Устройство для исследования донных грунтов зондированием

Устройство для исследования донных грунтов зондированием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

А.М.Джафаров, С.P.Ëåéáåíçîí и Д.А.-М.Лакать

1::

Научно-исследовательский и проектный ин титу

"Гипроморнефтегаз"

1 т (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОНШЬИ

ГРУНТОВ ЗОНДИРОВАНИЕМ

Изобретение относится к исследозанию донных грунтов морских акваторий, преимущественная область использования — суда для инженерно-геологических изысканий.

Известны устройства для исследования донных грунтов при помощи вдавливаемого зонда,оснащенного датчиками для пвпучения информации, характеризующей свойства, состав н состояние

10 грунтов. Устройства состоят из механизма для вдавливания зонда, который выполнен в виде гидроцилиндра с asточатическим зажимным механизмом, несущей рамы с балластом, электро15 гидравлического привода и дистанционной системы управления (I ).

Недостатком такого устройства является значительная масса погружных агрегатов, опускаемых на дно моря, которые используются, в этом случае, только для восприятия реактивного усилия и обеспечения неподвижного положения вдавливаюшего устройствЕ.

;закрепленного на раме, несущей балласт. Кроме того, сложность конструкции связана с необходимостью герметизации всех элементов при сложной системе дистанционного управления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для исследования донных грунтов зондированием, содержащее колонну буриль ных труб, закрепленную на компенсаторе вертикальных перемещений, корпус с цанговым зажимом, штангу с кабелем и зондом и трубу крепления скважин.

Корпус пенетрометра весом 30 т опускается на дно моря при помощи бу-рильной колонны, корпус соединен с судном при помощи направляющих тросов для попадания, в забой бурильной скважины. Пенетрационная штанга длиной цо 30 м с зондом на конце вводится через внутреннюю полость бурильной KcL

875243

30 доны при помощи троса при остановленном бурении.

В нижней части бурильной колонны имеется специальное электрическое зажимное устройство, которое сочленя- 5 ет зонд с бурильной трубой. Вдавливание зонда осуществляется гидравлическим механизмом от забоя яа величину хода гидроцилиндров (2 ), Недостатком этого устройства является наличие подводной конструкции большой массы, содержащей сложный гидравлический механизм, управляемый с поверхности, что приводит к удлинению процесса исследования донно- !3 го грунта на каждой точке акватоPHH °

Цель изобретения — упрощение конструкции и сокращение времени исследования грунта.

Поставленная цель достигается тем, что в .устройстве для исследования донных грунтов зондированием, содержащем колонну бурильных труб, закрепленную на компенсаторе вертикальных перемещений, корпус с цанговым зажимом, штангу с кабелем и зондом и трубу крепления скважин, бурильная колонна выполнена из внешней трубы, соединенной с корпусом цангового зажима, и внутренней трубы, соединенной с цангой, штанга с кабелем и зондом расположена внутри бурильной колонны и трубы крепления скважин, корпус цангового зажима соединен со штоками,. и труба крепления скважин снабжена водяными цилиндрами с рабочими полостями и соединенным с ними каналом, снабженным невозвратным клапаном и дроссеМем.

На фиг.l изображено устройство в процессе сборки, общий вид; на фиг.2 — устройство при,постановке на дно центральной наибольшего диаметра трубы; на фиг.3 — узел А на фиг.2; на фиг.4 — сечение Б-Б на фиг.2. 45

Устройство устанавливается на судне 1 для инженерных изысканий, которое имеет буровую вышку 2 и спуско-подьемный агрегат 3. Спуско-подъемный агрегат 3 содержит лебедку 4, талевую 5р систему 5, компенсатор 6 вертикальных перемещений, который состоит из полиспаста 7, неподвижный блок закреплен на корпусе судна, а к подвижному блоку через клеть 8 прикреплен груз

9, соединенный с емкостью 10, плаву-; честь которой может изменяться подачей и вытеснением воды сжатым воздухом, поступаюшим ло рукаву ll

Компенсатор 6 собран в клети 9,которая перемещается в вертикальной шахте 12.

Устройство пропускается на дно моря через буровую шахту 13. Устрояство состоит из бурильной колонны 14, выполненной яз внешней трубы 15, соединенной с корпусом цангового .зажима 16 и внутренней трубы !7, соединенной с цангой !8. Внутри бурильной колонны 14 пропущена штанга с кабелем 19, на конце которой закреплен зонд 20.

К корпусу цангового зажима 16 шарнирно прикреплены штоки 21, водяные цилиндры. 22, которые также шарнирно прикреплены к трубе 23 крепления скважин.

Рабочие полости водяных цилиндров 22 объединены каналом 24, на котором установлены невозвратный. клапан 25 и дроссель 26. Труба 23 крепления скважин выполнена из трубы 27, имеющей по высоте две диафрагмы 28 с роликами 29, обеспечивающими направление штанги с кабелем !9.

Сборка устройства проводится при выключенном компенсаторе 6 вертикальных перемещений (неподвижный и подвижный блоки соединены).

С помощью спуско-подъемного агрегата 3 талевой системы 5 собирается труба 27, в верхнюю часть которой предварительно вставлен зонд

20 с концевым участком штанги с кабелем 19. Труба 23 крепления скважин и штанга с кабелем 19 фиксируются элеваторами. На вертлюг подвешивает- . ся концевой участок внешней трубы

15 с внутренней трубой 17 (цанга

18 открыта под действием веса трубы

17). Сборка талевой системой 5 опускается до достижения корпусом цангового зажима 16 штоков 21 и соединяется с ними. Затем вертлюг закрепляют на штангу с кабелем 19 и элеватор убирают. Всю сборку опускают в шахту

13 и фиксируют элеватором за внешнюю утяжеленную трубу 15. Вертлюгом наращивают последовательно штангу с кабелем 19, внешнюю трубу 15 и внутреннюю трубу 17. Сборку ведут до достижения грунта и погружения в грунт под весом бурильной колонны трубы 23 крепления скважин. После этого включают компенсатор 6 путем опускания клеги 8 под корпус судна l. В таком поло875243 женин устройство подготовлено к работе.

Устройство работает следующим обраэом

Вертлюг эакрепляют эа внешнюю трубу IS (под весом внутренней трубы 17 цанга I8 открыта) и поднимают бурильную колонну 14 на ход вдавливания, При подъеме штоки поднимаются вверх и через невозвратный клапан 25 вода заполняет подпоршневую полость водяных цилиндров 22. Внешнюю утяжеленную трубу 15 фиксируют элеватором, а вертлюг закрепляют за штангу с кабелем I9. Убирают. элеватор, устанав- 15 ливают компенсатором 6 вертикальных перемещений усилие вдавливания зонда

20 и начинают погружение зонда путем опускания сборки под весом бурильной колонны 14. Скорость погружения ge устанавливается истечением воды из водяных цилиндров 22 путем соответствующей установки дросселя 26..После завершения хода погружения штангу с кабелем 19 фиксируют элеватором и сборку наращивают как указано выше .и повторяют цикл до достижения заданной глубины зондирования.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства состоит

30 в упрощении механизма, осуществляющего вдавливание зонда, так как конструкция исключает погружение на дно сложных гидравлических, электропроводных механизмов с системами надводного управления. Также сокращается время проведения непосредственного зондирования ввиду исключения опера. ций по установке на морское дно балласта или других средств, воспринимающих реакцию усилия вдавливания.

Компенсатор вертикальных перемещений может быть любой другой конструкции и устанавливается на судне для инженерно-геологических изысканий для выполнения всех операций, связанных с бурением инженерной скважины.

Формула изобретения

I. Устройство для исследования донных грунтов зондированием, содержащее колонну бурильных труб, закрепленную на компенсаторе вертикальных перемещений, корпус с цанговым зажймом, штангу с кабелем и зондом, трубу крепления скважин и штоки, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью. упрощения конструкции и сокращения времени исследования грунта, бурильная колонна выполнена из внешней трубы, соединенной с корпусом цангового зажима и внутренней трубы сое" диненной с цангой, штанга с кабелем и зондом расположена внутри бурильной колонны и трубы крепления скважин, корпус цангового зажима соединен со штоками,а труба крепления скважин снабжена водяными цилиндрами с рабочими полостями и соединенным с ними каналом, снабженным невозвратным клапаном и дросселем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Марус Дж.Мее. Методы непосредственного исследования грунтов перед строительством морских платформ.

"Инженер-нефтяник", май, 1976.

2. Проспект фирмы "Ие С Ье11апд Ångineers Geotechnical Сonsuetants IJondon Office, "Stingray Coke Penetrometer System for Basic Geotechnica1

Investigations".

875243

Фиг. Я

Составитель Л.Горяйнова

Техред А, Ау Корректор М.демчик

Редактор Т.Кугрышева

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9322/67 Тираж 910. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д..4/5