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

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 ее работы. Это объясняется с одной стороны некачественной очисткой забоя от шлама из-за ухода части жидкости через прорези, а с другой стороны - с возможностью законушения скважины вследствие снижения жесткости корпуса наклонными пазами.

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

Недостатком этой коронки является ограниченная область ее применения, т.к. она может эффективно работать только при разбуривании слаботрещиноватых пород. В случае же наличия крупных трещин, а также при резком изменении твердости пород, например, при бурении по моренным отложениям, велика вероятность скола резцов при их попадании в трещины или в зону перехода пород от одной твердости к другой.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является расширение области эффективного использования работы буровой коронки.

Поставленная задача решается тем, что в кольцевой буровой коронке, содержащей корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса и разделяющими ее на армированные резцами секторы, и направляющую втулку, размещенную в полости корпуса, согласно изобретению она снабжена предохранителями резцов от скола, размещенными в каждом секторе корпуса перед резцами и имеющими в направлении вращения размер, кратно превышающий ширину режущей кромки резцов, при этом каждый предохранитель снабжен фиксатором и выполнен в виде стержня с кольцевой проточкой или пазом на наружной поверхности под фиксатор, а корпус - с ответным осевым каналом под стержень, установленный в канале с возможностью осевого перемещения и с кольцевой расточкой на внутренней поверхности, пересекающей осевые каналы под стержни, а фиксатор для предохранителей выполнен в виде стопорного гофрированного кольца, размещенного в совмещенных кольцевой расточке корпуса и кольцевых проточках или пазах на наружной поверхности стержней; рабочая головка подпружиненного стержня выполнена сферической.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 изображает общий вид коронки в разрезе, фиг.2 - фрагмент рабочего торца коронки, фиг.3 - сектор с резцами и предохранителем в увеличенном масштабе; фиг.4 - узел фиксации стержней в увеличенном масштабе; фиг.5 - фиксатор.

Буровая коронка включает корпус 3 с резцами 4, закрепленными на отдельных секторах 7, разделенных наклонными прорезями 9, и направляющую втулку 2, соединенную с корпусом 3 посредством резьбы 8. Это позволяет использовать втулку 2 с несколькими корпусами 3, выход которых из строя определяется сроком службы резцов 4. Прорези 9 выполнены наклонными в сторону, противоположную направлению вращения коронки, а каждый сектор 7 в передней части снабжен предохранителем от скола резцов 4. Предохранитель выполнен в виде стержня 5 со сферической рабочей головкой 10 и кольцевой проточкой 11 (показана пунктиром) или пазом 12 на наружной боковой поверхности и расположен перед резцами 4 (фиг.3) в передней части каждого сектора 7. Стержни с пазом 12 рекомендуется использовать в тонкостенных буровых коронках при ограниченной толщине короночного кольца, а с кольцевой проточкой 11 - в коронках большого диаметра, толщина короночного кольца которых позволяет применять стержни 5 большего диаметра, т.е. когда кольцевая проточка 11 не ослабляет их прочность. В корпусе 3 на его внутренней поверхности выполнена кольцевая расточка 13 и осевой канал 14 под каждый стержень 5, причем расточка 13 соединена с осевыми каналами 14. В совмещенных кольцевой расточке 13 корпуса 3 и кольцевых проточках 11 или пазов 12 на боковой поверхности стержней 5 установлен фиксатор 6 в виде стопорного гофрированного пружинного кольца, обеспечивающего осевое перемещение стержней 5 на величину h, соответствующую осевому ходу гофрированной пружины 6 (фиг.4). Предохранители постоянно контактируют с забоем, однако, благодаря использованию стержней 5 со сферической рабочей головкой 10 они оказывают минимальное сопротивление вращению коронки. Буровая коронка соединяется с колонковой трубой посредством резьбы 1 направляющей втулки 2.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента резцы 4 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода выносится с забоя промывочной жидкостью, подаваемой через бурильную колонну и полость направляющей втулки 2. При разбуривании трещиноватых и перемежающихся по твердости пород велика вероятность попадания резцов 4 в трещины и выемки забоя, что может привести к их сколу. При работе предложенной коронкой резцы 4 предохраняются от сколов в случае их попадания в трещины или в зону перехода пород от одной твердости к другой благодаря наличию прорезей 9, обеспечивающих пружинящее действие секторов 7, и использованию предохранителей, размещенных в передней части каждого сектора 7, которые, кроме того, играют роль ограничителя углубки резцов 4 в породу. Это обеспечивается благодаря использованию стержней 5 с диаметром, превышающим толщину режущей кромки резцов 4 в несколько раз. Благодаря предложенной схеме размещения предохранителей в передней части секторов 7 подпружиненные стержни 5 первыми воспринимают ударные нагрузки и тем самым снижают вероятность скола резцов 2. При этом путем подбора жесткости пружины 6 предохранителя можно регулировать величину погружения резцов 2 в трещины или выемки и тем самым практически полностью исключить их поломки. Использование одного стопорного элемента в виде разрезного пружинного гофрированного кольца 6 позволяет упростить конструкцию и более равномерно нагружать резцы 4, перераспределяя ударную нагрузку, возникающую в случае попадания резцов 4 в трещины и неровности забоя. Кроме того, это позволяет упростить монтаж и демонтаж предохранителей, особенно при выполнении стержней 5 с кольцевой проточкой 11.

Таким образом, применение предложенной коронки позволяет значительно снизить вероятность скола резцов при бурении по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам и тем самым повысить эффективность ее работы независимо от степени трещиноватости разбуриваемых пород.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам, предназначенным для бурения по трещиноватым и перемежающимся породам. Коронка содержит корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса и разделяющими ее на секторы, армированные резцами, и направляющую втулку, размещенную в полости корпуса. Она снабжена предохранителями резцов от сколов, размещенными в каждом секторе корпуса перед резцами и имеющими в направлении вращения размер, кратно превышающим ширину режущей кромки резцов. Каждый предохранитель снабжен фиксатором и выполнен в виде стержня со сферической рабочей головкой и с кольцевой проточкой или пазом на наружной поверхности под фиксатор в виде стопорного гофрированного кольца, а корпус - с ответным осевым каналом под стержень, установленным в канале с возможностью осевого перемещения, и с кольцевой расточкой на внутренней поверхности, пересекающей осевые каналы под стержни. Позволит повысить эффективность ее работы, в первую очередь, при бурении по сильно трещиноватым породам. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Кольцевая буровая коронка, содержащая корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса и разделяющими ее на армированные резцами секторы, и направляющую втулку, размещенную в полости корпуса, отличающаяся тем, что она снабжена предохранителями резцов от скола, размещенными в каждом секторе корпуса перед резцами и имеющими в направлении вращения размер, кратно превышающий ширину режущей кромки резцов, при этом каждый предохранитель снабжен фиксатором и выполнен в виде стержня с кольцевой проточкой или пазом на наружной поверхности под фиксатор, а корпус - с ответным осевым каналом под стержень, установленный в канале с возможностью осевого перемещения, причем корпус выполнен с кольцевой расточкой на внутренней поверхности, пересекающей осевые каналы под стержни, а фиксатор для предохранителей выполнен в виде стопорного гофрированного кольца, размещенного в совмещенных кольцевой расточке корпуса и кольцевых проточках или пазах на наружной поверхности стержней.2. Кольцевая буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что рабочая головка стержня выполнена сферической.