Впервые метод отбора качественных проб грунта путём размыва стенок скважины струёй воды был применён в пробоотборнике «Бичкор – 67» фирмы «Америкэн Андеси Ко» и в последствии усовершенствован в ПО-70.
   Гидропробоотборник ПО-70 [3,5] предназначен для отбора проб при бурении в песках, илах, глинах с показателем консистенции более 0,25, а также в супесях и суглинках. ГОСТ предусматривает отбор образцов этих пород буровыми наконечниками или грунтоносами, с требованиями: ограничение диаметра образца(не менее 90 мм), ограничение высоты образца (от одного до трёх диаметров), предотвращение попадания излишней воды в скважину. Пробоотборник ПО-70 в значительной мере удовлетворяет требованиям ГОСТа, сохраняя при этом высокую эффективность.
   Гидропроотборник (см. рис.) состоит из наконечника 1, лепесткового клапана 2, керноприёмного рукава 4, поршня 5, внутренней трубы 10, внешней трубы 11, лап 7, поплавка 15. Наконечник резьбовым соединением связан с трубой, он прижимает бронзовый лепестковый клапан и гильзу к посадочному полю трубы, внутренний диаметр гильзы – 68 мм определяет диаметр отбираемой пробы. На гильзу надёт керноприёмный рукав из лавсановой плёнки толщиной 10-20 мк. В зависимости от характеристики грунта и напора промывочной жидкости отбор пробы должен производиться при различном выносе наконечника.
   С помощью опоры гидропроотборник удерживается в вертикальном положении. Разрежение в пространстве над пробой позволяет увеличить длину пробы, оно создаётся при помощи поршня, который является неподвижным по отношению к грунту.
   По мере размыва забоя вокруг наконечника промывочной жидкостью, выходящей из зазора между трубами, гидропроотборник под действием собственного веса заглубляется в грунт. Величина заглубления наконечника остаётся примерно постоянной, причём вынос наконечника выбирается так, чтобы вода не размывала пробу: проба всегда отделена от забоя стенкой наконечника. Поднимаясь вверх и вынося шлам на поверхность, промывочная вода формирует скважину, причём наружная поверхность гидропроотборника со стенками скважины не соприкасается, т. е. сводиться к минимуму сопротивление трения об его наружной поверхности.
   В исходном положении лавсановый рукав надет «гармошкой» на стакан наконечника и верхним концом прикреплён к поршню. В ходе заглубления лавсановый рукав, связанный с поршнем, стягивается со стакана одновременно с поступлением керна и с той же скоростью, с которой керн входит в керноприёмную трубу. Диаметр рукава меньше внутреннего диаметра керноприёмной трубы, поэтому керн с её поверхностью соприкасается только в отдельных точках. В итоге трение пробы о пробоотборник резко уменьшается, предотвращая тем самым «свайный эффект». Это позволяет получить пробы большой длины, для песка длина пробы достигает 4,5 м. Малая величина действующих на грунт усилий является преимуществом ПО-70. Статический характер нагрузок и их небольшая величина сводят к минимуму деформации грунта при отборе пробы.
   Основной недостаток – значительное время отбора пробы ( > 45 мин.) и недостаточная, для плотных осадков, проникающая способность.

   Буровой гидравлический снаряд БГСТ-2 (см. рис.), созданный в Лаборатории методики и техники морской георазведки ВНИИМоргео при МГРИ им. С. Орджоникидзе,[3] представляет собой лёгкую буровую установку с гидравлическим снарядом, колонковая труба которого погружается в скважину под действием собственной массы при разрушении породы в забое гидравлическими струями; выдача пробы в виде гидросмеси – с помощью эрлифта.
   Снаряд состоит из наружной обсадной трубы 1 (диаметром 245 мм) и внутренней обсадной трубы 2 (диаметром 219 мм и длиной 3 м каждая); обсадная труба удерживается в наружной при помощи трёх шариковых замков 3 и фланца 4. После проходки скважины на 3 м шток замка опускается на опорное кольцо 5. Дальнейшее движение обсадной трубы вниз смещает шток в верхнюю часть замка, шарик выдавливается внутрь замка; освобождается фланец обсадной трубы 2, и она по мере заглубления забоя вдвигается в скважину. Применение телескопического принципа позволило в два раза снизить усилия для извлечения снаряда из скважины.
   Для размыва породы в забое в снаряд подаётся вода по гибкому шлангу через штуцер 6. Вода по трубе 7 (диаметр 68 мм) через отверстия поступает в патрубок трубы 2, а из него – через шесть насадок 8 (диаметр 8 мм) в забой скважины; в свою очередь через три насадки 9 (диаметр 6 мм) – в смесительную камеру 10 эрлифта. Гидросмесь выдаётся по трубопроводу 11 (диаметр 70 мм), а подача сжатого воздуха осуществляется по трубе 12. Снаряд связан с судном системой гибких шлангов, оборудованных поплавком.
   Стабилизация снаряда над точкой бурения достигается использованием опорной рамы, включающей опорное кольцо 5, направляющие стойки 13, верхнее кольцо 14 и лапы (три) 15 с положительной плавучестью. При движении наружной трубы проушины 16 скользят по направляющим стойкам 13. На верхнем кольце 14 крепится отметчик глубины бурения 17 типа ОГБ-1, обеспечивающий контроль за глубиной погружения гидроснаряда в скважину с точностью до 50 мм. В процессе бурения трёхкомпонентная гидросмесь из гидроснаряда по выдачным шлангам диаметром 65 мм поступает в воздухоотделитель, закреплённый на палубе судна, а затем в осадительные ёмкости. Обеспечивается посекционное опробование рыхлых отложений с интервалами 30-50 см и более.
   Испытания показали, что на лёгких и средних по плотности осадках показали, что при расходе напорной воды 0,8 л/мин и напоре 60 м и давлении до 0,4 МПа достигается проводка скважины глубиной до 6 м за 3-10 мин в зависимости от типа осадков. Эффективность работы снаряда резко снижается на плотных (глинистых) отложениях, а также на породах, содержащих гальку размерами более 50 мм.

   Установки гидровибрационные погружные (УГВП) [6] предназначены для однорейсового бурения скважин в грунтах песчано-глинистого комплекса с прослоями твердых пород и по валунно-галечным отложениям. Применяются с судов малого водоизмещения, у которых высота грузоподъемной стрелы не обеспечивает подъем длинной установки над бортом. УГВП состоят из стабилизирующей самораскрывающейся и самоскладывающейся опоры, бурового снаряда (гидроударник и керноприемник) и комплекса вспомогательного оборудования для удержания опоры за бортом судна и переноса бурового снаряда через борт в горизонтальном положении. Погружение керноприемника в грунт происходит под действием четырех факторов: ударов, вибрации, размыва по внешней стороне бурового снаряда и безынерционной нагрузки. Гидроударник в нижней части снабжен насосным блоком для создания обратной промывки в керноприемной трубе, что обеспечивает увеличение рейсовой углубки и сохранение структуры кернового материала.

   Вторичное вскрытие, основанное на глубокой гидравлической перфорации [7]. Технология основывается на результатах комплекса теоретических и экспериментальных исследований разрушения горных пород струями и опыте гидроперфорации на базе буровых растворов без абразива.
   Сущность технологии состоит в преодолении фактора влияния стесненности струи на ее пробивную способность. Для этой цели гидромониторное разрушение осуществляется не через колонну, а непосредственно в открытый ствол скважины, после удаления участка колонны труборезом. Это позволяет увеличить глубину канала в 2-4 раза при равных давлениях жидкости. Применяется также технологический прием, когда за счет поэтапного формирования двух соседних каналов существенно увеличивается глубина второго канала.
   Как известно, прочность пород, слагающих продуктивные пласты, сравнительно невелика. В направлении действия струи (продольно напластованию) прочность еще меньше. Для пород такой прочности за технологически приемлемое время резки (не более 1 ч) и при давлениях, которые обеспечивает применяемое оборудование (насосные агрегаты, трубы, вертлюги и т.п.), высоконапорные струи бурового раствора без абразива, истекающие из насадок с площадью истечения не менее 0,5 см², способны сформировать каналы глубиной до 1 м и более при использовании изложенной выше технологии вскрытия.
   Для проведения перфорации используются различные гидромониторные насадки: круглые, квадратные, щелевые. Квадратные и щелевые насадки имеют меньший коэффициент расхода по сравнению с круглыми. Однако этот недостаток компенсируется тем, что они практически не забиваются твердыми частицами и окалиной, имеющимися в прокачиваемой жидкости, и поэтому не требуется установка фильтров в рабочий инструмент. В то же время для насадок любой формы, применяемых в перфораторах, особые требования предъявляются к их дальнобойности, которая в свою очередь существенно зависит от компактности струи. Поэтому при использовании щелевых насадок отношение длины щели к ее ширине не должно превышать определенной величины. Другое требование связано с ориентацией щели. Перфорационный канал должен максимальное время сохранять свою форму и не смыкаться от действия горного давления. Для достижения этой цели щель должна быть ориентирована вертикально.

   Метод скважинной гидродобычи [9] базируется на натурных методах гидромониторного разрушения массива породы. На рис. 1 схематически представлен этот метод. Гидродобычной снаряд 1 опускается в скважину 2 и высоконапорные струи истекают из него вниз. Из нижней части снаряда часть потока выходит через гидромониторную насадку 4 в форме гидромониторной струи 5, разрушает породу 6, образуя шлам 7. Остальная часть потока направляется в гидроэлеватор 8, создавая вакуум. Когда шлам достигает зоны разряжения, эжектор увлекает шлам и выдаёт его на поверхность, где разрушенная порода отделяется от воды в резервуаре 9 или водоёме и очищенная вода снова подаётся в закрытую циркуляционную систему. Гидродобычной снаряд крепится к буровой вышке, позволяющей инструменту вращаться и перемещаться вертикально по оси ствола скважины. Пока извлекается горная порода образуются подземные каверны 11. В случае необходимости сжатый воздух 12 может подаваться для подъёма шлама создавая эрлифтный эффект. Также вторичный агент 13 (типа нефти, пены и т. д.) может подаваться в каверну через промежуток между снарядом и корпусом. Как видно из иллюстрации скважинная гидродобыча - это метод извлечения минеральных ресурсов через скважины с помощью высоконапорных гидромониторных струй.

      Заключение

    Таким образом, произведён анализ уже существующих технологий и конструкций с целью выявления, в конечном счёте, их положительных и отрицательных сторон для создания новой модели пробоотборника. Установлено, что разработанные конструкции не удовлетворяют в полной мере современным требованиям, как-то низкая стоимость, простота использования, универсальность (широкая область применения), время проведения операции и т. д.
     Поэтому предполагается разработка снаряда для отбора проб с учётом этих требований и проделанных раннее исследований в этой области.