Телескопическая система отбора керна

Настоящая полезная модель относится к устройствам для отбора керна подземных формаций, а более конкретно к телескопическим системам отбора керна в легкоразрушаемых породах.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является телескопическая система отбора керна, включающая башмачную сборку, содержащую нижнюю половину башмака, верхнюю телескопическую половину башмака и кернорватель), телескопический вкладыш (рукав), имеющий две секции, соединенные посредством соединительного элемента, крышку [US 2015233201].
Верхняя телескопическая часть башмака выполнена таким образом, чтобы к ней могли крепиться керноприемные трубы и, по меньшей мере, один внутренний телескопический вкладыш (рукав). Вкладыш крепится к верхней половине башмачной сборки при помощи срезаемых штифтов или заклепок. Прочность на срез штифтов (или заклепок) рассчитана на конкретное усилие, создаваемое развалившимся керном. После того, как керн развалился и срезал штифты, он продолжает движение вверх вместе с вкладышем, в котором находится разваленный керн.
При разваливании керна перемещение керна по металлическим керноприемным трубам, а также металлических цилиндрических телескопических рукавов по металлическим керноприемным трубам из-за значительного трения скольжения происходит со значительными затруднениями, что может вызвать преждевременное заклинивание и снижает надежность и работоспособность известной телескопической системы. Кроме того, движение затруднено из-за значительного веса металлических телескопических рукавов.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности телескопической системы для отбора керна в легкоразрушаемых породах.
Техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели, является предотвращение преждевременного заклинивания керна за счет снижения коэффициента трения скольжения между телескопическим рукавом и керном. Дополнительным техническим результатом является снижение веса телескопической системы отбора керна и удобство при ее сборке.
Указанный технический результат достигается тем, что в телескопической системе отбора керна, включающей башмачную сборку, состоящую из нижней половины башмака, верхней телескопической половины башмака и кернорвателя, по меньшей мере, один телескопический рукав, соединенный с верхней половиной башмака посредством срезаемых штифтов, керноприемную трубу и крышку, телескопический рукав выполнен из стеклопластика в форме усеченного конуса, устанавливаемого в верхнюю половину башмака меньшим диаметром вниз.
Указанный технический результат достигается также тем, что керноприемная труба выполнена из стеклопластика с металлической законцовкой.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1 и 2.
На Фиг. 1 изображен продольный разрез телескопической системы отбора керна, где: 1 - нижняя часть башмака; 2 - кернорватель; 3 - верхняя телескопическая половина башмака; 4 - телескопический рукав; 5 - срезаемые штифты, 6 - керноприемная труба; 7 - крышка.
На Фиг. 2 схематически изображена телескопическая система в действии, где: 1 - нижняя часть башмака; 2 - кернорватель; 3 - верхняя телескопическая половина башмака; 4 - телескопический рукав; 5 - срезаемые штифты; 6 - керноприемная труба; 7 - крышка; 8 - керн; 9 - разлом керна.
Предлагаемая телескопическая система содержит нижнюю половину башмака 1 и верхнюю телескопическую половину башмака 3, которые крепятся между собой с помощью специальной резьбы. Верхняя телескопическая половина башмака 3 с помощью трубной резьбы крепится к стеклопластиковой керноприемной трубе с металлической законцовкой 6. Кернорватель 2 свободно установлен в нижней половине башмака 1. В верхней телескопической половине башмака 3 сделана проточка (на фиг. 1 не показана) под размер телескопического рукава 4, выполненного в виде усеченного конуса и установленного в верхнюю половину башмака меньшим диаметром вниз, и выполнены отверстия (на фиг. 1) для срезаемых штифтов 5 (на фиг. 1 не показаны). Телескопический рукав 4 и керноприемная труба 6 выполнены из стеклопластика.
Предлагаемая телескопическая система работает следующим образом.
При сборке телескопической системы с помощью специальной резьбы скрепляют между собой нижнюю половину башмака 1 и верхнюю телескопическую половину башмака 3 с проточкой под размер телескопического рукава 4 и предварительно выполненными отверстиями для срезаемых штифтов 5. Затем верхнюю телескопическую половину башмака 3 с помощью трубной резьбы крепят к стеклопластиковой керноприемной трубе с металлической законцовкой 6. Кернорватель 2 свободно размещают в нижней половине башмака 1. При сборе телескопической системы отверстия в телескопическом рукаве выполняют так, чтобы они совпадали с имеющимися отверстиями в верхней телескопической половине башмака, затем устанавливают срезаемые штифты 5. После этого соединенные между собой нижнюю половину башмака 1 с установленным в ней кернорвателем 2 и верхнюю телескопическую половину башмака 3 вместе с закрепленным телескопическим рукавом 4 скрепляют со стеклопластиковой керноприемной трубой с металлической законцовкой 6. После этого башмачную сборку вместе с керноприемными трубами и телескопическими рукавами помещают в снаряд и спускают на необходимую глубину для бурения и отбора керна.
Фиг. 2 иллюстрирует работу предлагаемой телескопической системы.
При бурении в нормальном режиме керн 8 проходит сквозь башмачную сборку, в частности через верхнюю телескопическую половину башмака 3, через телескопический рукав 4 и стеклопластиковую керноприемную трубу 6,
Если керн 8 не разваливается, то нет воздействия на вкладыш, штифты не срезаются и, как следствие, вкладыш остается на месте. Керн проходит сквозь телескопический рукав 4 без заклинки и срывает установленную сверху алюминиевую крышку 7, которая предназначена для предотвращения заваливания керна в стеклопластиковую керноприемную трубу 6. Если же во время бурения происходит разрушение керна 8, но оно незначительно, то керн продвигается дальше без активации телескопической системы (это происходит за счет меньшего коэффициента трения скольжения и конусной формы телескопического рукава 4).
Если же разрушения керна значительны, то часть керна 8, упираясь в стенки телескопического рукава 4, активирует телескопическую систему - происходит срезание штифтов 5 и разрушенный керн поднимается вверх по стеклопластиковой керноприемной трубе 6, как в тубусе. За счет выполнения телескопического рукава 4 и керноприемной трубы 6 из однородного материала (стеклопластика), имеющего меньший коэффициент трения скольжения, чем у материалов (например, алюминия), используемых в телескопической системе-аналоге, передвижение телескопического рукава 4 по керноприемной трубе 6 происходит более свободно, чем в аналоге, что предотвращает преждевременное заклинивание керна и тем самым повышает надежность предлагаемой телескопической системы.
При использовании керноприемных труб из других материалов эффективность телескопической системы будет немаксимальной.
В зависимости от того, сколько телескопических рукавов 4 предполагается использовать, варьируется внутренняя конфигурация верхней телескопической половины башмака 3, изменяется также размер керноприемной трубы 6 и, соответственно, размеры телескопических рукавов 4. Каждый следующий телескопический рукав 4 имеет несколько больший диаметр, необходимый для беспрепятственного прохождения сквозь него меньшего рукава. Выбор количества рукавов в системе ограничивается размерами пробуриваемой скважины. Остановка бурения происходит в случае, если разрушение керна 8 происходит в керноприемной трубе 6, т.е. телескопическая система перед этим уже сработала.
Срезаемые штифты 5 изготавливают из мягких металлов, например из алюминия, для обеспечения срабатывания системы. При использовании в телескопической системе более чем одного телескопического рукава 4, необходимо обеспечить, чтобы срезаемые штифты 5 и телескопические рукава 4 меньшего диаметра не соприкасались.
Телескопические рукава 4 после срабатывании системы используются как тубус для керна и повторному спуску в скважину не подлежат, так как стенки рукава проектируются как можно более тонкими для размещения в керноприемной трубе 6, и после разрушения крена геометрия телескопического рукава 6 нарушается. Верхняя телескопическая половина башмака 3 используется многократно.
Выполнение телескопической системы для отбора керна согласно предлагаемой полезной модели позволяет повысить надежность ее эксплуатации при отборе керна в легкоразрушаемых породах.