Юшков А. С. Донецкий национальный техническийуниверситет
Устройстводля отбора ориентированного керна, содержащее наружную трубу с коронкой, внутреннююкерноприемную трубу с механизмом для нанесения ориентирующей метки на керн, датчикположения апсидальной плоскости с индикаторно-регистрирующей частью имеханизмом нанесения метки, а также привод возвратно-поступательного движениядля согласованного перемещения элементов датчика и керноприемной трубы, отличающеесятем, что, с целью повышения достоверности ориентации и уменьшения габаритов, индикаторнорегистрирующаячасть выполнена в виде полого цилиндра с эксцентричным грузом, установленногона осях с возможностью свободного вращения, а механизм нанесения метки — в видекинематически связанного реечно-храповым механизмом с приводом возвратно-поступательногодействия отметчика, наносящего метки на цилиндрическую поверхность цилиндра, приэтом, реечнохраповой механизм имеет элементы последовательного изменения ходаотметчика на величину, равную шагу зубьев рейки.
Изобретениеотносится к горному делу, а именно к геологоразведочному колонковому бурению ипредназначено для отбора ориентированного керна в наклонных скважинах. Цельизобретения — повышений достоверности ориентации и уменьшения габаритов.
/>
/>
Нафиг. 1 приведено устройство для отбора ориентированного керна, общий вид; нафиг. 2 — разрез по датчику апсидальной плоскости.
Устройстводля отбора ориентированного керна состоит из наружной колонковой трубы 1 скоронкой 2 и переходником 3, внутренней трубы 4 для приема керна, расположеннойвнутри трубы 1. На нижнем конце трубы 4 расположен механизм 5 для нанесенияориентирующей метки, выполненный, например, в виде подпружиненного резца. Вверхней части трубы 4 размещен датчик 6 апсидальной плоскости и пружина 7.
Датчик6 апсидальной плоскости содержит полый цилиндр 8 с эксцентричным грузом 9, установленныйна осях 10 и 11 с возможностью свободного вращения. На внутренней поверхностицилиндра 8 размещен бланк 12 из металлической фольги. От смещения бланк 12защищен ножом 13, который расположен строго в плоскости, проходящей через осьдатчика 6 и центр тяжести эксцентричного груза 9. Детали 8-13 образуютиндикаторнорегистрирующую часть. По оси датчика апсидальной плоскости 6размещены пружина 14 и толкатель 15, верхний конец которого проходит черезуплотнение 16.
Пружины14 и 7, а также толкатель 15 являются элементами приводавозвратно-поступательного движения, обеспечивающего согласованное перемещениеэлементов датчика и механизма для нанесения ориентированной метки на керн.
Подпружиненнаясобачка 17, контактирующая с зубчатой рейкой 18, образуют реечнохраповоймеханизм, кинематически связывающий привод возвратно-поступательного движения смеханизмом нанесения метки в виде отметчика 19, закрепленного упругой пластиной20 на конце рейки 18.
Хвостовик21 собачки 17 имеет закругленную форму.
Зубчатаярейка заканчивается стержнем 22, расположенным в отверстии 23. К стержню 22 прижатпружинный тормоз 24. С диаметрально противоположной зубчатой рейке 18 стороныдатчика 6 размещена направляющая плоскость 25 с выемкой 26. Размер выемкисоответствует высоте зубьев рейки 18.
Пружинныйтормоз 24 и направляющая плоскость 25 с выемкой 26 являются элементамипоследовательного изменения хода отметчика на величину, равную шагу зубьеврейки.
Рейка18 и отметчик 19 расположены на одной образующей с резцом механизма 5.
Устройстводля отбора ориентированного керна работает следующим образом.
Бурениепо породе ведется обычным способом с передачей осевой нагрузки через переходник3 и наружную колонковую трубу 1 на коронку 2. В зависимости от конструктивноговыполнения устройства внутренняя труба 4 вращается вместе с наружной трубой 1или остается неподвижной. Для нанесения метки вращение останавливают, а подачупромывочной жидкости увеличивают. За счет этого увеличивается перепад давленияв промывочном канале верхней части внутренней трубы 4. Под давлением жидкостисжимается пружина 7, и внутренняя труба 4 смещается вниз. Механизм 5 нанесенияориентирующей метки, входя в конусную часть коронки 2, выдвигает резец, которыйнаносит продольную метку на керн. Одновременно йод действием давления жидкоститолкатель 15 смещается вниз, сжимая пружину 14 на фиксированную величинурабочего хода. Воздействуя через собачку 17 на нижний зуб рейки 18, толкатель15 перемещает рейку 18, а вместе с ней пластину 20 и отметчик 19. Отметчик 19входит внутрь цилиндра 8 и наносит на бланк 12 продольную царапину.
Благодарягрузу 9 и свободному расположению на осях 10 и 11 цилиндр 8 в наклоннойскважине всегда расположен так, что нож 13 находится строго в апсидальнойплоскости. Таким образом, угловое расстояние на бланке 12 между прорезью отножа 13 и меткой, нанесенной отметчиком 19, представляет собой апсидальный уголмежду апсидальной плоскостью и меткой на керне, нанесенной механизмом 5.
Послеуменьшения подачи промывочной жидкости до исходного значения давление падает.
Пружина7 поднимает вверх внутреннюю трубу 4, механизм 5 возвращается в исходноеположение.
Одновременнопружина 14 возвращает в исходное положение толкатель 15, который проходит черезуплотнение 16. При подъеме вверх толкателя 15 собачка 17 контактирует с рейкой18, а ее хвостовик 21 с направляющей плоскостью 35. Рейка 18 и ее стержень 22, расположенныйв отверстии 23, вместе с пластиной 20 и отметчиком 19 перемещаются вверх.Когда хвостовик 21 достигает выемки 26, собачка 17, которой до этогоприходилось преодолевать трение, создаваемое тормозом 24, сжимает свою пружинуи, смещаясь по наклонной плоскости зуба, выходит из зацепления с рейкой 18, котораяостанавливается. При дальнейшем движении вверх собачка 17 под действием пружинывновь входит в зацепление с рейкой 18 на следующем зубе. Таким образом рейка 18и отметчик 19 по окончании возвратного хода вверх толкателя 15 будут находитьсяна длину одного зуба ниже, чем в исходном положении.
Послеопределенного технологией интервала бурения цикл повторяется. При этом длинаметки, наносимой от метчиком 19 на бланке 12, каждый раз будет длинее на длинуодного шага между зубями рейки 18. Это позволяет после окончания бурения иподъема керна определить положение каждой метки на керне относительноапсидальной плоскости по извлеченному из датчика апсидальной плоскости 6 бланку12.
Использованиепредлагаемого устройства для отбора ориентированного керна по сравнению сизвестным обеспечивает увеличение в несколько раз степени многократностидействия, так как число зубьев храпового механизма и длина цилиндра практическиничем не ограничены и абсолютно не зависят от диаметра датчика; повышениенадежности работы за счет устройства в условиях малых габаритов применениядеталей достаточной прочности и существенного упрощения конструкции в целом;точности определения положения апсидальной плоскости за счет применения болеечувствительной системы в виде цилиндрического отвеса и информативностикернового материала за счёт увеличения степени многократности нанесения меток.
Эскизнаяпроработка конструкции показала, что ее элементы свободно размещаются вгабаритах для скважин диаметром 36 мм, что исчерпывает практически применяемыйв настоящее время диапазон диаметров алмазного бурения.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта masters.donntu.edu.ua