КЕРНООТБОРНЫЙ СНАРЯД

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к технологии строительства глубоких скважин, в частности к отбору керна в сложных горно-геологических условиях.
Основной проблемой, возникающей в процессе отбора керна в трещиноватых породах, является заклинка керна в керноприемном снаряде. В результате заклинки возникает необходимость делать незапланированный подъем керноотборного снаряда, увеличивается время строительства скважины, снижается экономическая эффективность.
Известна полезная модель RU 168250, 2016 г. Телескопическая система отбора керна. Данная полезная модель описывает возможность отбора керна в легкоразрушаемых породах. В состав керноотборного снаряда входят стеклопластиковый телескопический рукав, керноприемная труба, кернорвательные элементы. Основной эффект снижения преждевременного заклинивания керна достигается за счет сниженного коэффициента трения между стеклопластиковым рукавом и столбиком керна.
Данная полезная модель имеет существенный недостаток, а именно в условиях отбора керна в трещиноватых породах заклинивание керна происходит с одновременным поперечным воздействием на телескопический рукав. Эффект обусловлен характером слома столбика керна по косой плоскости трещины в горной породе. При этом в стеклопластиковом рукаве в поперечном направлении будут создаваться напряжения, способные привести к увеличению диаметра стеклопластикового рукава или даже его слому. Материал стеклопластиковых труб значительно уступает прочностным характеристикам стальных труб. При увеличении диаметра стеклопластикового рукава произойдет его заклинка в керноприемной трубе. Возникнет необходимость делать дополнительную спускоподъемную операцию, телескопическая система в таких условиях оказывается неработоспособной.
Наиболее близкой является полезная модель Telescoping core barrel (Патент WO 2014/018737, 2012 (прототип)). Данная полезная модель описывает возможность отбора керна в трещиноватых породах. В состав керноотборного снаряда входят керноприемные трубы, гильза с верхней заглушкой, переводник, кернорвательные элементы. При возникновении заклинивания керна в керноотборной трубе происходит срезание штифтов. Заклиненный керн продвигается вместе с внутренней гильзой по керноприемной трубе. Бурение с отбором керна продолжают.
Данная полезная модель имеет существенный недостаток, а именно при подходе столбика керна к верхней заглушке гильзы, необходимо создать усилие для срезки штифтов и продолжения движения столбика керна вместе с первой телескопической керноприемной трубой. При этом может возникнуть усилие, способное привести к заклинке трещиноватого керна в кернорвательных элементах керноприемного снаряда. Бурение с отбором керна необходимо будет остановить и далее выполнить дополнительную спускоподъемную операцию для извлечения заклиненного керна.
Задачей заявленной полезной модели является разработка эффективной конструкции устройства, обеспечивающего продолжение бурения с отбором керна в условиях систематического подклинивания столбика трещиноватого керна.
Техническим результатом является технологическая надежность устройства для отбора керна при строительстве скважин на нефть и газ.
Задача решается тем, что заявлен керноотборный снаряд, содержащий керноприемные трубы с присоединительной резьбой, стальную гильзу с отверстиями для срезных штифтов, переводник с отверстиями под срезные штифты, кернорвательные элементы, отличающаяся тем, что гильза выполнена в виде полой трубы со сквозными отверстиями с обоих концов, при этом верхняя часть гильзы имеет 4 лепестка, вырезанные под углом 90° друг к другу, причем угол отклонения лепестков от вертикальной плоскости составляет 10°.
Сущность полезной модели: свободное прохождения столбика керна через стальную гильзу, удержание части веса отобранного керна в верхней половине керноприемной трубы, что препятствует заклиниванию столбика керна в верхней половине керноприемной трубы. Предлагаемая конструкция используется в компоновке со снарядом серийного производства.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1. отражена керноприемная труба со стальной гильзой в разрезе, где 1 - керноприемная труба, 2 - кернорвательные элементы, 3 - отверстия под срезные штифты, 4 - стальная гильза; 5 - лепестки, 6 - переводник, соединяющий гильзу, керноприемные трубы и компоновку кернорвательных элементов.
На фиг. 2 отражена стальная гильза в поперечном разрезе, где 4 - стальная гильза, 5 – лепестки.
Устройство работает следующим образом. При работе заявляемой конструкции, при углублении скважины с отбором керна, столбик горной породы входит в полость гильзы 4, далее столбик керна двигается вверх по гильзе и проходит через лепестки 5. В случае слома столбика керна по косой плоскости трещины в горной породе в верхней половине керноприемной трубы 1 верхний обломок керна фиксируется (перехватывается) лепестками, который в этот момент находится на верхней части гильзы ниже «головы керна», препятствуя движению обломка керна вниз и его расклиниванию. Отсутствие движения верхнего обломка керна вниз и служит предупреждением заклинки в области косого слома по трещине.
При возникновении заклинки в полости гильзы 4, путем увеличения нагрузки от 18,9 до 20,3 кН срезаются штифты (четыре штуки), установленные в отверстия 5. Вследствие среза винтов высвобождается гильза 4. Заполненный керн в гильзе продвигается вверх по керноприемной трубе 1.