1. Конструктивные и технологические параметры морского пробоотборника

В настоящее время существует большое количество конструк­ций пробоотборников, которые классифицируются по способу передачи энергии и ее виду, по процессам, происходящим в ко­лонковой трубе: падающие, ударно-забивные, вибрационные, стреляющие, гидро- и вакуумно-гидростатические, вдавливаемые.

Из указанных пробоотборников наиболее подходящими для отбора проб со дна водоемов при геологической разведке являются ударно-забивные. По сравнению с ними остальные виды имеют существенные недостатки. Падающие пробоотборники неупра­вляемы и не могут глубоко внедряться в песчано-глинистые и другие подобные грунты. Глубина отбора проб вибрационными пробоотборниками часто ограничивается из-за свайного эффекта вследствие вибрирования всей системы грунтонос — вибратор — керд. По этой же причине возникают искажения в пробе. Стреля­ющие пробоотборники сложны, дороги и неуправляемы. Гидро­статические и вакуумно-гидростатические пробоотборники не­управляемы, имеют ограниченную глубину внедрения и пригодны только для песчаных или песчано-илистых грунтов. Проба часто искажается вследствие растягивания в момент вхождения в грун­тонос. Вдавливаемые пробоотборники внедря­ются неглубоко, так как мало действующее на них внешнее усилие (сила рук человека).

Принцип ударного внедрения обеспечивает максимальную глубину погружения в любые рыхлые породы (даже с включе­ниями гальки и раковин), так как есть возможность подводить к забою значительную энергию в виде ударных импульсов; ненарушенность керна вследствие малого воздействия на него про­ходящего вдоль грунтоноса ударного импульса, смещения частиц внутренней поверхности грунтоноса происходят достаточно быстро и почти не влияют на инерцию покоя керна.

Основными деталями грунтоноса (рис.1.1) являются: керноприемная труба, режущий башмак, лепестковый кернодержатель.

Р ис.1.1. Нижняя часть грунтоноса:

1-керноприёмная труба, 2-лепестковый кернодержатель, 3-режущий башмак

Соотношение диаметров, позволяющие получать, при минимальном сопротивлении внедрению, наименее искаженную пробу, можно определить эмпирическим путем:

D1-внутренний диаметр керноприемной трубы;

D2- наружный наибольший диаметр башмака;

D3-наружний диаметр керноприемной трубы;

D4- внутренний диаметр башмака.

По заданию D₃=108 мм, тогда D₁=99 мм. На практике D₄ принимается на 2-4 мм меньше D₁, а D₂ – на 4-6 мм больше D₃. Таким образом, D₂= 114 мм, D₄=96 мм.

Для пробоотборников ударно-забивного действия исполь­зуются следующие виды энергии: электрическая, сжатого воздуха, напорной воды, поднимаемого и сбрасываемого груза. В данной работе рассматривается морской пробоотборник ударно-забивного типа (рис.1.2), приводимый в действие с помощью энергии сжатого воздуха, то есть пневмоударником.

Рис. 1.2. Схема морского пробоотборника

Про­боотборник состоит из основания 2 с опорными лапами 3, грунтоноса 4 (наружный диаметр 108 мм, длина 6 м) с башмаком 1, переходника 5 с обратным шариковым клапаном, пневмоударника 6, штанги 7 диаметром 50 мм, компенсирующего груза 8 весом 50 кг, вертлюга 9 со штуцером для шланга и подъемной косынки 10.

Пневмоударник передает энергию удара трубе грунтоноса через переходник-наковальню. Конструкция пневмоударника обес­печивает его включение при достижении дна башмаком грунто­носа. Работающий пневмоударник забивает грунтонос до тех пор, пока не прекращается его погружение вследствие увеличения длины пробы до размеров трубы грунтоноса, изменения характера грунта или из-за достижения компенсирующим грузом основания, зависания и выключения пневмоударника. В первых двух случаях пневмоударник продолжает работать, что ощущается по пульсации в воздухоподводящем шланге, его ритм становится четче, в третьем - пневмоудар­ник выключается.

При спуске пробоотборника за борт должен быть включен воздух, который течет через неработающий пневмоударник. Мо­мент касания пробоотборником дна и начало работы пневмоударника отмечается стуком, ясно передаваемым через воздушный шланг.

Перспективность пробоотборников ударно-забивного действия, энергетическими узлами которых являются ударные машины типа пневмоударника, обусловливается:

1) управляемостью процесса бурения скважины;

2) возможностью получать значи­тельные усилия на контактах режущих элементов при передаче энергии удара на забой в форме импульсов напряжения;

3) не­прерывностью подведения энергии.