Морское инженерно-геологическое бурение занимает ведущее место в комплексе изысканий, выполнение которых необходимо для проведения различного рода работ, связанных с освоением нефтегазовых месторождений континентального шельфа, и прежде всего – морского строительства.
С учетом особой сложности, веса и габаритов морских нефтегазопромысловых сооружений изыскательские фирмы стремятся к получению максимально возможной, всесторонней и достоверной информации о качестве грунтового основания.
С точки зрения обеспечения автономности в работе предпочтительным является использование пробоотборников с пневматическим или гидравлическим приводом. Однако, существующие конструкции подобных устройств реализуют главным образом вибрационный способ погружения керноприемной трубы в грунт, что негативно сказывается на качестве получаемой пробы. Как следствие она не отражает естественные свойства массива и не может быть использована для достоверной оценки его физикомеханических свойств.
Отечественный и зарубежный опыт проведения работ показывает, что достаточное соответствие свойств грунта в пробе массиву наблюдается при частоте генерируемых ударов не более 1 Гц. Требуемую частоту ударов обеспечивает применение пробоотборников с механическим приводом ударного узла. В подобных устройствах для подъема бойка в верхнее положение, как правило, используется грузовой канат с судовой лебедки.Движение вниз происходит под собственным весом бойка. Несмотря на очевидные преимущества, к которым следует отнести простоту конструкции и возможность регулирования в широком диапазоне параметров забивки: массы бойка, высоты его подъема, частоты нанесения ударов, применение пробоотборников этого типа характеризуется значительными затратами времени на бурение скважин вследствие малой ударной мощности.
В связи с этим, актуальным является разработка пробоотборника, обеспечивающего небольшую частоту, но вместе с тем повышенную энергию генерируемых ударов. За основу при разработке взята схема снаряда, предложенная и запатентованная на кафедре технологии и техники геологоразведочных работ ДонНТУ [1].
Пробоотборник (рис.1) состоит из ударного узла, включающего поршень-боек 1, наковальню 2 и проходящий через них полый шток 3, который с одной стороны связан канатом с судовой лебедкой, с другой – заканчивается синхронизирующим узлом, имеющим гибкую связь с обратным клапаном 4, и керноприемной трубы 5 с башмаком 6. Возвратно-поступательным перемещением штока подкачивают жидкость в рабочую полость 7, заставляя подниматься боек. По достижении им крайнего верхнего положения открывается обратный клапан в пневмокамеру 8. В результате под действием гидростатического давления и собственного веса происходит перемещение поршня-бойка до ударного взаимодействия с наковальней, которое сопровождается перетоком жидкости из рабочей через буферную 9 в пневматическую камеру.