БУРОВАЯ КОРОНКА Российский патент 1998 года по МПК E21B10/48 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к алмазным коронкам для бурения твердых пород.

Известна алмазная коронка, состоящая из корпуса с присоединительной резьбой и алмазосодержащей матрицы с радиальными промывочными пазами [1]. Недостатком данной коронки является низкая эффективность бурения, обусловленная повышенным износом торца матрицы и частым образованием на нем фасок.

Известна также буровая коронка, принятая за прототип, содержащая корпус с присоединительной резьбой и алмазосодержащую матрицу с кольцевой концентричной канавкой на торце, выполненной с поперечным сечением в форме трапеции, меньшее основание которой обращено в сторону присоединительной резьбы [2] . Недостатком этой буровой коронки является низкая механическая скорость бурения из-за большой площади поверхности контакта алмазосодержащей матрицы с породой, так как кольцевая концентричная канавка на торце выполнена с поперечным сечением в форме трапеции, большее основание которой обращено к забою скважины. Площадь поверхности контакта такой коронки с забоем более чем в 1,5 раза выше, чем у серийной коронки.

Техническим решением задачи является повышение эффективности бурения за счет уменьшения износа торца матрицы, предотвращения фаскообразования и увеличения механической скорости бурения за счет уменьшения площади поверхности контакта алмазосодержащей матрицы с породой.

Техническое решение задачи достигается тем, что в буровой коронке, содержащей корпус с присоединительной резьбой и алмазосодержащую матрицу с радиальными промывочными пазами и кольцевыми концентричными канавками на торце, выполненными с поперечным сечением в форме трапеции, меньшее основание трапеции обращено в сторону забоя скважины, в каждой набегающей стороне промывочных пазов установлены элементы, предназначенные для разрушения образующихся гребней породы, причем высота элементов меньше глубины канавок, а набегающая сторона каждого промывочного паза выполнена под углом 5 - 45^o с расширением паза в сторону движения промывочной жидкости.

Такая коронка имеет более чем в 2 раза меньшую контактную поверхность взаимодействия с забоем, что позволяет увеличить механическую скорость бурения. При работе коронки на забое образуется концентричный выступ /гребень/ породы, разрушаемый не торцем матрицы, а поперечными колебаниями коронки за счет возникновения центробежных сил, воздействием струй промывочной жидкости и посредством элементов, установленных в набегающих сторонах промывочных пазов. Причем, чем тверже порода на забое скважины, тем легче /вследствие увеличения ее хрупкости/ разрушается образующийся гребень. Таким образом, процесс истирания и резания породы алмазами совмещается с направленным скалыванием, что осуществляется без дополнительных источников энергии извне, т. е. повышается эффективность разрушения породы при меньшей энергоемкости процесса. Кроме того, образующийся при бурении концентричный выступ на забое играет роль центратора, что приводит к снижению интенсивности естественного искривления скважины.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами, где на фиг. 1 показан разрез буровой коронки через промывочные пазы; на фиг. 2 - вид коронки с торца.

Буровая коронка содержит корпус 1 с присоединительной резьбой 2 и алмазосодержащую матрицу 3, разделенную радиальными промывочными пазами 4 на сектора. Алмазосодержащая матрица 3 имеет на торце кольцевые концентричные канавки 5, выполненные с поперечным сечением в форме трапеции, меньшее основание которой обращено в сторону забоя скважины. В каждой набегающей стороне промывочных пазов 4 установлены элементы 6, разрушающие образующийся при бурении гребень породы 7, причем высота элементов h₁ меньше глубины канавок h₂, а набегающая сторона каждого промывочного паза 4 выполнена под углом α = 5 - 45^o с расширением паза в сторону движения промывочной жидкости.

Буровая коронка работает следующим образом.

В начале бурения под воздействием осевой нагрузки и вращения при подаче промывочной жидкости происходит разрушение породы на забое скважины алмазосодержащей матрицей 3. По мере углубки на забое скважины образуется гребень породы 7, на который воздействуют подрезающие его снизу острые алмазосодержащие края кольцевых концентричных канавок 5, поперечные колебания коронки, давление подаваемой через радиальные промывочные пазы 4 промывочной жидкости и скалывающие элементы 6. В результате воздействия всех этих факторов осуществляется разрушение гребня породы 7 и вынос его остатков в затрубное пространство промывочной жидкостью.

Предлагаемая буровая коронка может быть изготовлена в соответствии с действующими стандартами и предназначена для бурения преимущественно твердых и крепких горных пород как одинарными, так и двойными колонковыми снарядами.

Источники информации
1. Буровой инструмент для геологоразведочных скважин: Справочник. - М.: Недра, 1990, с. 55.

2. Авторское свидетельство СССР N 1714074, кл. E 21 B 10/60, 1992.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к алмазным коронкам для бурения твердых горных пород. Буровая коронка характеризуется тем, что она содержит корпус с присоединительной резьбой и алмазосодержащую матрицу с радиальными промывочными пазами и кольцевыми концентричными канавками на торце, выполненными с поперечным сечением в форме трапеции, меньшее основание трапеции обращено в сторону забоя скважины, в каждой набегающей стороне промывочных пазов установлены элементы, предназначенные для разрушения образуюшихся гребней породы, причем высота элементов меньше глубины канавок, а набегающая сторона каждого промывочного паза выполнена под углом 5 - 45^o с расширением паза в сторону движения промывочной жидкости. Повышается эффективность бурения. 2 ил.

1. Буровая коронка, содержащая корпус с присоединительной резьбой и алмазосодержащую матрицу с радиальными промывочными пазами и кольцевыми концентричными канавками на торце, выполненными с поперечным сечением в форме трапеции, отличающаяся тем, что меньшее основание трапеции обращено в сторону забоя скважины, в каждой набегающей стороне промывочных пазов установлены элементы, предназначенные для разрушения гребней породы, причем высота элементов меньше глубины канавок. 2. Буровая коронка по п. 1, отличающаяся тем, что набегающая сторона каждого промывочного паза выполнена под углом 5 - 45^o с расширением паза в сторону движения промывочной жидкости.