SU1700420A1 - Вакуумно-гидростатический пробоотборник - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к техническим средствам бурени  мелких подводных скважин дл  геологических и инженерно-геологических исследований. Целью изобретени   вл етс  повышение качества опробовани  за счет фиксации конечной длины пути фильтрации в начальный момент внедрени  пробоотборника .Вакуумно-гидростаткческий пробоотборник включает колонковую трубу 1 и камеру 2 низкого давлени , сооб

Description

Изобретение относитс  к техническим средствам пробоотбора и бурени  мелких подводных скважин с целью геологических и инжеТнерно-геологи- ческих инженерно-геологических исследований .

Известен вакуумно-гидростатичес- кий пробоотборник ВГП-6, включающий колонковую трубу, закрытую сверху крышкой. Нижний конец трубы снабжен башмаком, отверстие которого перекрыто составным поршнем. Последний удерживаетс  стопорами, св занными со штоком, выступающим ниже лезви  башмака. Перед спуском пробоотборника из полости колонковой трубы откачивают воздух. В момент удара мтока

0дно стопоры освобождаютс  и пор- шень за счет действий усили , обусловленного разницей гидростатического давлени  окружающей среды и низкого давлени  в полости колонковой трубы, перемещаетс  вверх, создава 

разрежение над керном. Пробоотборник

1- - внедр етс  в дно под действием кинетической энергии, накопленной во врем  спуска, и в результате усили , созданного разницей гидростатическог давлени  и низкого давлени  внутри колонковой трубы.

Недостатком данного пробоотборника  вл етс  низкое качество опробовани . Разрежение над керном создает с  в первые же моменты процесса пробоотбора , когда внедрение колонково трубы в донные осадки -составл ет

5

0 5

0 5

5

0

всего несколько сантиметров. Под действием возникшего перепада между гидростатическим давлением и давлением в полости колонковой трубы в грунтовом водонасыщенном массиве возникает Фильтрационный поток жидкости, направленный от свободной поверхности морского дна в полость колонковой трубы. Фильтрационный поток жидкости , фильтру сь между минеральными зернами грунта, оказывает на них фильтрационное давление Ф, которое определ етс  следующим образом

..,. -АН.

где jft) - удельный вес воды;

ЙН - перепад между гидростатическим давлением и давлением в полости колонковой трубы;

U1 - длина пути фильтрации, При малой длине пути фильтрации . &L, что характерно дл  начального момента внедрени  пробоотборника ВГП-6 в донные осадки, значение фильтрационного давлени  Ф получаетс  чрезмерно большим. В результате скелет грунта под лезвием башмака пробоотборника разрываетс  Фильтрационным давлением потока жидкости и полость колонковой трубы за доли секунды оказываетс  заполненной водородной смесью, отобранной из самого верхнего сло  дна.

Известен вакуумно-гилростатичес- кий пробоотборник Петерсона-Кулленбе га, состо щий из камеры низкого давлени  5, колонковой трубы, входное от- верстие которой перекрыто плавающим поршнем, удерживаемым Фиксаторами, св занными со спусковым штоком. В момент контакта спускового штока с дном Фиксаторы освобождают поршень, который под действием гидростатичес- -кого давлени  окружающей среды перемещаетс  по колонковой трубе вверх, создава  разрежение над керном. Пробоотборник внедр етс  в грунт под действием энергии, накопленной им при .спуске, и разницы гидростатического давлени  и давлени  внутри трубы.

Недостатком пробоотборника  вл етс  низкое качество опробовани , обус- ловленное следующим фактором. Разрежение над керном создаетс  в первые же моменты процесса пробоотбора, когда внедрение колонковой трубы в донные осадки составл ет всего несколь- ко сантиметров. Под действием возникшего перепада между гидростатическим давлением и давлением в полости колонковой трубы в грунтовом водонасы- щенном массиве возникает фильтрацией- ный поток жидкости, направленный от свободной поверхности морского дна в полость колонковой трубы. Фильтрационный поток жидкости, Фильтру сь между минеральными зернами грунта, оказывает на них фильтрационное давление Ф которое определ етс  по указанной Формуле, При малой длине пути фильтрации t 1, что характерно дл  начального момента внедрени  про- боотборника Петерсона-Кулленберга в донные осадки, значение фильтрационного давлени  Ф получаетс  настолько большим, что скелет грунта под торцом колонковой трубы разрываетс  фильтрационным давлением потока жидкости . °Полость колонковой трубы за одни секунды оказываетс  заполненной водородной смесью, отобранной из самого верхнего сло  дна.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества опробовани  за счет увеличени  длины пути фильтрации.

Вакуумно-гидростатический пробоотборник , содержащий колонковую трубу и камеру низкого давлени , сообщающуюс  каналом с полостью колонковой трубы, снабжен кольцевым экраном , установленным в нижней части

с ю 75

0 5 JQ ,. д

0

5

колонковой трубы, и клапаном, св занным с кольцевым экраном и перекры вающим канал камеры низкого давлени , при этом кольцевой экран выполнен в виде контактной втулки, установленной с опережением колонковой трубы, спиц, шарнирно закрепленных по периметру контактной втулки и обт нутых водо- непроницаемым материалом, и т г, шарнирно св занных с устройством фиксации кольцевого экрана относительно колонковой трубы, причем клапан камеры низкого давлени  св зан с кольцевым экраном с возможностью открыти  канала камеры низкого давлени  в рабочем положении кольцевого экрана, устройство фиксации кольцевого экрана , относительно колонковой трубы выполнено в виде втулки, с которой шарнирно св заны т ги кольцевого экрана , проточки, выполненной на колонковой трубе, и кулачков, размещенных в проточке колонковой трубы и жестко св занных с т гами кольцевого эк- рана, причем кулачки установлены с возможностью выхода из проточки колонковой трубы в рабочем положении кольцевого экрана.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый пробоотборник снабжен кольцевым экраном, установленным в нижней части колонковой трубы , и клапаном, св занным с кольцевым экраном и перекрывающим канал камеры низкого давлени , ттри этом кольцевой экран выполнен в виде контактной втулки, установленной с опережением колонковой трубы, спиц, етарнир- но закрепленных по периметру контактной втулки и обт нутых водонепроницаемым материалом, и т г, шарнирно св занных со спицами и устройством Фиксации кольцевого экрана относительно колонковой трубы, причем клапан камеры низкого давлени  св зан с кольцевым экраном с возможностью открыти  канала камеры низкого давлени  в рабочем положении кольцевого экрана. Устройство Фиксации кольцевого экрана относительно колонковой трубы выполнено в виде втулки, с которой шарнирно св заны т ги кольцевого экрана , проточки, выполненной на колонковой трубе, и кулачков, раэмещен- ных в проточке колонковой трубы и жестко св занных с .т гами кольцевого экрана, причем кулачки установлены с возможностью выхода из проточки ко7170

лонковой трубы в рабочем положении кольцевого экрана. Таким образом, повышаетс  качество опробований за счет увеличени  длины пути фильтрации,

. На фиг. изображен вакуумно-гидро- Статический пробоотборник в процес- cfe спуска на дно, на фиг«2 - то же, 4 процессе работы.

Вакуумно-гидростатический пробо-;

тборник содержит колонковую I, камеру 2 низкого давлени , котора  сообщена с полостью колонковой трубы каналом 3, и кольцевой экран, уста-,

озленный

:овой трубы

15нижней части колон- ч

1. Кольцевой экран Состоит из контактной втулки 4,ус- Тановленной с опережением колонковой Трубы 1, шарнирно присоединенных по периметру контактной втулки 4 спиц 5, 20 ЖИДК9СТИ направленный от свободной

При полном раскрытии спица 5 чере гибкую св зь 15 открывает, сжима  пружину 16, плунжерный клапан 13, ко торый защелкиваетс  за бурт 14 фик сатором 17. Камера 2 низкого давлени сообщаетс  с полостью колонковой трубы 1, в которой резко понижаетс  давление. Под действием возникшего перепада между давлением в полости колонковой трубы 1 и гидростатическим давлением окружающей среды з грунтовом водонасьпценном массиве возникает фильтрационный поток

поверхности морского дна в полость колонковой трубы в

Ьбт нутых водонепроницаемым материалом 6. Т ги 7 с кулачками 8 шар- нирно соединены одним кольцом со спицами 5, а другим - с втулкой 9, :з которой выполнена кольцева  проточка 10 На колонковой трубе 1 вы- |юлнена в нижней части проточка 11, в верхней части размещены защелки 2.

В канале 3 установлен плунжерный слапан 13 с буртом 14, соединенный (гибкой св зью 15 со спицей 5 и поджатый пружиной 16, Плунжерный клапан 13 снабжен фиксатором 17. В верхней части вакуумно-гидростатический пробоотборник св зан с грузовым тросом 8 (фиг„ 1) .

Вакуумно-гидростатический пробоотборник работает следующим образом,

Перед началом работы в камере 2 низкого давлени  создаетс  разрежение . Пробоотборник опускают на дно на грузовом тросе 18. При этом канал 3 камеры 2 низкого давлени  перекрыт под действием пружины 16 плунжерным клапаном 13.. В процессе спуска пробоотборника на дно кольцевой экран испытывает лобовое сопротивление воды, однако выполнение контактной втулки 4 достаточно массивной позвол ет избежать преждевременного раскрыти  кольцевого экрана,

При постановке пробоотборника на дно контактна  втулка 4 упираетс  в грунт и перемещаетс  вверх. При этом спицы 5 и т ги 7 проворачиваютс  в ш-арнирах, кулачки 8 выход т из зацеплени  с проточкой И, а втулка 9 перемещаетс  вниз, что ускор ет про8

50 ЖИДК9СТИ направленный от свободной

цесс раскрыти  кольцевого экрана, В момент касани  колонковой трубы 1 с дном кольцевой экран полностью раскрываетс  и водонепроницаемый материал 6 прилегает к поверхности дна.

При полном раскрытии спица 5 через гибкую св зь 15 открывает, сжима  пружину 16, плунжерный клапан 13, который защелкиваетс  за бурт 14 сатором 17. Камера 2 низкого давлени  сообщаетс  с полостью колонковой трубы 1, в которой резко понижаетс  давление. Под действием возникшего перепада между давлением в полости колонковой трубы 1 и гидростатическим давлением окружающей среды з грунтовом водонасьпценном массиве возникает фильтрационный поток

0 ЖИДК9СТИ направленный от свободной

5

0

5

поверхности морского дна в полость колонковой трубы в

Фильтрационный поток жидкости, Фильтру сь между минеральными зернами грунта, оказывает на них фильтрационное давление Ф, частично компенсиру  вес грунта и снижа  при этом силы трени  керна о стенки колонковой трубы. При этом минимальна  длина путем Фильтрации Ј 1 первые моменты внедрени  пробоотборника в грунт определ етс  размерами кольцевого экрана и  вл етс  конечной фиксированной величиной. Это исключает возникновение чрезмерно большого фильтрационного давлени  Ф и прорыв скелета грунта фильтрационным потоком, что повышает качество опробовани . Соединение плунжерного клапана 13 гибкой св зью 15 со спицей 5 обеспечивает сообщение камеры 2 низкого давлени  с полостью колонковой трубы 1 в момент полного раскрыти  кольцевого экрана, а следовательно,, в момент касани  колонковой трубы 1 дна, повыша  надежность срабатывани  устройства .

Вакуумно-гидростатический пробоотборник внедр етс  в грунт под действием кинетической энергии, накопленной им во врем  спуска, и за счет разности гидростатического давлени  окружающей среды и низкого давлени  в полости колонковой трубы 1 . По окончании защелки 12 вход т в кольце-  ую проточку 10 втулки 9о После этого пробоотборник извлекают из скважины совместно с кольцевым экраном, который под действием веса контактной

0

5

0

Claims (2)

1. Вакуумно-гидростатический пробоотборник , включающий колонковую трубу и камеру низкого давлени , сообщающуюс  каналом с полостью колонковой трубы, отличающийс  тем, что, с целью повгашени  качества опробовани , пробоотборник снабжен кольцевым экраном, установленным в нижней части колонковой трубы, устройством Фиксации кольцевого экрана и клапаном, установленным в канале и св занным с кольцевым экраном, при

этом кольцевой экран выполнен в виде контактной втулки, установленной с опережением на колонковой трубе, снабжен спицами, шарнирно закрепленными по ее периметру и обт нутыми

водонепроницаемым материалом и т гами , шарнирно св занными со спицами и устройством фиксации.

2. Пробоотборник по п.1, о т л и- чающийс  тем, что устройство

фиксации кольцевого экрана снабжено втулкой с кулачками, сопр женными с проточкой в колонковой трубе и св занными т гами с кольцевым экраном.

18