устройство для отбора герметизированного керна из стенки скважины

Формула изобретения

Устройство для отбора герметизированного керна из стенки скважины, содержащее корпус и размещенные в нем пустотелый бур с кольцевой фрезой, керноприемную кассету с перекрывающей пробкой, отличающееся тем, что пробка кинематически связана с буром посредством передаточного механизма, который выполнен в виде поворотного барабана с криволинейным вырезом на его боковой поверхности и скользящим в нем отклоняющим пальцем, жестко скрепленным с корпусом бура, и поворотного рычага, который одним концом соединен с барабаном, а другим концом - с перекрывающей пробкой при помощи механической пары - штифта с вилкой, при этом перекрывающая пробка размещена в крышке керноприемной кассеты и выполнена в виде вращающегося цилиндра, имеющего сквозной канал, соразмерный выбуриваемому керну, кроме того, вращающийся цилиндр снабжен кольцевыми уплотнениями, соединенными между собой линейными элементами, а поворотный рычаг имеет ось вращения, связанную с корпусом устройства.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое устройство предназначено для выбуривания образца горной породы из стенок скважины и доставки их на поверхность в камере под давлением, равным забойному давлению.

Известен скважинный керноотборник, который имеет керновое буровое долото, занимающее выдвинутое положение для отбора кернов из боковой стенки скважины или отведенное положение для хранения отобранного керна. Специальное приводное устройство обеспечивает выталкивание керна из долота в приемную камеру и укладку на керн разделительной кольцевой прокладки перед извлечением на поверхность (патент США №5487433, Е 21 В 25/02). Известное устройство не обеспечивает полной герметизации выбуренного керна.

Известно устройство керноотборника сверлящего типа, который позволяет отбирать образцы породы со стенок скважины и поднимать их на поверхность в камере под давлением, равным забойному давлению. Отличительным признаком керноотборника является керноприемная камера, в которую через соединительный канал и главный клапан проталкиваются высверленные образцы после поворота сверлящего устройства на 90°. После закрытия керноприемной камеры за счет действия главного клапана давление остается равным забойному и неизменным во время подъема керноотборника на поверхность и транспортировки образцов, находящихся в камере, в лабораторию (патент США №4950844, Е 21 В 49/06).

Недостаток конструкции заключается в ее больших габаритах. За счет использования поворотного сверлящего устройства увеличивается диаметр керноотборника. Сложность системы гидравлического привода закрытия керноприемной камеры, а также низкая надежность уплотнительного элемента делают конструкцию керноотборника ненадежной в целом.

Предлагаемое устройство решает задачу упрощения конструкции, повышения надежности процесса выбуривания герметизированного керна, а также повышения информативности полученных результатов.

Задача решается тем, что в устройстве для отбора герметизированного керна из стенки скважины, содержащем корпус и размещенные в нем бур с кольцевой фрезой, керноприемную кассету с перекрывающей пробкой, пробка кинематически связана с буром посредством передаточного механизма, который выполнен в виде поворотного барабана с криволинейным вырезом на его боковой поверхности и скользящим в нем отклоняющим пальцем, жестко скрепленным с корпусом бура, и поворотного рычага, который одним концом соединен с барабаном, а другим концом - с перекрывающей пробкой при помощи механической пары - штифта с вилкой, при этом перекрывающая пробка размещена в крышке керноприемной кассеты и выполнена в виде вращающегося цилиндра, имеющего сквозной канал, соразмерный выбуриваемому керну, кроме того, вращающийся цилиндр снабжен кольцевыми уплотнениями, соединенными между собой линейными элементами, а поворотный рычаг имеет ось вращения, связанную с корпусом устройства.

На фиг.1 показан керноотборник в разрезе, на фиг.2 - сечение по А-А в исходном положении, на фиг.3 - сечение А-А при приеме керна.

Устройство состоит из корпуса 1, в котором размещены кинематически связанные между собой электродвигатель, редуктор (на схеме не показаны), бур 2 (выполненный пустотелым) с кольцевой фрезой 3, предназначенной для выбуривания образца горной породы (керна). На нижней плоскости бура 2 жестко закреплен палец 4, который входит в криволинейный паз барабана 5. Барабан 5 может поворачиваться вокруг оси 6 и имеет вилку 7, в паз которой входит палец 8, закрепленный в поворотном рычаге 9, который может совершать колебательные движения вокруг оси 10, и заканчивающийся квадратным наконечником 11. Наконечник 11 сочленен с перекрывающей пробкой 12, выполненной в виде вращаемого цилиндра, имеющего канал 13, сообразный выбуриваемому керну. Пробка 12 размещена в крышке керноприемной кассеты 14 и герметизирована уплотнением 15. Кассета прикреплена к съемной крышке 17, которая установлена в корпусе 1 керноотборника. Уплотнение 15 размещено в канавках в теле перекрывающей пробки 12 и выполнено в виде двух колец 15, соединенных между собой линейными элементами 16. 18 - прижимной рычаг, 19 - уплотнения крышки 17.

Устройство работает следующим образом: прибор спускается в скважину, при этом бур 2, прижимной рычаг 18 находятся в исходном положении (фиг.1), канал 13 перекрывающей пробки 12 находится в положении закрыто (фиг.2).

По команде с земли в опущенном в скважину на заданный интервал керноотборнике включается электродвигатель, который посредством кинематики приводит во вращение кольцевую фрезу 3 и с помощью гидравлики поворачивает прижимной рычаг 18 так, что он прижимает керноотборник к стенке скважины.

Вращающаяся фреза 3 посредством поступательного перемещения бура 2 внедряется в стенку скважины и высверливает образец горной породы цилиндрической формы (керн).

При поступательном перемещении бура 2 палец 4 поворачивает барабан 5, который вилкой 7 вращает рычаг 9 вокруг оси 10, при этом происходит поворот перекрывающей пробки 12 вокруг собственной оси на 90°, канал 13 устанавливается в положение “открыто” (фиг.3), сообщая полость керноприемной кассеты 14 с полостью прибора. Выбуренный керн через канал 13 попадает в кассету 14. После этого электродвигатель прибора реверсируют. Прижимной рычаг 18 и бур 2 возвращаются в исходное положение. При этом барабан 5, поворачиваясь в обратном направлении, устанавливает канал 13 перекрывающей пробки 12 в положение “закрыто” (фиг.2). Прибор поднимается на поверхность, при этом в полости кассеты 14 сохраняются барические условия точки отбора керна.