Устройство для отбора образцовгрунта

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРестгублик(51) М. Кл. Е 21 В 25/00 Геоударатееииый комитет СССР до делам изобретеиий и открытий(72) Авторы изобретения А. А. Каторгин, В. В. Никитин и В. В. Шараков 1 Ленинградское отделение Всесоюзного ордена Ленина проектно- ,изыскательского и научно-исследовательского Висмута,Гидропроект им. С. Я, Жука(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ ГРУНТА Изобретение относится к области горного дела, к технике исследования грунтов, служащих основанием или средой для строительства, например гидротехнических сооружений, и может быть использовано для отбора образцов грунта вращательным (ко- Б лонковым) бурением,Известны устройства для отбора образцов породы, содержащие переходник с керноприем ной трубой, породоразрушающим наконечником и приспособлением для захвата и отрыва керна 1. Известное техническое решение обладает рядом недостатков вследствие которых оно не нашло достаточно широкого применения в инженерных изысканиях, предъявляющих повышенные требования к сохранности кернового материала, а именно - необходимость применения пружинных или проволочных кернорвателей, которые часто выходят из строя при эксплуатации и, кроме 20 того недостаточно надежно заклинивают и удерживают керн в колонковой трубе, особенно в трещиноватых и ослабленных породах, т. е. именно там, где с учетом специфики инженерных изысканий получение качественного керна особенно необходимо.Более совершенным является техническое решение, где вместо кернорвателя применяется заклинка керна, обеспечивающая равномерное закрепление его в трубе.Известное такое устройство для отбора образцов грунта содержит корпус с породоразрушающим наконечником и переходник с полостями, в одной из которых расположен заклиночный материал, а в другой - подпружиненный поршень, соединенный с клапаном, удерживающим заклиночный материал и имеющий канал сообщающийся с.полостью бурильных труб 2. Однако отсутствие циркуляции жидкости в момент раскрытия клапана снимает надежность работы из-за неравномерного распределения заклинки.Целью данного изобретения является повышение сохранности керна и надежности работы за счет более равномерного распределения заклиночного материала по поверхности керна.Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве переходник выполнен с каналом сообщающим полость бурильных3 16 15 гю и зо зю 40 45 юф Я труб с полостью с заклиночным материалом. Кроме того, корпус снабжен внутренней керноприемной трубой, полость которой сообщается с полостью с заклиночным материалом.На фиг. 1 изображено устройство в положении бурения; на фиг. 2 - то же, в положении заклинки керна.Устройство состоит из переходника 1, корпуса 2 и породоразрушающего наконечника 3, соединенных между собой посредством резьбы.Внутри корпуса 2 размещена внутренняя кецноприемная труба 4 прикрепленная к переходи. ку 1 с помощью подшипникового узла 5. В ь рхней части переходника 1 имеется резьба для присоединения бурильных труб (на чертеже не показаны).Внутри переходника 1 выполнена полость, разделенная поперечной перегородкой 6 на верхнюю 7 и нижнюю 8 части. В верхней части 7 полости размещен поршень 9, подпружиненный относительно перегородки 6. Поршень 9 посредством тяги 10 соединен с клапаном 11.Верхняя часть 7 полости переходника сообщена каналом 12 с кольцевым пространством между корпусом 2 и трубой 4 и с нижней частью 8 полости переходника, где размещается заклинка каналом 13, В свою очередь нижняя часть 8 полости через перекрываеь: е клапаном 11 отверстие 14 каналом 15 сообщена с полостью внутренней керноприемной трубы 4. В поршне 9 выполнена проточка 16, входное отверстие которой расположено на верхнем торце поршня 6, а выходное - на его боковой поверхности,Для укладки заклиночного материала в полость 8 переходника 1, в стенке последнего выполнено отверстие, закрытое пробкой 17.Входное отверстие проточки 16 поршня 9 может быть перекрыто опускаемым с поверхности через бурильные трубы шариком 18.Устройство работает следующим образом.Перед спуском устройства в скважину пробку 17 открывают и в полость 8 переходника 1 укладывают заранее подготовленный заклиночный материал необходимой (в зависимости от характера исследуемых пород) крупности. После этого пробка 17 закрывается,и устройство опускается на забой скважины с помощью бурильных труб, присоединенных к переходнику 1 с помощью резьбы.Посредством размещенного на поверхности бурового станка в соответствии с принятым в зависимости от характера исследуемых пород технологическим режимом, устройство приводится во вращение посредством колонны бурильных труб при заданной осевой нагрузке на забой, передаваемой с поверхности также через колонну бурильных труб. Одновременно по внутреннему каналу колонны бурильных труб к устройству с поверхности подводится промывочная жидкость, служащая для выноса бурового шлама из-под торца породоразрушаемого наконечника и охлаждения его в процессе обуривания образца.Поступив к переходнику 1 промывочная жидкость попадает в верхнюю часть 7 его полости, откуда через проточку 16 поршня 9 проходит по каналу 12 переходника 1 и далее по кольцевому зазору между корпусом 2 и трубой 4, непосредственно к рабочей части породоразрушающего наконечника 3, омывает его со стороны торца и затем вместе со шламом поднимается по скважине на поверхность.При этом подпружиненный относительно перегородки 6 поршень 9 находится в крайнем верхнем положении (фиг. 1), обеспечивая тем самым поступление промывочной жидкости в канал 12 и далее к породоразрушающему наконечнику 3 и удерживая клапан 11 посредством тяги 10 в закрытом состоянии. После заглубления устройства в породу на величину, определяемую заданной длиной рейса, останавливают его вращение и прекращают подачу промывочной жидкости.По внутреннему каналу колонны бурильных труб с поверхности опускают металлический шарик 18 (фиг. 2), который, дойдя до входного отверстия проточки поршня 9, перекрывают его и тем самым разобщает верхнюю часть 7 переходника 1 и канал 12. Затем вновь включают подачу промывочной жидкости и под воздействием ее напора поршень 9, преодолевая сопротивление пружины, перемещается вниз. При этом клапан 11 открывает отверстие 14, канал 13 соединяется с верхней частью 7 полости переходника 1, промывочная жидкость поступает в заполненную перед началом рейса заклиночным материалом нижнюю часть 8 переходника 1, вынося заклиночный материал его через канал 15 во внутреннюю полость керноприемной трубы 4. Попадая в зазор между образцом исследуемой породы и внутренними стенкамитрубы 4, заклиночный материал заклинивает керн внутри этой трубы и коронки 3, после чего, создавая натяжение колонны бурильных труб, керн отрывают от забоя иподнимают на поверхность,Поскольку при подъеме устройства изскважины подача промывочной жидкости отключается, поршень 9 под воздействием пружины перемещается в исходное крайнее верхнее положение, клапан 11 перекрывает отверстие 14 и разобщает внутреннюю полостьтрубы 4 от верхней части 7 полости переходника 1, исключив выталкивающее действие столба жидкости на керн,80251 формула изобретения 7 Я 1 17 1. Устройство для отбора образцов грунта, содержащее корпус с породоразрушающим наконечником и переходник с полостями, в одной из которых расположен заклиночный материал, а в другой - подпружиненный поршень, соединенный с клапаном, удерживающим заклиночный материал, и имеющий канал, сообщающийся с полостью бурильных труб, отличающееся тем, что, с целью повышения сохранности керна и надежности работы за счет более равномерного распределения заклиночного материала по поверхности керна, переходник выполнен 6с каналом, сообщающим полость бурильных труб с полостью с заклиночным материалом,2. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что, корпус снабжен внутренней керноприемной трубой, полость которой сообщается с полостью с заклиночным материалом. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Волков С. А. и др. Справочник по раз 1 е ведочному бурению, ГНТИ, М., 1963, рис, 216,2. Авторское свидетельство СССР150075, кл. Е 21 В 25/00, 1961 (прототип).Редактор Т. Авдейчнк Заказ 10232/39 Составитель В. Акслер Техред А. Бойкас Корректор Ю, Макаренко Тираж 638 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4