Забивной пробоотборник
Автор: Титенок Н.И.
Источник: XII Всеукраинская научно–техническая конференция студентов «Бурение»/ Бурение: Сб. научн. трудов студ. – Донецк: ДонНТУ, 2011. – 132 с.
Аннотация
Титенок Н.И. Забивной пробоотборник В данной работе описана конструкция и принцип действия забивного пробоотборника, который может быть использован при бурении скважин на шельфе для отбора проб грунтов в нескальных донных отложениях.
Забивной пробоотборник
Пробоотборник состоит из трёх основных узлов (рис. 1) – поршневого гидродвигателя (ГД), ударного узла (боёк, корпус, наковальня) и керноприемной трубы.
Рисунок 1 – Забивной пробоотборник:
1 – распределительный переходник; 2 – камера; 3– кожух; 4 – корпус ГД; 5 – корпус ударного узла; 6 – перегородка; 7 – поршень; 8 – осевой канал; 9 – седло; 10 – пусковой клапан; 11 – штифты; 12-14 – каналы; 15 – дроссельная втулка; 16 – входной канал ГД; 17 – канал для отвода жидкости из ГД; 18 – шток; 19 – коническая поверхность; 20 – захваты; 21 – боёк; 22 – коническая головка; 23 – переходник; 24 – наковальня; 25 – керноприемная труба; 26 – клапан-золотник; 27 – седло; 28 – отверстия; 29 – промывочный канал; 30 – обратный клапан; 31 – башмак; 32 – кернорватель.
Пробоотборник работает следующим образом. Он спускается в скважину на колонне бурильных труб, к которой он присоединен переходником. При контакте башмака с забоем спуск заканчивается.
Перед началом отбора проб с целью очистки забоя от осыпавшейся породы по бурильной колонне подается жидкость. Она через камеру 2, каналы 8 и 14, кольцевой зазор между кожухом 3 и корпусом 4 поступает в полость корпуса 5 ударного узла, откуда по кольцевому зазору между клапаном-золотником 26 и седлом 27 через отверстия 28 подается в кольцевой зазор между стенками скважины и пробоотборником.
При подъеме пробоотборника над забоем уменьшается величина зазора между клапаном-золотником 26 и седлом 27. Вследствие чего давление над клапаном-золотником 26 повышается, и последний, сжимая пружину, перемещается вниз и открывает канал 29. Жидкость по каналу 29 поступает в полость керноприемной трубы 25 и далее – через кер-норватель 32 и башмак 31 – на забой скважины, размывая осыпавшуюся породу. Схема работы при промывке забоя показана на рис. 2 а).
Рисунок 2 – Вид пробоотборника в рабочем положении:
а) при промывке забоя, б) при отборе проб
Для отбора проб в колонну бурильных труб сбрасывается пусковой клапан 10 (шарик), который садится в седло 9 и перекрывает осевой канал 8 поршня 7. Давление в камере 2 распределительного переходника 1 повышается, срезаются штифты 11, и поршень 7 перемещается в крайнее нижнее положение. При этом канал 14 перекрывается боковой поверхностью поршня 7, а канал 13 открывается. Таким образом, полость корпуса 5 отделяется от источника давления, и жидкость поступает во входную полость 16 гидродвигателя, который включается в работу. В процессе работы шток 18 осуществляет возвратно-поступательное движение, а жидкость из гидродвигателя выходит в скважину через канал 17 (рис. 2 б).
При перемещении штока 18 вверх он захватами 20 поднимает боёк 21 над наковальней 24 до контакта захватов 20 с конической поверхностью 19 перегородки 6. При этом боёк 21 освобождается и под действием собственного веса двигается вниз и бьёт по наковальне 24. Под действием этого удара керноприёмная труба углубляет в грунт. При перемещении штока 18 вниз захваты 20 снова соединяются с конической головкой 22 бойка 21. После этого цикл работы повторяется. После окончания рейса пробоотборник извлекают из скважины лебедкой.