УСТРОЙСТВО КЕРНОПРИЕМНОЕ

Полезная модель относится к техническим средствам для бурения нефтяных и газовых скважин, а именно, к средствам для бурения с отбором керна.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является устройство керноприемное, содержащее корпус, выполненный из отдельных трубчатых модулей, каждый из которых соединен с центраторами, керноприемник, расположенный внутри корпуса, выполненный в виде трубы и содержащий в верхней части опору вращения, регулируемую подвеску, седло клапана и шар, а в нижней части - устройство отделения керна от забоя, включающее цанговый и рычажковый кернорватели (патент РФ №2315851, МПК Е21В 25/00, публ. 27.01.2007 г.).
Недостатком известного устройства является то, что в нем не обеспечена высокая герметичность подшипникового узла, который остается незащищенным от вымывания из него буровым раствором смазочного материала в процессе отбора керна. В результате этого происходит быстрый износ подшипников и значительно снижается ресурс работы данной конструкции.
Другим недостатком являются низкие показатели выноса и информативности выбуриваемого керна в связи с тем, что в известной конструкции не обеспечивается надежная изоляция керна от контакта с буровым раствором в процессе бурения и при подъеме его на поверхность.
Задача заключается в увеличении ресурса работы устройства, повышении информативности и выноса керновой пробы.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве керноприемном, содержащем корпус, выполненный из отдельных трубчатых модулей, каждый из которых соединен с центраторами, керноприемник, расположенный внутри корпуса, выполненный в виде трубы и содержащий в верхней части опору вращения, регулируемую подвеску и седло клапана, а в нижней части - устройство отделения керна от забоя, включающее цанговый и (или) рычажковый кернорватели, согласно полезной модели, в опоре вращения размещены манжетные уплотнения, в устройстве отделения керна от забоя установлен разделитель, проходной канал седла клапана перекрыт винтом-заглушкой, керноприемник заполнен изолирующей жидкостью с антифрикционными свойствами.
Кроме того, между керноприемником и устройством отделения керна от забоя установлена мембрана.
Кроме того, в устройстве отделения керна от забоя рычажковый кернорватель расположен ниже цангового кернорвателя.
Преимуществом предлагаемой полезной модели является то, что в опоре вращения размещены манжетные уплотнения, обеспечивающие герметичность подшипникового узла и надежную защиту от вымывания из него буровым раствором смазочного материала, особенно при вращательном движении, что увеличивает ресурс работы устройства. В известном устройстве, принятом за прототип, установленные в опоре вращения эластомерные кольца не могут обеспечить герметизацию подшипникового узла при вращении, что приводит к быстрому износу подшипников. В предлагаемой полезной модели манжетные уплотнения конструктивно содержат пружину и взаимодействуют с удерживающим упором, причем пружина поджимает рабочие кромки манжетных уплотнений к посадочному месту таким образом, что зазоров не остается, и подшипники герметично защищены от воздействия абразивной среды, а удерживающий упор предохраняет манжетные уплотнения от выворачивания.
Выполнение предлагаемой полезной модели таким образом, что керноприемник заполнен изолирующей жидкостью с антифрикционными свойствами, в устройстве отделения керна от забоя установлен разделитель, проходной канал седла клапана перекрыт винтом-заглушкой, позволяет повысить вынос и информативность керновой пробы. Это достигается за счет того, что изолирующая жидкость с антифрикционными свойствами, распределяясь по керноприемнику, уменьшает трение керна о его стенки, чем значительно повышает вынос отбираемой пробы. Для изучения геологического строения месторождения требуется получение кернового материала не только необходимого количества, но и нужного качества. Наличие изолирующей жидкости с антифрикционными свойствами, а также введение разделителя и винта-заглушки, удерживающих ее в керноприемнике, надежно защищают пробу керна от контакта с буровым раствором, благодаря чему не происходит ее разрушения и вымывания содержащихся в ней полезных компонентов, что повышает информативность выбуриваемого керна.
Кроме того, в случае использования изолирующей жидкости с антифрикционными свойствами малой вязкости между керноприемником и устройством отделения керна от забоя устанавливается мембрана, которая полностью срезается разделителем при поступлении керна, не создавая ему препятствий.
Кроме того, в предлагаемой конструкции рычажковый кернорватель в устройстве отделения керна от забоя расположен ниже цангового кернорвателя, что представляется более целесообразным, так как существует возможность проскальзывания кернового материала через цанговый кернорватель, например, при подъеме устройства, ударах о стенки скважины, подклинивании, особенно при разбуривании пород низкой и средней твердости. Размещение рычажкового кернорвателя снизу обеспечивает надежное удержание пробы в керноприемнике и повышает вынос керна в различных по твердости породах.
Выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет получить устройство керноприемное с увеличенным ресурсом работы, позволяющим получить представительную керновую пробу, достаточную по информативности для характеристики разбуриваемых пород и полезных ископаемых. Вынос керна при конкретном исполнении устройства достигает 100%.
На Фиг.1 показан продольный разрез устройства керноприемного.
Устройство керноприемное состоит из корпуса 1, выполненного из отдельных трубчатых модулей (показан один модуль), центратора 2, расположенного вверху, соединенного с колонной бурильных труб (на Фиг.1 не показана), центратора 3, расположенного внизу, соединенного с бурильной головкой (на Фиг.1 не показана), и керноприемника 4, расположенного внутри корпуса 1 и выполненного в виде трубы.
Керноприемник 4 содержит в верхней части опору вращения 5, регулируемую подвеску 6 и седло клапана 7 с проходным каналом седла клапана - А, а в нижней части - устройство отделения керна от забоя 8, включающее цанговый 9 и рычажковый 10 кернорватели. Опора вращения 5 включает подшипники 11 и регулировочный винт 12, контролирующий вылет устройства отделения керна от забоя 8.
В опоре вращения 5 размещены манжетные уплотнения 13, обеспечивающие герметичность и защиту подшипников 11 от действия бурового раствора. Манжетные уплотнения 13 конструктивно содержат пружину 14 и взаимодействуют с удерживающим упором 15.
Для предотвращения контакта керновой пробы и бурового раствора керноприемник 4 заполнен изолирующей жидкостью с антифрикционными свойствами, в устройстве отделения керна от забоя 8 установлен разделитель 16, выполненный в виде цилиндрической заглушки, проходной канал седла клапана - А перекрыт винтом-заглушкой 17.
Кроме того, между керноприемником 4 и устройством отделения керна от забоя 8 установлена мембрана 18.
Кроме того, в устройстве отделения керна от забоя 8 рычажковый кернорватель 10 расположен ниже цангового кернорвателя 9.
Заявленное устройство работает следующим образом.
После сборки и подготовки устройства производят его спуск на забой скважины и бурение с отбором керна. При этом осуществляется промывка скважины буровым раствором, подаваемым под давлением с поверхности по колонне бурильных труб через кольцевой зазор между регулировочным винтом 12 и корпусом 1. Входящий в керноприемник 4 керн продвигает вверх разделитель 16, который в свою очередь, срезая мембрану 18, вытесняет находящуюся в полости керноприемника 4 изолирующую жидкость с антифрикционными свойствами в кольцевой зазор между внутренними стенками керноприемника 4 и керновой пробой, тем самым уменьшая ее трение о стенки керноприемника 4 и предотвращая контакт керна с буровым раствором. Сохранность керна обеспечивается гарантированной концентричностью и подвижностью керноприемника 4 относительно вращающегося корпуса 1, и, следовательно, неподвижностью относительно выбуриваемого керна. Это обеспечивается тем, что керноприемник 4 в верхней части содержит опору вращения 5. Поскольку в опоре вращения 5 размещены манжетные уплотнения 13, исключается вымывание буровым раствором из нее смазочного материала, предотвращая износ и заклинивание подшипников 11. По окончании рейса проходки с отбором кернового материала прекращают вращение устройства и подачу бурового раствора на забой, после чего производят отделение керна от забоя, подъем устройства на поверхность и извлечение из него керна.
Таким образом, применение предлагаемого устройства керноприемного позволяет увеличить ресурс его работы, повысить информативность и вынос керновой пробы.