемных обойм 3 и распорный элемент k, посредством которого весь комплект грунтоприемных обойм с клапаном распирается отнрсительно дна стакана 1 и башмака 2. 59 Опережение башмака 2 относительно коронки 13 колонковой трубы 11 устанавливается с помощью регулировочного узла 8, Комплект обойм закрывается вторым полукорпусом и в сборе соединяется пальцем 7 с регулировочным узлом 8 и опорным подшипниковым,узлом 9, закрепленным в переходнике 10 колонковой трубы 11, и болтами 12. Устройство в сборе опускается на бурильных трубах к за1 1щенному забою скважина и с вращением углубляется в грунт на строго заданную глубину, при этом происходит вдавливание башмака в грунт без вращения, за сче стабилизации его ребрами . Образец грунта, формуемый острой кромкой башмака 2, входит в грунтопр емную часть устройства, при этом выпущенный внутрь нижний край рукава 6 прижимается к стенкам обойм 3 и способствует более свободному перемещению образца вследствие малог трения грунта по пленке. По извлечении устройства из грун,та происходит некоторое смещение ста кана 1 вверх относительно образца, в результате чего обратный клапан 5 закрывается и под ним образуется раз режение, способствующее удержанию образца в грунтоприемной части при его отрыве от массива, Поскольку объем свободного пространства под клапаном минимальный, разрежение достигается при небольшом перемещении образца относительно гру топриемных обойм. При этом перемещение и под действием массы самого образца происходит незначительная деформация периферийной его части соответственно форме внутренних конических расточек обойм по всей высоте грунтоприемной части, что способствует удержанию образца в устройстве при его подъеме из сква жины. Нижний край рукава 6 при перемещении образца относительно обойм образует склад.ки, также удерживающие образец в устройстве. В процессе отрыва образца и его подъеме из скважины рукав 6 обеспечивает герметизацию грунтоприемной части,« После подъема устройства на повер ность стакан 1 отсоединяется от колонковой трубы путем вывинчивания болтов 12 и извлечения пальца 7 и 9 укладывается в горизонтальное положение . При снятии верхнего полукорпуса стакана 1 открывается доступ к грунтоприемным обоймам 3, которые расчленяются тонким ножом. Обоймы с образцами грунтов поступают на исследование в приборах. Технико-экономический эффект от использования изобретения достигается за сче.т повышения качества отбираемых образцов грунтов, снижения трудозатрат и стоимости работ. Повышение качества отбираемых образцов грунтов дает возможность повысить достоверность и полноту инженерно-геологических исследований, а следовательно, и рациональность и эффективность проектных решений, Экономический эффект получен при снижении объема работ по отбору проб в каждой скважине за счет большей надежности устройства и уменьшения, в связи с этим, числа нерезультативных попыток отбора образца. Формула изобретения Устройство для отбора проб грунта из буровых скважин, включающее стакан с закрепленным на нем грунтоприемным башмаком и обратным клапаном, колонковую трубу, установленную с возможностью вращения относительно стакана, и грунтоприемные обоймы, зафиксированные в стакане распорным элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения качества отбираемых образцов слабопластичных или .водонасыщенных грунтов с сохранением естественной структуры грунта и его влажности, оно снабжено герметизирующим грунт элементом, выполненным в виде эластичного водонепроницаемого рукава, продетого между торцами грунтоприемных обойм и нижний конец которого размещен внутри башмака, а верхний сопряжен с обратным клапаном, причем обойны выполнены конусными по внутренней поверхности и размещены по всей высоте стакана основанием конуса в направлении башмака, а обратный клапан установлен свободно между торцами смежной пары обойм.

790lt898

Источники информации полезк«лх ископаемых, М., Недра,

принятые во внимание при экспертизе1970, с, 157, рис. 5.

1. Сулакшин С.С. Современные2, Там же, с. 158, рис.556

способы и средства отбора проб(прототип).