БУРОВАЯ КОРОНКА Российский патент 1997 года по МПК E21B10/04 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам для бурения с отбором керна, преимущественно с обратной промывкой.

Известна буровая коронка, включающая корпус с рабочей торцевой поверхностью, на которой расположены армированные твердосплавными резцами спиральные выступы, образующие шламоотводящие пазы [1]
Недостатком известной коронки является малая проходка и низкая рейсовая скорость бурения. Это связано с тем, что в этой коронке использованы мелкие твердосплавные резцы, выход которых за контур спиральных выступов ограничен их малой прочностью. В связи с этим часто наблюдаются случаи прессования насоса, что требует частных расходов инструментов. Последняя же часто ведет к сколу резцов.

Наиболее близким к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, включающая корпус и установленные на его рабочем торце пластинчатые скважино- и кернообразующие породоразрушающие вставки с клиновидной режущей кромкой [2]
Использование в данной коронке крупных пластинчатых резцов снижает количество сколов при расходке снаряда. Однако схема расположения резцов не способствует улучшению очистки забоя от шлама, особенно при использовании коронок для бурения с обратным выносом кернового материала. Это приводит к более частой расходке снаряда, что, в свою очередь может привести при разбуривании твердых пропластков и радиальному смещению резцов, повышая вероятность оставления резцов на забое скважины и нарушая схему поражения забоя. Все это ведет к снижению технико-экономических показателей бурения этими коронками.

В связи с этим основной задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение благодаря этому проходки на коронку и рейсовой скорости бурения.

Решение этой задачи достигается тем, что буровая коронка, включающая корпус и установленные на его торце пластинчатые скважино- и кернообразующие породоразрушающие вставки с клиновидной режущей кромкой, согласно изобретению дополнительно снабжена наружными и внутренними подрезными резцами со ступенчатым хвостовиком, установленными в горизонтальной плоскости под углом к породоразрушающим вставкам и со смещением в сторону, противоположную направлению вращения корпуса, при этом скважинообразующие вставки объединены с наружными подрезами резцами, кернообразующие вставки с внутренними подрезными резцами в единую группу, причем боковая поверхность и торец каждой породоразрушающей вставки, расположенные в теле корпуса, размещены с возможностью взаимодействия соответственно с торцевой поверхностью малой ступени и боковой поверхностью малой ступени хвостовика. Решение поставленной задачи служит также и то, что породоразрушающая вставка и подрезной резец в каждой группе установлены под прямым углом друг к другу, при этом скважинообразующие вставки установлены под углом к радиусу коронки.

На фиг.1 изображен общий вид коронки; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг.3 узел Б на фиг.2.

Буровая коронка включает корпус 1 с резьбой 2 и рабочим торцом 3, на котором закреплены пластинчатые скважино- и кернообразующие твердосплавные породоразрушающие вставки 4 и 5 соответственно. Вставки 4 и 5 установлены в расположенных под острым углом к радиусу коронки пазах 6 и 7, которые пересекаются с отверстиями 8 и 9 под наружные и внутренние подрезные резцы 10 и 11. Наиболее целесообразно устанавливать вставки 4 и 5 и подрезные резцы 10 и 11 под прямым углом друг к другу. Подрезные резцы 10 и 11 выполнены со ступенчатым хвостовиком 12, ступень малого диаметра которого 12а своей боковой поверхностью контактирует с торцом вставок 4 и 5. При этом боковая поверхность последних, в свою очередь, контактирует с промежуточным торцом 13 хвостовика 12 подрезных резцов 10 и 11. Таким образом, каждая пара, образованная скважинообразующими вставками 4 и наружными подрезными резцами 10, а также кернообразующими вставками 5 и внутренними подрезными резцами 11, образует взаимоблокирующую систему, обеспечивающую сохранность заданной схемы поражения забоя. Самоблокировка вставок 4 и 5 с резцами 10 и 11 достигается тем, что усилия, действующие на скважино- и кернообразующие вставки соответственно со стороны стенок скважины и керна воспринимаются не только крепежным паяным швом (твердосплавные резцы в коронках обычно крепятся пайкой), но и хвостовиком 12а подрезных резцов 10 и 11. Последние же, в свою очередь, своими промежуточными торцами 13 опираются в боковую поверхность вставок 4 и 5 и тем самым также блокируются от продольного перемещения в отверстиях 8 и 9.

Принцип работы коронки заключается в следующем.

Под действием осевого усилия и крутящего момента вставки 4 и 5 внедряются в породу и производят ее разрушение. Разрушенная порода потоком очистного агента по пазам, образованным боковыми поверхностями вставок 4, направляется во внутреннюю полость корпуса и далее в полость двойной колонны труб (не показана). При этом благодаря смещению периферийных кромок вставок 4 относительно ее внутренних кромок в сторону вращения коронки обеспечивается смещение частиц шлама с передней грани вставок 4 в направлении к внутренней полости коронки. Это улучшает очистку забоя от шлама и исключает повторное его измельчение. Благодаря же взаимной блокировке резцов 10 и 11 со вставками 4 и 5 сохраняется заданная схема поражения забоя, сохраняется заданный диаметр коронки (внутренний и наружный), уменьшается вероятность поломки и оставления вставок на забое скважины. Это же способствует повышению проходки на коронку и рейсовой скорости бурения.

Таким образом, применение предложенной коронки позволяет улучшить основные технико-экономические показатели буровых работ: повысить производительность буровых работ и снизить себестоимость 1 м бурения.

Использование: бурение скважин, преимущественно с обратным выносом кернового материала. Сущность изобретения: коронка включает корпус, на рабочем торце которого установлены пластинчатые скважино- и кернообразующие резцы. Они зафиксированы от радиального перемещения соответственно наружными и внутренними подрезными резцами. Последние расположены в радиальных отверстиях корпуса и выполнены со ступенчатым хвостовиком. Он взаимодействует с торцом основных резцов. Основные и подрезные резцы установлены в горизонтальной плоскости под углом друг к другу. Основные резцы расположены под острым углом к радиусу корпуса. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Буровая коронка, включающая корпус и установленные на его рабочем торце пластинчатые скважино- и кернообразующие вставки с режущей кромкой, отличающаяся тем, что коронка снабжена наружными и внутренними подрезными резцами со ступенчатым хвостовиком, расположенными в плане под углом к скважино- и кернообразующим вставкам, при этом каждая скважинообразующая вставка объединена в одну пару с наружным подрезным резцом, а каждая кернообразующая вставка с внутренним подрезным резцом, причем торец и боковая поверхность каждой вставки установлены соответственно на боковой поверхности и большем основании хвостовика подрезного резца той же пары. 2. Коронка по п.1, отличающаяся тем, что в каждой паре скважинообразующая вставка и наружный подрезной резец установлены в плане под прямым углом друг к другу. 3. Коронка по п.1, отличающаяся тем, что скважинообразующие вставки установлены под углом к радиусу коронки, причем скважинообразующая часть режущей кромки смещена в горизонтальной плоскости относительно кернообразующей части в сторону вращения коронки.