Пробовідбірник, який містить колонковий набір, що складається з зовнішньої і внутрішньої колонкових труб з башмаком і кернорвачем, гідроударник, у якому канал для виходу відпрацьованої рідини звязании зі свердловиною через кільцевий простір між трубами колонкового набору, і насос зворотного промивання, всмоктуючий канал якого з'єднаний з порожниною внутрішньої колонкової труби, а нагнітальний - зі свердловиною, який від різняється тим, що у верхній частині внутрішньої колонкової труби розміщена компенсаційна каме ра, а в нижній частині встановлений патрубок, при цьому кільцевий простір між трубами колонкового набору з'єднано з порожниною внутрішньої колон кової труби за допомогою дросельних каналів і зазору між патрубком і внутрішньою колонковою трубою.

Винахід відноситься до технічних засобів бу ріння ПІДВІДНИХ свердловин і може бути викорис таний для відбору проб ґрунтів у донних відкла деннях.

Відомий пробовідбірник установки УГВП-150 (див. Методы и технические средства для морских инженерно-геологических исследований. Сборник научных трудов - Рига ВНИИМОРГЕО, 1984, С. 8- 13), що містить колонковий набір, який складаєть ся з зовнішньої і внутрішній колонкових труб з ба шмаком, пдроударник, у якому канал для виходу відпрацьованої рідини зв'язаний зі свердловиною за допомогою зазору між трубами колонкового набору, і насосом зворотного промивання, всмок туючий канал якого зв'язаний з порожниною внут рішньої колонкової труби, а нагнітальний - з між трубним зазором колонкового набору.

Пристрій працює наступним чином. При подачі рідини поршень пдроударника рухається зворот но-поступально, завдаючи бойком удари його ко вадлам. Під ДІЄЮ ЦИХ ударів пробовідбірник загли блюється в ґрунт. Відпрацьована в пдроударнику рідина між трубним зазором колонкового набору подається до вибою свердловини, розмиваючи стінки останньої. У процесі занурення пробовідбір ника в ґрунт у внутрішній колонковій трубі здійс нюється зворотне промивання. Виникаючий при цьому потік рідини між керном і внутрішньою стін кою труби знижує сили тертя керна об трубу і пе решкоджає настанню «пальового» ефекту (при «пальовому ефекті» надходження керна в колон кову трубу припиняється через великі сили тертя між ними, керн ущільнюється, і пробовідбірник занурюється в ґрунт подібно суцільній палі).

Даний пробовідбірник має наступні недоліки:

1. Зворотне промивання у внутрішній колонко вій трубі може здійснюватися тільки при наявності фільтрації рідини через породи на вибої свердло вини, тобто тільки в пухких слабко зв'язних ґрун тах. При наявності в розрізі порід глинистого ком плексу чи глин, у яких фільтрація вкрай утруднена або практично неможлива, зворотне промивання може мати або дуже малу інтенсивність, або бути взагалі відсутнім. Це приводить до швидкого ущі льнення керна і настання «пальового» ефекту, що знижує якість керна і глибину випробування.

2. При заглибленні пробовідбірника в ґрунт, яке відбувається при ударі бойка пдроударника по нижньому ковадлу, у порожнині внутрішньої колон кової труби виникає явище гідравлічного удару, що негативно впливає на схоронність верхньої части ни керна і знижує таким чином якість кермового матеріалу.

3. При перестановці клапанів насоса зворотно го промивання, який працює у високочастотному режимі, рідина з між трубного зазору колонкового набору перетікає через нагнітальний канал насоса в порожнину внутрішньої колонкової труби, розми ваючи верхню частину керна, що знижує його якість.

Найбільш близьким по технічній сутності до винаходу, що заявляється, є пробовідбірник уста новки УГВП-130/8 (див. Калиниченко О.И. Особен ности конструкций и элементы проектирования характеристик гідроударних бурових снарядов для однорейсового бурения подводных скважин / Збір ник наукових праць ДонДТУ. Серія гірничо- геологічна. Випуск 11 - Донецьк ДонДТУ, 2000 - с. 19, мал. 3), який містить колонковий набір, що складається з зовнішньої і внутрішній колонкових труб з башмаком і кернорвачем, пдроударник, у якому канал для виходу відпрацьованої рідини зв'язаний зі свердловиною через кільцевий простір між трубами колонкового набору, і насос зворотно го промивання, всмоктуючий канал якого зв'язаний з порожниною внутрішньої колонкової труби, а нагнітальний - зі свердловиною.

Пристрій працює наступним чином. При подачі рідини поршень гідроударника рухається зворот но-поступально, завдаючи бойком удари його ко вадлам. Під ДІЄЮ ЦИХ ударів пробовідбірник загли блюється в ґрунт. Відпрацьована в пдроударнику рідина між трубним зазором колонкового набору подається до вибою свердловини, розмиваючи стінки останньої. У процесі занурення пробовідбір ника в ґрунт у внутрішній колонковій трубі здійс нюється зворотне промивання, яке полягає в створенні потоку рідини між керном і стінкою труби, що перешкоджає настанню «пальового» ефекту.

Даний пробовідбірник має наступні недоліки:

1. Зворотне промивання у внутрішній колонко вій трубі можуть здійснюватися тільки при наявно сті фільтрації рідини через породи на вибої сверд ловини, тобто тільки в пухких слабко зв'язних ґру нтах. При наявності в розрізі порід глинистого чи комплексу глин, у яких фільтрація вкрай утруднена чи практично неможлива, зворотне промивання може мати або дуже малу інтенсивність, або вза галі бути відсутня. Це приводить до швидкого ущі льнення керна і настанню «пальового» ефекту, що знижує якість керна і глибину випробування.

2. При впровадженні пробовідбірника в ґрунт, що відбувається при ударі бойка гідроударника по нижньому ковадлу, у порожнині внутрішньої колон кової труби виникає явище гідравлічного удару, що негативно впливає на схоронність верхньої части ни керна, що знижує якість кернового матеріалу.

У винаході, що заявляється, поставлена зада ча удосконалення пробовідбірника, у з якому за рахунок забезпечення гарантованого зворотного промивання і гасіння гідравлічного удару в порож нині внутрішньої керноприймальної труби досяга ється збільшення довжини що відбираються кер нової проби і підвищення якості матеріалу.

Поставлена задача зважується тим, що у ві домому пробовідбірнику, який містить колонковий набір, що складається з зовнішньої і внутрішній колонкових труб з башмаком і кернорвателем, пдроударник, у якому канал для виходу відпра цьованої рідини зв'язаний зі свердловиною через кільцевий простір між трубами колонкового набору, і насос зворотного промивання, всмоктуючий канал якого з'єднаний з порожниною внутрішньої колонкової труби, а нагнітальний - зі свердлови ною, ВІДПОВІДНО до винаходу, у верхній частині внутрішньої колонкової труби розміщена компен саційна камера, а в нижній частині встановлений патрубок, при цьому кільцевий простір між труба ми колонкового набору з'єднано з порожниною внутрішньої колонкової труби за допомогою дро сельних каналів і зазору між патрубком і внутрі шньою колонковою трубою.

Розміщена у верхній частині внутрішньої коло нкової труби компенсаційна камера відіграє роль пневматичного компенсатора гідравлічних ударів, що гасить пдроударні хвилі у верхній частині кер ноприймальної труби при втіленні пробовідбірника в ґрунт, що підвищує якість кернового матеріалу.

Установка у внутрішній колонковій трубі пат рубка дозволяє в процесі роботи насоса зворотно го промивання здійснювати дозоване перетікання рідини з між трубного простору колонкового набо ру в порожнину внутрішньої колонкової труби по шляху дросельні канали - кільцевий канал між патрубком і внутрішньою колонковою трубою. Рідина, що направляється патрубком уздовж стінки колонкової труби зазором між останньою і керном, сприяє зниженню тертя керна об стінки труби, пе решкоджає його ущільненню і віддаляє час на стання «пальового» ефекту, що підвищує довжину проби, яка відбирається, і якість кернового матері алу.

Таким чином, у порожнині внутрішньої колон кової труби зворотне промивання здійснюється незалежно від типу порід на вибої свердловини, що веде до безкавітаційної роботи насосу, а, отже, позитивно позначається на довжині проби і якості керна.

Зв'язок порожнини внутрішньої колонкової труби з міжтрубним зазором колонкового набору за допомогою дросельних каналів дозволяє вста новлювати інтенсивність зворотного промивання, найбільш раціональну для умов буріння, що також позитивно позначається на якості керна Необхід ність установки дросельних каналів обумовлена тим, що необхідна інтенсивність зворотного про мивання в кілька разів, а ІНОДІ І на порядок, менше витрати рідини на привод гідроударника Тому дросельні канали дозують перетікання рідини з вихлопу гідроударника в колонкову трубу.

Сутність винаходу ілюструється малюнком, де на фіг. 1 показана схема пробовідбірника, а на фіг. 2 - схема зворотного промивання у внутрішній керноприймальній трубі.

До складу пробовідбірника входять кожух 1, розподільний перехідник 2, корпус 3 з верхньої 4 і нижньої 5 ковадлами. До перехіднику 2 знизу крі питься клапанна коробка 6 з циліндром 7 У цилін дрі 7 встановлений поршень 8, зв'язаний з бойком 9. Клапанна група складається з впускного клапа ну 10, встановленого в клапанній коробці 6, випус кного клапану 11, пружини 12 і штовхальника 13, причому хвостовик клапану 11 і пружина 12 розмі щені в поршні 8, а штовхальник 13 зв'язує клапана 10 і 11. Шток 14 бойка 9, є витискувальним елеме нтом поршня насосу зворотного промивання. У нижнім ковадлі 5 установлені впускний 15 і випуск ний 16 насосні клапани. Нагнітальний канал 17 насоса зворотного промивання безпосередньо зв'язаний зі свердловиною, а канал 18 для прохо ду відпрацьованої в пдроударнику рідини відділе ний від каналів насосу перегородкою 19. Порожнина 20 поєднується з навколишнім середовищем за допомогою каналу 21, у якому встановлена дросельна втулка 22. Колонковий набір кріпиться до нижнього ковадла 5 і представлений зовнішньою 23 і внутрішньою 24 колонковими трубами, башмаком 25 і пелюстковим кернорвачем 26. Порожнина 27 внутрішньої колонкової труби 24 з'єд нана з усмоктувальним каналом 28 насоса зворот ного промивання. У ЗОВНІШНІЙ КОЛОНКОВІЙ трубі 23 наявні вихлопні вікна 29. Між внутрішньою 24 і зовнішньою 23 колонковими трубами встановлена перегородка 30 із дросельними каналами 31. В внутрішній колонковій трубі 24 виконані отвори 32. Патрубок 33, концентричне встановлений у нижній частині внутрішньої колонкової труби 24 і утворю ючий з нею кільцевий зазор 34, - фіксується на башмаку 25. Повітряна компенсаційна камера 35 у верхній частині внутрішньої колонкової труби 24 являє собою кільцевий простір між трубою 24 і патрубком 36, з'єднаним з нижнім ковадлом 5.

Пробовідбірник працює наступним чином. При спуску пробовідбірника на дно моря у вертикаль ному положенні, у кільцевому просторі між внутрі шньою колонковою трубою 24 і патрубком 36 утвориться повітряна камера 35 Це відбувається тому, що повітря з труби 24 витісняється рідиною через насосні клапана 15 і 16, і тільки його частина залишається в замкнутому просторі між трубою 24 і патрубком 36 і стискується під дією гідростатич ного тиску, зменшуючись при цьому в обсязі. Слід зазначити, що при великих глибинах моря пере важніше виконання повітряної камери по схемах пневматичних компенсаторів, коли наявний у ній обсяг повітря буде відокремлюватися від порож нини труби 24 додатковою рухомою перегородкою (не показана) - поршнем, еластичним елементом і тд - і триматися під надлишковим манометрич ним тиском.

У вихідному положенні бойок 9 знаходиться в крайнім нижнім положенні, унаслідок чого впуск ний клапан 10 закритий, а випускний 11 відкритий. Робоча рідина подається в пдроударник Каналом в перехіднику 2 і зазором між корпусом 3 і цилінд ром 7 вона надходить під поршень 8, викликаючи його підйом. При цьому рідина з надпоршневої порожнини витискується каналами клапанної ко робки 6 і перехідника 2 у зазор між кожухом 1 і корпусом 3 і, далі, каналом 18-у зазор між колон ковими трубами 23 і 24, і через вихлопні вікна 29 надходить на вибій вище башмака 25, розмиваючи стінки свердловини, що знижує сили тертя і бічно го опору на ЗОВНІШНІЙ поверхні пробовідбірника. Поршень 8, рухаючи угору, стискає пружину 12, оскільки клапанна група утримується у вихідному положенні за рахунок тиску рідини на впускний клапан 10. Дійшовши до випускного клапана 11, поршень 8 наносить по ньому удар. За рахунок удару, сили стиснутої пружини 12 і часткового спі льного ходу з поршнем 8 випускний клапан 11 за криється (перекриє канали в клапанній коробці 6), а впускний 10 відкриється, оскільки обидва клапа ни зв'язані штовхальником 13 Рідина починає надходити у верхню порожнину циліндра 7 У мо мент перестановки клапанної групи бойок 9 завдає удару по верхньому ковадлу 4 В міру надходжен ня рідини у верхню порожнину циліндра 7 поршень 8 і бойок 9 спрямовуються вниз, тому що площа поршня 8 зверху більше ніж знизу на величину поперечного перерізу штока 14. Клапанна група зберігає своє верхнє положення за рахунок тиску рідини на випускний клапан 11 Перестановка и у вихідне положення відбудеться після захоплення поршнем 8 хвостовика клапана 11 і спільного ходу вниз. При цьому бойок 9 завдає удару по нижньо му ковадлу 5. Далі цикл роботи повторюється.

У процесі буріння в порожнині внутрішньої ко лонкової труби 24 здійснюється зворотне проми вання. При ході бойка 9 нагору в усмоктувальний канал 28 рідина надходить з колонкової труби 24 і зі свердловини через дросельну втулку 22 і канал 21. Далі рідина через впускний насосний клапан 15 попадає під шток 14. У цей же час рідина з між трубного простору дросельними каналами 31 у перегородці 30, через отвори 32 і кільцевий канал 34 між патрубком 33 і колонковою трубою 24 над ходить у порожнину останньої При ході бойка 9 униз рідина через випускний насосний клапан 16 і нагнітальний канал 17 викидається в свердловину При цьому перегородка 19 розділяє потоки рідини, що проходять через нижнє ковадло 5 відпрацьо ваний у гідроударнику і циркулюючий у насосі зво ротного промивання.

Підбираючи діаметр прохідного каналу дросе льної втулки 22 і дросельних каналів 31, домага ються такого співвідношення потоків, що надхо дять у порожнину 20 з колонкової труби 24 і свер дловини через втулку 22 і канал 21, при якому за безпечується раціональна інтенсивність зворотно го промивання у внутрішній колонковій трубі 24, яка може бути менше продуктивності насоса У цьому випадку надходженням рідини в порожнину труби 24 через башмак 25 можна зневажити, оскі льки гідравлічні опори в ньому будуть набагато вище, ніж при перетіканні з між трубного простору (оскільки рідина повинна фільтруватися зі сверд ловини через породу, що знаходиться зовні баш мака 25 і усередині його).

Патрубок 33 перетворить радіальний напря мок потоку, що надходить у внутрішню трубу 24 через дросельні канали 31 і отвору 32, у висхід ний. Цей потік формує зазор між керном і стінкою труби. При цьому відбувається запобігання керна від розмиву радіальними струменями, що надхо дять з отворів 32.

Таким чином, у внутрішній колонковій трубі 24 забезпечується гарантоване зворотне промивання з заздалегідь заданою інтенсивністю ВІДПОВІДНО ДО фізико-механічних властивостей порід.

При цьому повітряна компенсаційна камера 35 у верхній частині внутрішньої колонкової труби 24, розміщена в зазорі між патрубком 36 і трубою 24, відіграє роль пневматичного компенсатора гідрав лічного удару, перешкоджаючи виникненню гідроударних хвиль у порожнині труби 24, які негативно впливають на схоронність керна.

По закінченні рейсу, коли колонкова труба 24 заповниться керном, зрив й утримання останнього виробляється за допомогою пелюсткового кернор вача 26, закріпленого на башмаку 25.

Використання запропонованого пробовідбір ника дозволяє підвищити якість кернового матері алу, що відбирається, і збільшити глибину випро бування за рахунок забезпечення гарантованого зворотного промивання у внутрішній колонковій трубі в процесі роботи пристрою.

Фіг.1, Фиг.2