БУРОВАЯ КОРОНКА Российский патент 2009 года по МПК E21B10/02 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам, предназначенным для бурения с непрерывным выносом породы.

Известна буровая коронка для бурения с непрерывным выносом породы, включающая корпус с рабочим торцом, на котором закреплены скважино- и кернообразующие резцы, смещенные относительно диаметральных плоскостей, параллельным их режущим кромкам, в сторону, противоположную направлению вращения коронки, и наклонные радиальные каналы, сообщенные с внутренней полостью корпуса и с затрубным пространством (см. авт. св. СССР №1120736, кл. Е21В 10/02, 1983 г.).

К недостаткам данной коронки в первую очередь следует отнести низкую эффективность очистки забоя от шлама и как следствие этого - вероятность повторного измельчения шлама и во вторую очередь - некачественное охлаждение резцов.

Наиболее близким к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая корпус с рабочим торцом, армированным концентрично расположенными скважино-, кернообразующими и промежуточными резцами, и размещенную в полости корпуса керноприемную трубу, полость между которыми сообщена радиальными каналами в корпусе с затрубным пространством (см. авт. св. СССР №1654513, кл. Е21В 10/02, 1991 г.).

Недостатком этой коронки является низкий выход кернового материала из-за разрушения керна боковой гранью рабочих резцов, расположенных со стороны оси коронки, что связано со значительной контактной поверхностью кернообразующих резцов с транспортируемой породой. Это затрудняет, особенно при бурении по трещиноватым породам, с одной стороны привязку кернового материала к интервалу бурения, а с другой стороны - искажает качество проб, т.е. процентное содержание полезного ископаемого в отобранной пробе.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение процента выхода керна, точная привязка его к интервалу бурения и улучшение качества проб.

Для достижения указанного технического результата буровая коронка, содержащая корпус с рабочим торцом, армированным концентрично расположенными скважино-, кернообразующими и промежуточными резцами, и размещенную в полости корпуса керноприемную трубу, полость между которыми сообщена радиальными каналами в корпусе с затрубным пространством, согласно изобретению кернообразующие резцы выполнены L-образной формы, поперечная часть которых расположена со стороны продольной оси коронки, причем высота поперечной части и общая высота резцов связаны соотношением:

h≤0,5(Н-ΔН),

где h - высота поперечной части резца;

Н - общая высота резца;

ΔН - высота резца, выступающая над торцом.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

- количество кернообразующих резцов больше числа резцов в соседнем ряду.

- зазор a между внутренними поверхностями коронки и корпуса и зазор b между внутренними поверхностями коронки и керноприемной трубы связаны соотношением:

a=(0.5-0.6)·b.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид коронки в разрезе, а фиг.2 - вид кернообразующего резца в увеличенном масштабе.

Буровая коронка включает корпус 1 с присоединительной резьбой 2 и рабочим торцом 3, который армирован скважино- и кернообразующими резцами 4 и 5 и расположенными между ними концентрическими рядами промежуточными резцами 6. Резцы 4, 5 и 6 могут быть выполнены в виде твердосплавных пластин или дисков АТП (алмазно-твердосплавных пластин). В полости корпуса 1 размещена керноприемная труба 7, нижний торец которой установлен с зазором 12 относительно внутреннего уступа 8 корпуса 1. Величина зазора 12 определяется для каждого месторождения опытным путем. Полость 9 между керноприемной трубой 7 и корпусом 1 коронки посредством радиальных каналов 10 в корпусе 1 сообщена с затрубным пространством с выходом под рабочий торец 3 коронки. Кернообразующие резцы 5 выполнены L-образной формы, поперечная часть которых расположена со стороны продольной оси коронки, причем высота поперечной части и общая высота резцов связаны соотношением:

h≤0,5(Н-ΔН),

где h - высота поперечной части резца;

Н - общая высота резца;

ΔН - высота резца, выступающая над торцом.

При этом количество кернообразующих резцов 5 больше числа резцов 6 в соседнем ряду, а зазор a между внутренними поверхностями коронки и корпуса 1 и зазор b между внутренними поверхностями коронки и керноприемной трубы 7 связаны соотношением:

a=(0.5-0.6) b.

Число резцов 5 и 6 на соседних рядах определяется физико-механическими свойствами разбуриваемых пород и диаметром коронки, однако эта разница составляет не менее 50%. Объясняется это значительно более сложными условиями работы кернообразующих резцов 5, участвующих как в разрушении забоя, так и калибровке керна.

Для предотвращения ухода промывочной жидкости в затрубное пространство на наружной поверхности корпуса 1 устанавливается пакерующий пояс 11 из износостойкого, преимущественно эластичного материала, наружный диаметр которого не менее диаметра коронки по скважинообразующим резцам 4.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевого усилия и крутящего момента резцы 4, 5 и 6 производят разрушение породы, которая транспортируется на поверхность через полость керноприемной трубы потоком агента: промывочной жидкости или сжатого воздуха. Часть очистного агента подается из межтрубного пространства 9 через каналы 10 под рабочий торец 3 коронки, а другая часть - через зазор 12 между керноприемной трубой 7 и внутренним уступом 8 корпуса 1 в полость коронки и далее в полость керноприемной трубы 7. При этом благодаря наличию уплотнительного (пакерующего) узла 11, создающего дополнительное сопротивление очистному агенту, уходящему через затрубное пространство, обеспечивается полное использование очистного агента для транспортировки кернового материала. Использование в данной коронке кернообразующих резцов 5 с указанными параметрами обеспечивает минимальный контакт их с породой. В связи с этим вибрация и другие негативные моменты, отрицательно влияющие на сохранность керна и связанные с работой бурильной колонны 13, а следовательно, и буровой коронки, оказывают минимальное воздействие на керн. Благодаря этому повышается сохранность керна, улучшается точность привязки транспортируемой породы к интервалу бурения скважины и повышается эффективность разведочных работ в целом.

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения с непрерывным выносом кернового материла. Коронка содержит корпус с рабочим торцом, армированным концентрично расположенными скважино-, кернообразующими и промежуточными резцами, и размещенную в полости корпуса керноприемную трубу, полость между которыми сообщена радиальными каналами в корпусе с затрубным пространством. Кернообразующие резцы выполнены L-образной формы. Поперечная часть их расположена со стороны продольной оси коронки. Высота поперечной части и общая высота резцов связаны соотношением: h≤0,5(H-ΔH), где h - высота поперечной части резца; Н - общая высота резца и ΔН - высота резца, выступающая над торцом. Количество кернообразующих резцов больше числа резцов в соседнем ряду. Зазор а между внутренними поверхностями коронки и корпуса и зазор b между внутренними поверхностями коронки и керноприемной трубы связаны соотношением: а=(0.5-0.6)·b. Такое выполнение коронки повышает сохранность керна, улучшает точность привязки транспортируемой породы к интервалу бурения скважины и повышается эффективность разведочных работ в целом. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Буровая коронка, содержащая корпус с рабочим торцом, армированным концентрично расположенными скважино-, кернообразующими и промежуточными резцами, и размещенную в полости корпуса керноприемную трубу, полость между которыми сообщена радиальными каналами в корпусе с затрубным пространством, отличающаяся тем, что кернообразующие резцы выполнены L-образной формы, поперечная часть которых расположена со стороны продольной оси коронки, причем высота поперечной части и общая высота резцов связаны соотношением:

h≤0,5(Н-ΔН),

где h - высота поперечной части резца;

Н - общая высота резца;

ΔН - высота резца, выступающая над торцом.

а=(0,5-0,6)·b.