БУРОВАЯ КОРОНКА Российский патент 2006 года по МПК E21B10/02 E21B10/48 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам, предназначенным для разрушения трещиноватых и перемежающихся по твердости пород.

Известна буровая коронка, включающая корпус с прорезями в нижней части, разделяющими ее на отдельные армированные породоразрушающими резцами секторы, причем прорези выполнены наклонно в сторону, противоположную направлению вращения корпуса (см. авт. св. СССР № 548701, кл. Е 21 В 10/02, 1974 г.).

К недостаткам данной коронки следует отнести недостаточную эффективность очистки забоя от шлама из-за ухода части жидкости через прорези, не доходя до забоя скважины.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса, и разделяющими ее на рабочие секторы, армированные породоразрушающими элементами, и направляющую втулку, размещенную в полости корпуса (см. авт. св. СССР № 622961, кл. Е 21 В 10/02, 1976 г.).

Недостатком этой коронки является низкая эффективность ее работы при разбуривании перемежающихся пород, связанная с использованием одних и тех же породоразрушающих элементов для разбуривания пород различной твердости, что не может обеспечить высокую проходку и скорость бурения в течение всего рейса.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является повышение эффективности работы коронки при использовании ее для разбуривания перемежающихся по твердости пород.

Поставленная задача решается тем, что в буровой коронке, содержащей корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса, и разделяющими ее на секторы, армированные породоразрущающими элементами, и направляющую втулку, размещенную в полости корпуса, согласно изобретению секторы расположены ступенчато, при этом опережающие секторы армированы менее износостойкими породоразрущающими элементами и имеют меньшее сопротивление изгибу.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что опережающие секторы выполнены:

- с меньшим поперечным сечением по сравнению с отстающими секторами;

- с разгрузочными радиальными каналами, расположенными у основания прорезей;

- во фронтальной плоскости трапецеидальной формы, меньшее основание которой расположено со стороны присоединительной резьбы;

- опережающие секторы армированы твердосплавными резцами, а остальные - алмазными вставками.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид коронки в разрезе, фиг.2 и 3 - варианты выполнения секторов.

Буровая коронка включает корпус 1 с прорезями 2 на нижнем торце, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса 1, и разделяющими ее на ступенчато расположенными секторы 3 и 4, армированные породоразрущающими элементами различной износостойкости, соответственно 5 и 6, и размещенную в полости корпуса 1 направляющую втулку 7, соединенную с ним посредством сварного шва 8 или резьбы (не показана). Направляющая втулка 7 снабжена присоединительной резьбой 9 для соединения с колонковой трубой или с буровым снарядом. Породоразрушающие элементы 5 и 6 на торце каждого сектора 3 и 4 расположены по концентрическим окружностям с полным перекрытием забоя. В зависимости от условий работы породоразрушающие элементы 5 и 6 могут быть выполнены из твердого сплава с разной износостойкостью, причем резцы с меньшей износостойкостью используются для армировки опережающих секторов 3, а более износостойкие резцы - для армировки остальных секторов 4. При значительных колебаниях твердости разбуриваемых пород предпочтительно опережающие секторы 3 армировать твердосплавными резцами 5, а остальные секторы 4 - алмазными вставками 6. Опережающие секторы 3 выполнены по сравнению с другими секторами 4 с меньшим сопротивлением изгибу, что может быть достигнуто уменьшением сечения секторов 4 например, путем уменьшения их длин l₁<l₂, что позволяет при увеличении осевой нагрузки менять их положение относительно секторов 4. Этот эффект может быть достигнут и за счет выполнения секторов 3 с разгрузочными радиальными пазами 10, расположенными у основания прорезей 2, или путем выполнения секторов 3 во фронтальной плоскости в виде равнобокой трапеции, меньшее основание которой - l₃ расположено по отношению к большему основанию - l₄ со стороны присоединительной резьбы 9.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента резцы 5 на опережающих секторах 3 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода выносится промывочной жидкостью, прокачиваемой буровым насосом через полость бурильной колонны и буровой коронки. При встрече более твердых пород осевая нагрузка увеличивается и опережающие секторы 3 примыкают к секторам 4. В этом случае в работу вступают более износостойкие породоразрушающие элементы 6 секторов 4. Это обеспечивается путем подбора высоты смещения - h секторов 3 и 4. Благодаря выполнению опережающих секторов 3 по сравнению с секторами 4 с "ослабленным сечением" за счет уменьшения их длины, или разгрузочных пазов 10 или трапецеидальной их формы во фронтальной плоскости породоразрушающие элементы 5 мало участвуют при разбуривании твердых пропластков, а основную часть работы выполняют износостойкие элементы 6. После прохождения твердых пропластков осевая нагрузка уменьшается, опережающие секторы 3 восстанавливают свое исходное положение и в работу вновь вступают резцы 5, а породоразрушающие элементы 6 выходят из контакта с породой и забой полностью разрушается резцами 5 опережающих секторов 3.

Применение предложенной коронки со ступенчато расположенными секторами, имеющими разное сопротивление изгибу и армированными резцами с различной износостойкостью, повышает эффективность работы при разбуривании пород с различной твердость, снижает энергоемкость разрушения забоя благодаря селективному использованию вооружения и тем самым гарантирует высокую механическую скорость бурения и значительный рост проходки на коронку. В целом это снижает себестоимость буровых работ, что имеет особое значение при рыночной экономике.

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам. Коронка содержит корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса, и разделяющими ее на секторы, армированные концентрично расположенными резцами, и размещенную в полости корпуса направляющую втулку с присоединительной резьбой. Секторы расположены ступенчато, при этом опережающие секторы армированы менее износостойкими породоразрушающими элементами и имеют меньшее сопротивление изгибу по сравнению с другими секторами коронки. Для этого опережающие секторы имеют меньшее поперечное сечение, что достигается выполнением их с разгрузочными радиальными каналами, расположенными у основания прорезей, или же выполнением их во фронтальной плоскости трапецеидальной формы, меньшее основание которой расположено со стороны присоединительной резьбы. Обеспечивается более эффективное разрушение породы за счет образования ступенчатого забоя и разрушения пород различной твердости резцами различной износостойкости. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Буровая коронка, содержащая корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса, и разделяющими ее на секторы, армированные концентрично расположенными резцами, и размещенную в полости корпуса направляющую втулку с присоединительной резьбой, отличающаяся тем, что секторы расположены ступенчато, при этом опережающие секторы армированы менее износостойкими породоразрушающими элементами и имеют меньшее сопротивление изгибу.2. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что опережающие секторы выполнены с меньшим поперечным сечением.3. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что опережающие секторы выполнены с разгрузочными радиальными каналами, расположенными у основания прорезей.4. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что опережающие секторы выполнены во фронтальной плоскости трапецеидальной формы, меньшее основание которой расположено со стороны присоединительной резьбы.5. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что опережающие секторы армированы твердосплавными резцами, а остальные секторы - алмазными вставками.