Результат интеллектуальной деятельности: БОКОВОЙ СВЕРЛЯЩИЙ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КЕРНООТБОРНИК

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для отбора образцов породы из стенок скважины.

Известен боковой керноотборник [АС СССР №768952, кл. Е21В 49/06, 07.10.1980], включающий спускаемый на кабеле корпус, размещенные в корпусе привод, вдавливаемый в стенку скважины керноприемник, гидравлический механизм подачи в радиальном направлении керноприемника и электрогидравлические золотники дистанционного управления гидросистемой керноотборника.

Недостатками данного керноотборника являются снижение эффективности отбора керна за счет отбора образцов породы путем вдавливания керноприемника в стенку скважины, без применения вращающегося колонкового долота.

Известен боковой керноотборник [Патент РФ №2251618, кл. Е21В 49/06, 10.12.2004], включающий корпус и размещенные в нем пустотелый бур с кольцевой фрезой, керноприемную кассету с перекрывающей пробкой.

Недостатком данного керноотборника является невозможность использования в составе комплекса геофизического оборудования для проведения за одну спускоподъемную операцию сразу нескольких исследований.

Известен боковой керноотборник [Патент США №7789170, кл. Е21В 49/06, 7.10.2010], включающий корпус устройства, маркировочное устройство, узел отбора образцов породы, выполненный в виде корпуса, в котором расположено колонковое долото, поршень, перемещающий долото во время отбора керна вдоль оси долота, исполнительный механизм поворота долота, гидромотор, приводящий колонковое долото во вращение.

Недостатком данного керноотборника является отсутствие центраторов, обеспечивающих расфиксацию прибора в скважине после отбора керна и беспрепятственное извлечение керноотборника из скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является боковой сверлящий керноотборник [Евразийский патент №011911, кл. Е21В 49/00, 30.06.2009], включающий колонковое долото, редуктор, в рабочем положении соединенный с долотом с возможностью его вращения, электрический двигатель, контроллер, электрически связанный с электрическим двигателем, гидропривод, выполненный с возможностью перемещения долота в направлении от инструмента к толще пород.

Недостатками данного керноотборника являются снижение эффективности процесса отбора керна за счет применения электромеханического привода для вращения колонкового долота, а также отсутствие насоса для промывки места отбора керна с целью повышения эффективности процесса отбора керна.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения работы в комплексе с другим геофизическим электромеханическим и электрогидравлическим малогабаритным энергоэффективным оборудованием.

Технический результат - улучшение энергетических характеристик бокового сверлящего электрогидравлического керноотборника и увеличение эффективности отбора керна при малых массогабаритных характеристиках устройства.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что боковой сверлящий керноотборник, содержащий колонковое долото, редуктор, в рабочем положении соединенный с долотом с возможностью его вращения, первый электродвигатель, гидропривод, выполненный с возможностью перемещения долота в направлении от инструмента к толще пород, выполненный в виде первого гидроцилиндра, согласно изобретению содержит плунжерный насос, который соединен с первым электродвигателем, первым клапаном предохранительным, напорным магистральным патрубком, первым датчиком давления, фильтром, через первый клапан обратный с первым гидрораспределителем, который подключен к первому гидроаккумулятору, второму клапану предохранительному, первому гидроцилиндру, с которым связан первый датчик перемещения, через второй клапан обратный со вторым гидрораспределителем, который подключен ко второму гидроаккумулятору, третьему клапану предохранительному, второму гидроцилиндру, с которым связан второй датчик перемещения и упорная лапа, с третьим гидрораспределителем, который подключен к гидромотору, который связан с колонковым долотом через редуктор, через третий клапан обратный с четвертым гидрораспределителем, который подключен к третьему гидроаккумулятору, четвертому клапану предохранительному, третьему гидроцилиндру, с которым связан первый упор через дуги первого центратора, третий датчик перемещения, через шестой гидрораспределитель, через четвертый клапан обратный с пятым гидрораспределителем, который подключен к четвертому гидроаккумулятору, пятому клапану обратному, четвертому гидрораспределителю, четвертому гидроцилиндру, с которым связан второй упор через дуги второго центратора, четвертый датчик перемещения, через седьмой гидрораспределитель, причем к баку присоединены сливной магистральный патрубок, второй датчик давления, датчик температуры, датчик уровня, клапан уравнительный, вентиль, центробежный насос, связанный со вторым электродвигателем, сливной и напорный магистральные патрубки.

Повышение эффективности отбора керна при малых массогабаритных характеристиках бокового сверлящего электрогидравлического керноотборника и повышение его надежности достигается путем сокращения затрат мощности при малых массогабаритных показателях в результате применения современной гидравлической аппаратуры для привода рабочих органов, заменяющей менее эффективные механические связи, использование трехпозиционных и двухкаскадных гидрораспределителей, клапанов обратных и гидроаккумуляторов для уменьшения утечек из гидросистемы.

Существо изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображена принципиальная гидравлическая схема устройства.

Боковой сверлящий электрогидравлический керноотборник содержит первый электродвигатель 1, который подсоединен к плунжерному насосу 2. Плунжерный насос 2 через напорную магистраль подключен к первому клапану предохранительному 3, напорному магистральному патрубку 4, первому датчику давления 5, фильтру 6, к первому гидрораспределителю 7 через первый клапан обратный 8, ко второму гидрораспределителю 9 через второй клапан обратный 10, к третьему гидрораспределителю 11, к четвертому гидрораспределителю 12 через третий клапан обратный 13, к пятому гидрораспределителю 14 через четвертый клапан обратный 15. Первый гидрораспределитель 7 подключен ко второму клапану предохранительному 16, первому гидроаккумулятору 17 и первому гидроцилиндру 18. Второй гидрораспределитель 9 подключен к третьему клапану предохранительному 19, второму гидроаккумулятору 20 и второму гидроцилиндру 21. Третий гидрораспределитель 11 связан с гидромотором 22. Четвертый гидрораспределитель 12 подключен к четвертому клапану предохранительному 23, третьему гидроаккумулятору 24 и третьему гидроцилиндру 25 через шестой гидрораспределитель 26. Пятый гидрораспределитель 14 подключен к пятому клапану предохранительному 27, четвертому гидроаккумулятору 28 и четвертому гидроцилиндру 29 через седьмой гидрораспределитель 30. Гидромотор 22 связан с колонковым долотом 31 через редуктор 32. Второй гидроцилиндр 21 соединен с упорной лапой 33. Третий гидроцилиндр 25 соединен с дугами первого центратора 34, которые соединены с первым упором 35. Четвертый гидроцилиндр 29 соединен с дугами второго центратора 36, которые соединены со вторым упором 37. Первый гидроцилиндр 18 соединен с первым датчиком перемещения 38 и с баком 39 через сливную магистраль. Второй гидроцилиндр 21 соединен со вторым датчиком перемещения 40 и с баком 39 через сливную магистраль. Третий гидроцилиндр 25 соединен с третьим датчиком перемещения 41 и с баком 39 через сливную магистраль. Четвертый гидроцилиндр 29 соединен с четвертым датчиком перемещения 42 и с баком 39 через сливную магистраль. Гидромотор 22 соединен с баком 39 через сливную магистраль. Бак 39 соединен со сливным магистральным патрубком 43, плунжерным насосом 2, вторым датчиком давления 44, датчиком температуры 45, датчиком уровня 46, клапаном уравнительным 47, вентилем 48. Второй электродвигатель 49 соединен с центробежным насосом 50.

Предлагаемый боковой сверлящий электрогидравлический керноотборник работает следующим образом: электрический сигнал подается на первый электродвигатель 1, приводящий во вращение плунжерный насос 2. Плунжерный насос 2 создает рабочее давление в системе, контролируемое первым клапаном предохранительным 3 и первым датчиком давления рабочей жидкости напорной магистрали 5, а также обеспечивает заданный расход рабочей жидкости, передаваемый первым гидрораспределителем 7 к первому гидроаккумулятору 17 и штоковой полости первого гидроцилиндра 18, вторым гидрораспределителем 9 ко второму гидроаккумулятору 20 и штоковой полости второго гидроцилиндра 21, третьим гидрораспределителем 11 к напорной полости гидромотора 22, четвертым гидрораспределителем 12 к третьему гидроаккумулятору 24 и штоковой полости третьего гидроцилиндра 25, пятым гидрораспределителем 14 к четвертому гидроаккумулятору 28 и штоковой полости четвертого гидроцилиндра 29. Одновременно с этим штоковые полости первого гидроцилиндра 18, второго гидроцилиндра 21, третьего гидроцилиндра 25, четвертого гидроцилиндра 29 и сливная полость гидромотора 22 соединяются со сливной магистралью, откуда жидкость поступает в бак 39. Первый гидрораспределитель 7, второй гидрораспределитель 9, третий гидрораспределитель 11, четвертый гидрораспределитель 12 и пятый гидрораспределитель 14 приводятся в действие в результате подачи управляющего сигнала на их электромагниты. Шестой гидрораспределитель 26 и седьмой гидрораспределитель 30 приводятся в действие потоком рабочей жидкости, направляемым четвертым гидрораспределителем 12 и пятым гидрораспределителем 14 соответственно. Когда первый гидрораспределитель 7, второй гидрораспределитель 9, третий гидрораспределитель 11, четвертый гидрораспределитель 12 и пятый гидрораспределитель 14 занимают нейтральное положение, они перекрывают сообщение полостей первого гидроцилиндра 18, второго гидроцилиндра 21, третьего гидроцилиндра 25, четвертого гидроцилиндра 29 и гидромотора 22 с напорной и сливной магистралью. Второй клапан предохранительный 16, третий клапан предохранительный 19, четвертый клапан предохранительный 23, пятый клапан предохранительный 27 защищают первый гидроцилиндр 18, второй гидроцилиндр 21, третий гидроцилиндр 25, четвертый гидроцилиндр 29 от излишних нагрузок. Первый клапан обратный 8, второй клапан обратный 10, третий клапан обратный 13 и четвертый клапан обратный 15 предотвращают перетекания рабочей жидкости из первого гидроцилиндра 18, второго гидроцилиндра 21, третьего гидроцилиндра 25 и четвертого гидроцилиндра 29 в напорную магистраль. Первый датчик перемещения 38, второй датчик перемещения 40, третий датчик перемещения 41 и четвертый датчик перемещения 42 фиксируют величину выдвижения штоков первого гидроцилиндра 18, второго гидроцилиндра 21, третьего гидроцилиндра 25 и четвертого гидроцилиндра 29. Клапан уравнительный 47 приравнивает величину давления в баке 39 к величине пластового давления. Второй датчик давления 44 измеряет значение давления рабочей жидкости в баке 39. Датчик температуры 45 измеряет температуру рабочей жидкости в баке. Датчик уровня 46 измеряет уровень рабочей жидкости в баке 39. Через вентиль 48 закачивается и выкачивается рабочая жидкость в (из) бак 39. При подаче управляющего сигнала на второй электродвигатель 49 приводится во вращение центробежный насос 50, прокачивающий скважинную жидкость к месту отбора керна для выноса шлама. Редуктор 32 увеличивает и передает крутящий момент от гидромотора 22 к колонковому долоту 31. Упорная лапа 33 выдвигается и задвигается при движении второго гидроцилиндра 21. Дуги первого центратора 34 упираются в первый упор 35, прогибаются и выпрямляются при движении четвертого гидроцилиндра 25. Дуги второго центратора 36 упираются во второй упор 37, прогибаются и выпрямляются при движении пятого гидроцилиндра 29. Через напорный магистральный патрубок 4 осуществляется присоединение напорной магистрали гидросистемы керноотборника к напорным магистралям гидросистем других геофизических приборов. Через сливной магистральный патрубок 43 осуществляется присоединение сливной магистрали гидросистемы керноотборника к сливным магистралям гидросистем других геофизических. Фильтр 6 фильтрует рабочую жидкость.

Итак, заявляемое изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения работы в комплексе с другим геофизическим электромеханическим и электрогидравлическим малогабаритным энергоэффективным оборудованием и улучшение энергетических характеристик бокового сверлящего электрогидравлического керноотборника и увеличение эффективности отбора керна при малых массогабаритных характеристиках устройства. Преимуществом заявляемого бокового сверлящего электрогидравлического керноотборника является возможность работы в многокомпонентном комплексе геофизического оборудования, а также наличие центраторов для расфиксации прибора в скважине и центробежного насоса для промывки места отбора керна.