КЕРНОРВАТЕЛЬ

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для отрыва и удержание керна при бурении скважин.
Известны конструкции рычажковых кернорвателей, которые состоят из корпуса, обоймы с пазами и рычажков разной длины, которые удерживаются упругими элементами. Существует решение, когда короткие и длинные рычажки размещаются на одном уровне (П.А.Палий, К.Э.Корнеев. Буровые долота. M.: Недра, с.296). Преимуществом данной конструкции является обеспечение сохранности рыхлого керна при его транспортировке в скважине за счет полного перекрытия рычажками керноприемного отверстия. Однако, вследствие неравномерного распределения усилия на отрыв керна от забоя между короткими и длинными рычажками, ухудшаются условия работы кернорвателя и в целом надежность его срабатывания.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению, является конструкция кернорвателя, которая предусматривает размещение рычажков на разных ярусах таким образом, чтобы обеспечить при отрыве их контакт с керном в одном поперечном сечении (патент Российской Федерации №2107148, кл. 6 Е 21 B 25/14, публ. 20.03.1998 г., бюл. №8). Это дает возможность повысить надежность работы кернорвателя вследствие равномерного распределения нагрузки на короткие и длинные рычажки при отрыве керна от забоя. Недостатком такой конструкции является то, что в положении удержания керна рычажки размещаются на разных ярусах и не обеспечивают надежного перекрытия керноприемного отверстия и сохранения рыхлого керна при его транспортировке в скважине.
Целью данного изобретения является повышение надежности работы кернорвателя при отрыве и удержании керна и увеличение за счет этого процента его выноса.
Для достижения указанной цели в предложенном кернорвателе, состоящем из корпуса, обоймы с пазами на разных ярусах и рычажков разной длины, подпружиненных упругими элементами, совмещены преимущества рассмотренных конструкций путем размещения коротких рычажков в пазах верхнего и нижнего ярусов таким образом, чтобы при отрыве керна обеспечивался контакт с ним длинных рычажков нижнего яруса и коротких рычажков верхнего яруса в одном поперечном сечении, а в положении удержания керна - полное перекрытие керноприемного отверстия рычажками нижнего яруса.
Кроме того, короткие рычажки нижнего яруса в момент отрыва керна контактируют с ним в другом поперечном сечении, что также уменьшает нагрузку на отдельный рычажок и повышает эффективность работы кернорвателя за счет увеличения контактной площади с керном.
На рис.1 и 2 изображена предлагаемая конструкция кернорвателя. Кернорватель состоит из корпуса 1 и обоймы 2 с пазами на разных ярусах. В пазах обоймы 2 размещаются длинные рычажки 3 и короткие рычажки 4, подпружиненные упругими элементами 5. Короткие рычажки 4 расположены на верхнем 6 и нижнем 7 ярусах таким образом, чтобы обеспечить при отрыве керна контакт с ним длинных рычажков 3 нижнего яруса 7 и коротких рычажков 4 верхнего яруса 6 в одном поперечном сечении, а в положении удержания керна - полное перекрытие керноприемного отверстия длинными 3 и короткими 4 рычажками нижнего яруса 7. Работа кернорвателя осуществляется следующим образом. В процессе бурения рычажки кернорвателя находятся в пазах обоймы 2 и под действием упругих элементов 5 контактируют с керном. После окончания формирования керна начинается подъем керноотборного инструмента. Кернорватель движется относительно керна и короткие рычажки 4 действуют на него в разных поперечных сечениях. Длинные рычажки 3 нижнего яруса 7 и короткие рычажки 4 верхнего яруса 6 врезаются в керн в одном поперечном сечении, обеспечивая равномерное распределение нагрузки на них при
разрушении столбика горной породы, чем уменьшается вероятность поломки последних и обеспечивается надежность срабатывания кернорвателя. При этом усилие отрыва керна от забоя частично распределяется на короткие рычажки 4 нижнего яруса 7, что также уменьшает нагрузку на отдельный рычажок и повышает эффективность работы кернорвателя за счет увеличения контактной площади с керном.
После отделения керна от забоя рычажки занимают горизонтальное положение и удерживают горную породу в керноприемнике при его транспортировке на поверхность. При этом длинные 3 и короткие 4 рычажки нижнего яруса 7 находятся в одной плоскости, обеспечивая полное перекрытие керноприемного отверстия устройства и надежное сохранение рыхлого керна.
Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает повышение надежности работы кернорвателя за счет распределения усилия на отрыв керна от забоя между увеличенным количеством рычажков, а также сохранность при транспортировке в скважине рыхлых горных пород вследствие полного перекрытия рычажками керноприемного отверстия устройства.