Устройство для отбора проб донного грунта

Устройство для отбора проб донного грунта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ДОННОГО ГРУНТА, содержащее керноприемную трубу, шток, поршень с механизмом фиксации относительно кёрирприемной трубы и трос, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем обеспечения отбора проб в сква .жине и увеличения внедряющей способности , оно снабжено -патроном, выполненным с осевым и радиальным отверстиями и содержащими шарики-фиксаторы , расположенные в 1 адиапьных отверстиях патрона, и хвостЬвик с конусным выступом, расположенный в осевом отверстии патрона с возможностью перемещения относительно патрона и закреп-, ленный на верхнем конце штока,при этом радиальные отверстия выполнены 9 с наклоном вверх к осн патрона, а трос закреплен на верхнем торце патрона .

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

OII М

РЕСПУБЛИНОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВСР(*ОР;-;:, q

CQ

CO

Сн

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАН ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3650134/23-26 (22) 11.10.83 (46) 23. 12.84.. Бюл. В 47 (72) Л.Д,Слонимский и А.М.Перевозчиков (71) Всесоюзное морское научно-про.изводственное объединение по инженерной геологии "Союзморинжгеология" (53) 543.053(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Ф 332351, кл.G Ol N 1/04, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 257858, кл. С Ol N 1/02, 1968.

3. Авторское свидетельство СССР

У 962438., кл. Е 21 В 49/02, 1974. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА IIPOS

ДОННОГО ГРУНТА, содержащее керноприемную трубу, шток, поршень с меха„„QU„„1130759 А (д) G 01 N 1/04; E 21 В 49/02 низмом фиксации относительно керноприемной трубы и трос, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем обеспечения отбора проб в сква,жине и увеличения внедряющей способности, оно снабжено патроном, samoaненным с осевым и .радиальным отверстиями и содержащими шарики-фиксаторы, расположенные в радиальных отвер" стиях патрона, и хвостовик с конусным выступом, расположенный в осевом отверстии патрона с возможностью перемещения относительно патрона и закреп-. ленный на верхнем конце штока,при этом раДиальные отверстия выполнены

1 с наклоном вверх к оси патрона, а трос закреплен на верхнем торце патрона.

1130759

Изобретение относится к устрсйствам для отбора проб донного грунта при бурении инженерно-геологических скважин и может быть использовано в инженерной и поисковой геологии.

Известно устройство для отбора проб иэ скважины, содержащее пробоотборник, привод, механизм задавливания, причем механизм задавливания выполнен с цилиндрическим корпусом, охва- 1п тывающим систему гидроцилиндров с шарнирно закрепленными по его наружной поверхности анкерными створками и полым штоком, верхняя часть которого соединена фиксаторами с тягой, а нижняя часть — со штоком пробоотборника .1 ).

Недостаток этого устройства определяется тем, что конструкция устройст-. ва сложна и механизм задавливания предназначен для использования прямо. точного (беспоршневого,) грунтоноса, что не позволяет отбирать малонарушенный керн достаточной длины.

Известно также устройство для от- 25 бора донных грунтов с использованием энергии гидростатического давления, которое может быть использовано для работы в скважинах. Устройство состоит из керноприемной трубы с наконечником, закрытой с одной стороны крышкой, а с другой — поршнем с уплотнениями, который с помощью. механизма фиксации контактного действия закреплен в трубе (2 ).

Срабатывание этого устройства происходит при соприкосновении контактной пяты механизма фиксации поршня с грунтом, в результате чего производится расфиксация керноприемной 4О трубы относительно поршня и .сила, пропорциональная произведению гидростатического давления на поперечное сечение керноприемной трубы, внедряет последнюю в грунт. Та же сила при-45 водит в движение поршень, который устремляется по трубе вверх в направлении, противоположном движению трубы. Это приводит к растягиванию керна и уменьшению глубины внедрения 50 керноприемной трубы в грунт, поскольку внедрение прекращается при достижении поршнем верхней крышки трубы, Наиболее близким к изобретению является устройство для отбора проб 55 донного грунта, содержащее керноприемную трубу, шток, поршень с механизмом фиксации относительно керноприемной трубы и трос. Поршень, установленный во внутренней полости керноприемной трубы, закреплен относительно последней механизмом фиксации контактного действия и соединен с демпферным диском штоком, проходящим через герметизированное отверстие в. крышке устройства. Срабатывание устройства происходит после расфиксации поршня относительно керноприемной трубы при соприкосновении контактной пяты механизма фиксации с грунтом (3 ).

К недостаткам известного устройства следует отнести ограниченную область его применения, поскольку использование демпферного диска для торможения поршня, т.е. фиксированного его положения в процессе внедрения керноприемной трубы в грунт, не позволяет использовать устройство для отбора проб грунта в скважине с обсадными трубами, так как диаметр демпферного диска всегда больше диаметра обсадных труб, применяемых при инженерно-геологическом бурении скважин. Кроме того, известное устройство не может эффективно использоваться на грунтах повышенной плотности из-за малой внедряющей способности, поскольку сила гидродинамического торможения демпферного диска пропорциональна квадрату скорости перемещения, и на, плотных грунтах, где скорость внедрения значительно уменьшается, гидродинамическое торможение поршня с помощью демпферного диска становится неэффективным, что снижает внедряющую способность устройства на плотных грунтах.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения отбора проб в скважине и увеличение внедряющей способности, 1

Указанная цель достигается тем, что устройство для отбора проб донного грунта, содержащее керноприемную трубу, шток, поршень, механизм фиксации поршня относительно керноприемной трубы и трос, снабжено патроном, выполненным с осевым и радиальными. отверстиями и содержащими шарики-фиксаторы, расположенные в радиальных отверстиях патрона, и хвостовик с конусным выступом, расположенный в осевом отверстии патрона с. возможностью перемещения относительно оси патрона и закрепленный труба 1 в недряется в грунт под действием силы, пропорциональной произведению гидростатического давления на эффективную площадь ее поперечного сечения, Та же сила, воздействуя на эффективную площадь поршня 4, стремится переместить его вместе со штоком

3 вверх. Однако смещение штока 3 с поршнем 4 вверх вызывает движение хвастовика 10 относительно патрона

11; при этом конусный выступ хвосто- вика 10 смещает шарики-фиксаторы 12 наружу, заклинивая патрон ll в обсадной трубе, обеспечивая, таким образом, фиксацию поршня 4 относительно забоя скважины в процессе внедрения устройства в грунт.

При подъеме устройства за трос 15 скошенные радиальные отверстия в патроне 11 способствуют отжиму шариковфиксаторов 12. от стенок обсадной трубы и скатыванию их с конусного выступа хвостовика 10. Этому способствует сопротивление грунта при извлечении керноприемной трубы I которое при подъеме устройства передается на шток, облегчая выход конусного выступа хвостовика 10 из заклинки, Таким образом, техническим преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным является воэможность отбора проб не только верхнего слоя, но и на любой глубине залегания грунтов при бурении инженерно-геологических скважин.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить производительность труда при отборе керна в процессе бурения инженерно-геологических скважин в море эа счет замены трудо" емких операций по -монтажу, спуску и подъему бурильных труб с вдавливаемыми грунтоносами на спуск и подъем на тросе предлагаемого устройства для отбора проб донного грунта в скважине, так как значительно сокращает время, необходимое для отбора проб в скважине в процессе бурения, Кроме того, уменьшение количества и длительности операций с тяжелыми бурильными трубами сокращает время работы приводных механизмов судового бурового оборудования, потребление ими электроэнергии и улучшает условия техники безопасности при бурении инженерно-геологических скважин в море. з 1130759 4 на верхнем конце .штока, при этом радиальные отверстия выполнены с наклоном вверх к оси патрона, а трос закреплен на верхнем торце патрона.

При контакте устройства с грунтом

5 жесткая фиксация штока производится автоматически с помощью заклинивающегося патрона, что позволяет использовать устройство в скважине и увеличить его внедряющую способность в грунтах повышенной плотности за счет возможности растяжения процесса внедрения во времени, а автоматическая расфиксация штока производится по натяжению троса при извлечении устройства.

На фиг.l изображено устройство . для отбора проб донного грунта, продольный разрез;.на фиг.2 — то же, устройство в обсадной труое после срабатывания в скважине.

Устройство для отбора проб донного грунта состоит из керноприемной трубы 1, крышки 2, через герметизированное отверстие которой проходит шток 3, жестко соединенный с порш25 нем 4. В поршне 4 установлен механизм фиксации поршня относительно кернопри. емной трубы 1, состоящий из контактной пяты 5 со стержнем 6 и лальцев

7, расположенных в радиальных отверстиях поршня 4. В нижней части трубы

1 размещены клапан для подрезки и удержания керна 8 и буровой наконечник 9. На верхнем конце штока 3 жестко закреплен хвостовик 10 с конусным 35 выступом на хвостовик надет патрон

11 с шариками-фиксаторами 12, расположенными в радиальных отверстиях патрона 11 и опорным кольцом 13, навинченным на нижний торец патрона 4О

11.На верхнем торце патрона 11 установлена скоба 14 для закрепления троса 15. Штуцер 16 служит для присоединения шланга при откачке воздуха из герметизированной полости кер- 45 ноприемной трубы 1.

Устройство для отбора проб донного грунта работает следующим образом.

Устройство с откачанным из гермети- 50 зированной полости керноприемной трубы 1 воздухом за трос 15 спускают через обсадную трубу к забою скважины. При касании контактной пятой 5 поверхности грунта происходит смеще- 55 ние стержня 6 вверх, которое ведет к расфиксации керноприемной трубы 1 относительно поршня 4, и керноприемная

1130759

° °

° °

° 4

° °

Составитель Л.Нечипоренко

Редактор Г.Волкова Танкред Ж.Кастелевич Кор орректор С.Черни

Заказ 9601/30 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

II !Ф

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4