Керноориентатор Советский патент 1982 года по МПК E21B25/16 

(54) КЕРНООРИЕНТАТОР

1

Изобретение относится к горному делу, к средствам для кернометрических исследований при бурении разведочных скважин, которые проводят с целью определения положения структурных элементов горных пород и руд по пространственно ориентированному керну.

Известны керноориентаторы, фиксирующие положение специальной метки на поверхности керна, высверленной эксцентричным буровым снарядом меньшего диаметра, чем основной ствол екважины 1.

Недостатком этих -стройств является необходимость проведения спуска и подъема специального снаряда перед бурением, что уменьшает производительность работ и повышает их стоимость.

Известен керноориентатор, позволяющий фиксировать положение керна одновременно с бурением. Он содержит корпус, храповую му(||ту в виде двух зубчатых полумуфт, шток толкатель, промежуточный переходник и датчик апсидального положения с шариком-отвесом в кольцевом желобе и связанной с кольцевым желобом подпружиненной тягой. При смыкании зубчатой муфты в процессе бурения специальный шток-толкатель

сжимает пружину датчика апсидального положения, прижимающую шарик к шкале и шарик свободно перекатывается в кольцевом желобе. По окончании бурения осушествляется срыв керна без вращения. При этом

5 под действием растягивающей нагрузки зубчатая муфта размыкается, шток-толкатель перемещается вверх, пружина датчика разжимается и шарик, находящийся в апсидальном положении скважины, зажимается

,Q между кольцевом желобом и шкалой 2.

Недостатком известного устройства является отсутствие блокировки шарика регистратора апсидального направления, фиксация и раскрепление которого осуществляются только в результате размыкания

15 зубчатой муфты. Между тем, в процессе подъема снаряда на поверхность неизбежны самопроизвольные смыкания зубчатой муфты под действием сил инерции, трения, вибрации, которые приводят к раскреплению

2Q шарика датчика и разориентации керна.

Цель изобретения - повышение надежности работы за счет предотвращения случайного смещения щйрика-отвеса при извлечении из скважины.

Указанная цель достигается тем, что керноориентатор снабжен ограничителем аксиального перемещения штока-толкателя, выполненным в виде выемки на промежуточном переходнике и соответствующего ей по форме выступа на штоке-толкателе.

На фиг. 1 изображен кероноориентатор, продольный разрез; на фиг. 2 -сечение А- А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Керноориентатор состоит из корпуса 1, промежуточного переходника 2, верхнего переходника 3, нижнего переходника 4 с закрепленными в них уплотнительными манжетами 5. Внутри корпуса 1 керноориентатора смонтирован датчик апсидального положения, состоящий из тяги 6, пружины 7, шкалы 8, щарика-отвеса 9, кольца 10 и щтока-толкателя 11. Керноориентатор имеет ограничитель аксиального перемещения штока-толкателя, состоящий из втулки 12 на промежуточном переходнике 2 с полукольцевой выемкой 13 и соответствующего ей полукольцевого выступа 14 на штоке 11.

Для компенсации реактивного крутящего момента Керноориентатор снабжен храповой муфтой, состоящей из зубчатой полумуфты 15, закрепленной на переходнике 3, зубчатой полумуфты 16, закрепленной на корпусе 1 и упорным подшипником 17, смонтированным на штоке-толкателе П.

Отбор образцов ориентированного керна с помошью керноориентатора осуществляется следующим образом.

Керноориентатор устанавливается непосредственно над колонковым набором, оснащенным кернорвателем. При постановке снаряда на забой выступ щтока-толкателя 11 опирается о верхнюю торцовую поверхность втулки 12. При вращении снаряда полукольцевой-выступ 14 щтока-толкателя 11 попадает в выемку 13 втулки 12, за счет этого происходит аксиальное перемещение щтока 11 и смыкание зубьев храповой муфты 15 и 16, передающей крутящий момент и осевую нагрузку на забой. Одновременно тяга 6, сжимая пружину 7, перемещается вниз вместе с кольцом 10 и освобождает шарик 9, который в процессе бурения свободно перекатывается по желобу кольца 10.

По окончании бурения срыв керна осуществляется без вращения. При снятии осевой нагрузки шарик 9, находящийся в апсидальном положении зажимается между коль цом 10 и щкалой 8 усилием сжатия пружины 7. Зубчатая полумуфта 16, перемещаясь вверх, проворачивается относительно полумуфты 15 под действие.м реактивного момента упругого скручивания колонны бурильных труб, в результате чего выступ 14 штока-толкателя 11 проворачивается относитель но выемки 13 втулки 12. Этим достигается

блокировка датчика апсидального положения в процессе подъема снаряда на поверхность, так как для смыкания храповой муфты под действием случайных возмущающих воздействий (сил инерции, трения и т.д) необходимо преднамеренное вращение.

Внедрение данного керноориентатора для ориентированного срыва керна позволяет отказаться от применения трудоемких отбуровочных керноскопов и, таким образом, значительно расширить область применения и снизить трудоемкость кернометрических исследований.

Формула изобретения

25

Керноориентатор, содержащий корпус, храповую муфту в виде двух зубчатых полумуфт, шток-толкатель, промежуточный переходник и датчик апсидального положения с щариком-отвесом в кольцевом желобе и связанной с кольцевым желобом подпружиненной тягой, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы посредством предотвращения случайного смещения щарика-отвеса при извлечении из скважины, он снабжен ограничителем аксиального перемещения штока-толкателя, выполненным в виде выемки на промежуточно.м переходнике и соответствующего ей по форме выступа на щтоке-толкателе.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

РСФСР, Уральское ТГУ, Свердловск, 1975, с. 8, рис. 1.

№ 343029, кл. Е 21 В 25/00, 1969 (прототип).

Фиг.1

А-А

6-6