БУРОВАЯ КОРОНКА Российский патент 1997 года по МПК E21B10/02 E21B10/46 

Изобретение относится к области бурения, а именно к породоразрушающему инструменту для бурения с отбором керна ударно-вращательным способом, преимущественно по трещиноватым породам.

Известна буровая коронка, включающая короночное кольцо с радиальными пазами на торце и закрепленные в них твердосплавные резцы с полуцилиндрическим основанием (см. авт.св. СССР N 149070, кл. E 21 B 10/02, 1960 г.).

Недостатком данной коронки является низкая проходка, связанная с малой надежностью крепления резцов из-за возможности выдавливания их при нанесении ударов.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая короночное кольцо с промывочными каналами и закрепленные на его торце твердосплавные резцы с трапецеидальной формой в горизонтальной плоскости (см. Корнилов Н.И. и др. Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин, М. Недра, 1979, стр. 209-214).

В данной коронке, благодаря использованию трапецеидальной формы резцов, ориентированных большим основанием в сторону скважинообразующей поверхности, исключается вероятность выдавливания резцов в сторону оси коронки.

Однако во многих случаях, особенно при бурении по трещиноватым породам, велика вероятность выдавливания резцов в сторону периферии. Кроме того, при бурении по трещиноватым породам износ кернообразуюещей части коронки опережает износ скважинообразующей части. Обе эти задачи не решены в известной коронке, что снижает эффективность ее работы.

В связи с этим основной задачей изобретения является повышенные эффективности работы коронки за счет более надежного крепления резцов и повышение их калибрующей способности при бурении как по монолитным так и по трещиноватым породам.

Поставленная задача решается тем, что в буровой коронке, содержащей корпус с промывочными каналами и закрепленные на торце корпуса твердосплавные пластины трапецеидальной формы в горизонтальной плоскости, согласно изобретению каждый резец выполнен трапецеидальной формы и во фронтальной плоскости, при этом большие основания трапеций в горизонтальной и фронтальной плоскостях расположены на противоположных концах резцов основания трапеций с большой длиной в горизонтальной плоскости установлены с чередованием на наружной и внутренней поверхностях, причем длины этих оснований, по крайней мере части резцов, различны.

Диаметрально противоположное расположение длинных сторон оснований трапеций в горизонтальной и фронтальной плоскостях исключает радиальное смещение резцов как в сторону оси коронки, так и в стороны периферии, что повышает стойкость коронки.

Расположение большей длины оснований в горизонтальной плоскости с чередованием на наружной и внутренней поверхности позволяет регулировать калибрующую поверхность кернообразующей части коронок, что имеет решающее значение при бурении по трещиноватым породам для обеспечения равностойкости вооружения коронки.

Выполнение длинных сторон оснований трапеций в горизонтальной плоскости резной длины позволяет регулировать калибрующие способности коронки и обеспечить наиболее оптимальный подбор их соответственно физико-механическими свойствами резбуриваемых пород.

На фиг. 1 изображен общий вид коронки, продольный разрез; на фиг. 2 вид со стороны торца; на фиг. 3 варианты выполнения коронки.

Коронка включает корпус 1 с промывочными каналами 2 и клиновидные твердосплавные резцы 3 пластинчатой формы, имеющие в плане и во фронтальной плоскости форму трапеций, большие основания 4 и 5 которых расположены в радиальной плоскости коронки диаметрально противоположной, т.е. если основание 4 располагается на наружной поверхности коронки, то основание 5 на внутренней поверхности и наоборот. Опорные основания 6 резцов 2 имеют форму полуцилиндра, а пазы 7 в корпусе 1 под них конгруэнтным формы.

Известно, что в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород стойкость резцов по радиусу коронки различна. Для обеспечения равностойкости вооружения в заявленной коронке предлагается чередовать расположение больших оснований 4 трапеций в горизонтальной плоскости на наружной и внутренней поверхности коронки (см. фиг. 3). Для решения этой же задачи предлагается менять соотношение между большим и меньшим основаниями трапеций в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

В процессе бурения на резцы 3 действуют в радиальном направлении знакопеременные нагрузки. При разбуривании зауженных участков ствола скважины преобладающим являются радиальные усилия, направленные со стороны стенок скважины к центру, а при бурении по трещиноватым породам, особенно при сильной разработке ствола, преобладающими являются радиальные нагрузки, направленные от керна в сторону периферии. Благодаря выполнению резцов 3 трапецеидальной формы в горизонтальной плоскости, в зависимости от схемы расположения большего основания 4 радиальная нагрузка со стороны стенок скважины (фиг. 2) воспринимается через это основание корпусом 1, а усилие со стороны керна - через большее основание 5 трапеции в вертикальной плоскости.

На фиг. 3 радиальные нагрузки с каждой стороны воспринимаются корпусом поочередно через большее основание 4 или 5.

Учитывая, что износ резцов меняется также и в горизонтальной плоскости (калибрующая способность) предложено менять и соотношение между большими и меньшими основаниями резцов как в вертикальной, так и горизонтальной плоскостях. Это позволит более точно подобрать коронки и в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород и тем самым добиться равностойкости вооружения как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости.

Решение этих задач обеспечит значительное снижение затрат на буровые работы благодаря увеличению стойкости коронок.

Использование: инструменты для бурения с отбором керна ударно-вращательным способом. Сущность изобретения: буровая коронка содержит корпус с промывочными каналами и закрепленные на торце корпуса твердосплавные резцы. Каждый резец выполнен трапецеидальной формы в горизонтальной и фронтальной плоскостях. Большие основания трапеций каждого резца расположены противоположно относительно внутренней и наружной поверхности корпуса. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Буровая коронка, содержащая корпус с промывочными каналами и закрепленные на торце корпуса твердосплавные пластины трапецеидальной формы в горизонтальной плоскости, отличающаяся тем, что каждый резец выполнен трапецеидальной формы и во фронтальной плоскости, проходящей через ось коронки и ось симметрии резца, при этом большие основания трапеций каждого резца расположены противоположно относительно внутренней и наружной поверхностей корпуса. 2. Коронка по п.1, отличающаяся тем, что основания трапеций с большей длиной в горизонтальной плоскости установлены с чередованием на наружной и внутренней поверхностях корпуса. 3. Коронка по п. 1, отличающаяся тем, что соотношение между меньшим и большим основаниями в горизонтальной и фронтальных плоскостях трапеций по крайней мере у нескольких резцов различно.