Устройство для отбора ориентированного керна Советский патент 1982 года по МПК E21B25/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ОРИЕНТИРОВАННОГО КЕРНА

1

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам для бурения с отбором керна и индикацией его пространственного положения.

Известны устройства для отбора ориентированного керна, содержащие керноприемную трубу с маркирующими зубьями и датчиком положения апсидальной плоскости 1.

Однако для определения пространственного, положения керна при применении этих устройств необходимы последующие измерения угла наклона ствола и азимута положения апсидальной плоскости, что уменьшает производительность бурения.

Более соверщенны устройства для ориентированного отбора керна, где угол наклона и азимут определяются одновременно с бурением и нанесением метки .на керн.

Известно устройство, содержащее керноприемную трубу, установленный с возможностью перемещения по керноприемной трубе инклинометрический датчик в замкнутом корпусе с выступающим вниз подпружиненным стержнем фиксатора арретирного механизма, а также маркирующие зубья для нанесения ориентированной метки на керн 2.

Однако указанное устройство характеризуется недостаточной надежностью из-за постоянного контакта инклинометрического датчика с поверхностью керна и необходимостью удержания его от проворота относительно керноприемной трубы на протяжении всего хода наполнения керном. При наличии щлама возможно заклинивание и разрущение деталей соединения датчика с керноприемной трубой.

0 Цель изобретения - повыщение надежности за счет предотвращения разрущения инклиЬометрического датчика.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве корпус инклинометрического датчика снабжен подъемной поплавковой камерой, соединен с керноприемной трубой срезным штифтом, а маркирующие зубья расположены на нижнем торце корпуса.

Кроме того, керноприемная труба снабже20 на рычажковыми держателями.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Устройство состоит из керноприемной трубы 1, к верхней части которой присоединен- рычажковый держатель 2 с подпружиненными рычажками 3, а к нижней - башмак 4 с кернорвателем 5. В верхней части башмака 4 выполнены отверстия под винты 6, посредством которых через срезные штифты 7 инклинометрический датчик удерживается в исходном полох:ении. Инклинометрический датчик сЪстоит из замкнутого корпуса 8, внутри которого размеш,ен инклинометр 9 с арретирным подпружиненным механизмом 10. Инклинометр 9 в исходном положении свободно вращается на двух игольчатых подшипниках скольжения. Верхний безупорный подшипник 11 жестко соединен с крышкой корпуса 12. Нижний упорный подшипник 13, поджатый пружиной 14 и находяшийся внутри стержня 15, является подвижным и при движении последнего вверх опускается вниз. В нижней части стержня 15, выходяшего из корпуса 8 к забою, выполнено отверстие под штифт 16, удерживаюший пружину 17 в сжатом состоянии. В верхней части приводт ного стержБя 15 выполнена беговая дорожка для шарика 18. Эксцентрично основание датчика инклинометра 9 снабжено эластичной прокладкой 19, в которую вдавливается шарик 18 при движений стержня 15 вверх. В подградуированном корпусе 8, против инклинометра 9, выполнены окно 20 из прозрачного материала для взятия отчетов азимута 21 и угла наклона 22, а также onpfeделения положения нижних точек опсидальной плоскости по инклинометру 9 и шарм-ку 18. Нижний торец корпуса 8 снабжен эксцентрично расположенными твердосплавными маркирующими зубьями 23 для нанесения меток за керн. Инклинометрический датчик установлен в керноприемной трубе, так что в исходном положении зубья 23 опережают рабочие органы бурильной головки или коронки. Стержень 15, со вставленным штиф- том 16, в свою очередь опережает вылет зубьев 23. Для удобства взятия отчетов, шкала угла наклона 22 проградуирована, положение зубьев 23 перенесено метками на градуированный корпус 8 с окнами 20, а положение эксцентрика инклинометра 9 - на его рамку. Инклинометр 9 работает в среде прозрачного масла. Герметизация масляной камеры, образованной корпусом 8 и крышкой 12 достигается гофрированными элементами 24, которые обеспечивают работоспособность устройства при любых перепадах давления. Датчик защищен от воздействия промывочной жидкости кожухом 25, верхняя внутренняя часть которого представляет поплавковую камеру 26, заполненную газом или воздухом. На наружной верхней кожуха 25 выполнены конические пазы 27 для зацепления с рычажками 3 во время подъема датчика в область держателя 2. В случае применения одинарной колонковой трубы 1 к башмаку 4 присоединяется бурильная головка или коронка. Работает устройство следующим образом. В собранном виде устр.ойство спускают в скважину. В призабойной зоне спуск осуществляют с промывкой до посадки на забой с целью очистки последнего. По достижении забоя на него создают осевое нагружение, обеспечивающее качественное оставление следа от зубьев 23 и срез штифтов 7, прочность которых выбирается в зависимости от прочности горных пород. Если невозможно создать необходимую осевую нагрузку, то устройством повторно ударяют о забой. При этом стержень 15, первым коснувшись забоя, передает осевое нагружение на штифт 16 под действием чего происходит его срез. Пружина 17, таким образом, освобождается и своим усилием поднимает стержень 15 до полного прижатия арретирного механизма 10 и шарика 18. Арретирный механизм 10 инклинометра 9 при этом будет прижат к крышке корпуса 12, зафиксировав тем самым зенитный и азимутальный углы и положение апсидальной плоскости. Дальнейшее совместное внедрение зубьев 23 в породу приводит к оставлению на ней ориентированных меток, изображенных на фиг. 3 и срезу штифтов 7. Инклинометрический датчик освобождается от защемления с керноприемной трубой 1. После полной посадки устройства на забой промывку выключают. За счет поплавковой камеры 26 датчик поднимается в область рычажкового держателя 2, где удерживается при последующей промывке за счет зацепления конических пазов 27с рычажками 3. Это предотвращает разрушение или искажение ориентированных меток после их нанесения зубьями 23. Этим же устройством оббуривают и извлекают керн на поверхность. При извлечении устройства по меткам, оставленным зубьями 23, из керна и аналогичным пересеченным на градуированный корпус 8, сразу можно приступить к определению естественной ориентации керна. Для этого через окна 20 берутся отсчеты зенитного угла, а также положение магнитной стрелки 21, шарика 18 и аксидальной плоскости по инклинометру 9 относительно проградуированного корпуса. В вертикальных скважинах ориентирование ведется только по азимуту 21. К преимуществам данного устройства следует отнести: оперативность в отборе ориентированных кернов; достоверность получения нижней точки апсидальной плоскости и возможность проверки показаний датчика 9 последующими инклинометрическими работами на скважине; возможность отбора ориентированных кернов на базе любых колонковых наборов и снарядов в вертикальных и наклонных скважинах; простота в обслуживании, не требующая большой квалификации обслуживающего персонала.

Формула изобретения

фиксатора арретирного механизма, а также маркирующие зубья для нанесения ориентированной метки на керн, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет предотвращения разрушения датчика, корпус инклинометрического датчика снабжен подъемной поплавковой камерой, соединен с керноприемной трубой срезным штифтом, а маркирующие зубья расположены на нижнем торце корпуса.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

Фг/г.

0

9