буровой снаряд для отбора ориентированного керна

Формула изобретения

Буровой снаряд для отбора ориентированного керна, состоящий из колонковой трубы с буровой коронкой и переходником, в которой размещены кернорватель и керноориентирующее устройство, отличающийся тем, что керноориентирующее устройство выполнено в виде трубки дугообразной формы из пластично-деформируемого материала, вмонтированной в круговом пазе по внутренней поверхности верхнего торца кернорвателя и разделенной на секции, при этом в каждой секции трубки свободно помещен шарик из твердого материала, а концы трубки заглушены.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для получения и извлечения ненарушенного керна, а именно - ориентированного керна, и может найти применение для отбора ориентированного керна при проходке геологоразведочных скважин колонковым способом в твердых горных породах.

Известно устройство для извлечения ориентированного керна (А. С. №759709, МПК Е 21 В 47/02, Б.И. №32 - 1980 г.). Устройство содержит колонковый снаряд, коронку, подвижный в продольном направлении кернорватель и ориентатор. При этом ориентатор выполнен в виде взаимодействующих друг с другом колец из пластического материала, пружины и подвижной втулки и расположен под кернорвателем с возможностью взаимодействия с ним.

Недостаток устройства по А. С. №759709 - высокая вероятность ошибки в определении положения апсидальной плоскости скважины.

Известно также устройство для отбора ориентированного керна (А. С. №883321, МПК Е 21 В 25/16, Б.И. №43 - 1981 г.). 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 многократного нанесения метки и зажимом маркирующего элемента в зазоре между пластиной из мягкого металла и подвижной пятой на подпружиненном штоке. При этом маркирующий элемент выполнен в виде группы шариков разного диаметра, шток имеет нагнетательный канал для перемещения шариков в зазоре зажима, а пята зажима и пластина из мягкого металла расположены внутри керноприемной трубы, которая подпружинена с возможностью продольного перемещения относительно наружной трубы.

Недостаток устройства по А. С. №883321 заключается в сложности его конструкции.

Известен также керноориентатор для отбора ориентированного керна из геологоразведочных скважин (А. С. №1257162, МПК Е 21 В 25/16, Б.И. №34 - 1986 г. прототип). Керноориентатор состоит из колонковой трубы с буровой коронкой и переходником, датчика-ориентатора, кернорвателя с корпусом-обоймой и керноориентирующего устройства. Керноориентирующее устройство состоит из маркирующего резца, закрепленного на корпусе-обойме, и индентора, установленного в буровой коронке и скрытого в отверстиях кожуха в виде кольца, выполненного из упруго-деформируемого материала, на котором размещена сменная шайба из пластично-деформируемого материала.

Керноориентатор по А. С. №1257162 имеет следующие недостатки: сложность конструкции, возможность ошибки в определении апсидальной плоскости скважины вследствие возможного поворота коронки на некоторый угол при натяжении бурового снаряда в процессе заклинки и отрыва керна от забоя.

Поставленная задача: упростить конструкцию керноориентатора по А.С. №1257126 и повысить достоверность информации об измеряемой апсидальной плоскости скважины.

Задача решена следующим образом. Буровой снаряд для отбора ориентированного керна состоит из колонковой трубы, переходника, буровой коронки и кернорвателя, внутри которого размещено керноориентирующее устройство. Последнее состоит из дугообразной трубки из пластично-деформируемого материала. Трубка разделена на секции, в каждой из которых помещен свободно твердый шарик. Дугообразная трубка закреплена в круговом пазе верхней части кернорвателя, торец которого посредством прорезей разделен на секторы.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

- на фиг.1 - общий вид бурового снаряда в осевом разрезе;

- на фиг.2 - кернорватель с керноориентирующим устройством (вид сверху);

- на фиг.3 - то же, разрез по А-А.

Буровой снаряд для отбора ориентированного керна состоит из колонковой трубы 1, переходника 2 и буровой коронки 3, внутри которой размещен кернорватель 4 (фиг.1). На внутренней поверхности кернорвателя 4 у верхнего утолщенного торца выполнен паз 5, в который вмонтировано керноориентирующее устройство (фиг.2, 3), представляющее собой дугообразную трубку из пластично-деформируемого материала, например, алюминия. Трубка разделена на секции, например, две - 6 и 7. В каждой секции помещен шарик из твердого материала 8 и 9, при этом концы трубки заглушены. Верхний торец кернорвателя 4, рассекая перпендикулярно паз 5, разрезан на сектора таким образом, чтобы верхняя торцевая поверхность обладала пружинящими свойствами. Это позволяет фиксировать керноориентирующее устройство, то есть трубку, в круговом пазе и исключить возможность ее выпадения. Внутренний диаметр керноориентирующего устройства несколько меньше внутреннего диаметра кернорвателя.

После проходки определенного интервала скважины процесс бурения прекращают и снаряд останавливают, скважину промывают, кернорватель и керноориентирующее устройство продолжают оставаться под торцом колонковой трубы 1 в верхней части буровой коронки 3. При этом кернорватель с керноориентирующим устройством удерживаются на столбике керна за счет пружинящих свойств кернорвателя и продольного разреза 13. Шарик, например 9, в трубке 7 показывает искомую апсидальную плоскость 14, так как трубка 7 находится в нижней части забоя скважины. Шарик 8 всегда будет находиться в торце трубки 6, пока последняя располагается в верхней части забоя скважины, а показания шарика 8 в расчет не принимаются. После этого производят отрыв керна от забоя и подъем снаряда из скважины.

В поднятом из скважины снаряде отвинчивают буровую коронку и аккуратно извлекают столбик керна вместе с кернорвателем и керноориентирующим устройством. Визуально, через прорези секторов кернорвателя находят искомый шарик и обозначают масляным карандашом метку, через которую проходит апсидальная плоскость 14 скважины. По положению отметки на керне и с учетом инклинометрических измерений в скважине с помощью керномера определяют элементы горных пород в массиве.

Предложенное техническое решение обладает следующими преимуществами:

- устройство простое по конструкции и в эксплуатации;

- оно позволяет повысить точность определения апсидальной плоскости скважины.