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, включающая корпус с рабочим торцом, разделенным промывочными спиральными пазами переменного сечения на секторы, армированные породоразрушающими элементами, при этом промывочные пазы соединены со шламоприемным распределителем (см. авт. св. СССР №474598, кл. Е21В 10/02, 1975 г.).

К недостаткам данной коронки следует отнести низкую эффективность в работе из-за некачественного охлаждения периферийных частей рабочих секторов и несвоевременной очистки забоя шлама, ведущей к повторному его измельчению.

Наиболее близким к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая корпус с узлом на наружной поверхности, промывочными радиальными и продольными каналами, соединенными со шламоотводящими пазами на его рабочем торце, армированном породоразующими элементами (см. авт. св. СССР №1654513, кл. Е21В 10/02, 1991 г.).

Недостатком этой коронки является недостаточная очистка забоя от шлама, ведущая к повторному его измельчению. Это ведет к усиленному износу породоразрушающих элементов коронки, значительно снижает проходку и механическую скорость бурения и, как следствие этого, эффективность работы коронки в целом.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы буровой коронки.

Для достижения указанного технического результата буровая коронка, содержащая корпус с пакерующим узлом на наружной поверхности, очистными наклонными радиальными и продольными каналами, соединенными со шламоотводящими пазами на его рабочем торце, армированном породоразующими элементами, согласно изобретению она снабжена эжекторами в виде изогнутых втулок, входная часть каждой из которых размещена в продольном очистном канале корпуса, а выходная часть - заподлицо с дном шламоотводящего паза в дополнительном пазу, при этом выходная часть втулки выполнена с меньшим поперечным сечением по сравнению с входной частью и направлена в сторону продольной оси коронки.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

- выходная часть втулки расположена в средней части шламоотводящего канала, оснащена насадкой и смещена относительно кернообразующей поверхности коронки в сторону периферии.

- пакерующий узел корпуса выполнен в виде шнека с правой навивкой и расположенного над ним уплотнительного элемента.

Изобретение поясняется чертежами, где фиг.1 изображает общий вид коронки в разрезе, а фиг.2 - вид со стороны рабочего торца.

Буровая коронка включает корпус 1 с присоединительной резьбой 2 и рабочим торцом 3, который армирован породоразующими элементами 4. Породоразующие элементы 4 могут быть выполнены в виде твердосплавных пластин или дисков АТП (алмазно-твердосплавные пластины) и установлены под углом к радиусу коронки таким образом, чтобы их передняя грань направляла разрушенную породу в сторону оси коронки. Такое расположение породоразрующающих элементов 4 обеспечивает их работу в режиме крупного скола, что благоприятно влияет на механическую скорость бурения и улучшает процесс очистки забоя скважины от шлама. На внутренней и наружной поверхности корпуса 1 между породоразующими элементами 4 образованы продольные пазы 5 и 6 соответственно, соединенные между собой шламоотводящими пазами 7 на рабочем торце 3 корпуса 1. В корпусе 1 коронки для очистки забоя от шлама предусмотрены продольные и наклонные радиальные очистные каналы 8 и 9, которые также соединены со шламоотводящими пазами 7. Для улучшения процесса очистки забоя от шлама, особенно при бурении по мягким породам, коронка оснащена эжекторами в виде направляющих изогнутых втулок 10, жестко соединенных с корпусом 1 коронки. Входная часть 11 каждой из направляющих втулок 10 размещена в продольном очистном канале 8 корпуса 1, а выходная часть 12 - в дополнительном пазу 13 заподлицо с дном шламоотводящего паза 7, выполнена с меньшим поперечным сечением по сравнению с входной частью 11 и направлена в сторону продольной оси коронки. Дополнительные пазы 13 выполнены в шламоотводящих пазах 7, при этом выходная часть 12 каждой втулки 10 расположена в средней части шламоотводящего паза 7, оснащена насадкой 14, выполняющей функцию эжектора, и смещена относительно кернообразующей поверхности 15 корпуса 1 коронки в сторону периферии. Использование сменной насадки 14 в выходной части направляющей втулки 10 позволяет в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород подбирать необходимый режим работы эжектора и тем самым обеспечить качественную очистку забоя от шлама в породах любой твердости: от мягких до крепких. Для герметизации затрубного пространства на наружной поверхности корпуса 1 размещен пакерующий узел, выполненный в виде шнека 16 с правой навивкой и уплотнительного элемента 17, расположенного над шнеком 16. Пакерующий узел может быть съемным (не показан) и жестко соединен с корпусом, например, резьбой.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Коронку на колонне бурильных труб спускают на забой скважины, где под действием осевого усилия и крутящего момента рабочие элементы 4 внедряются в породу и производят ее разрушение. Разрушенная порода потоком агента промывочной жидкости или сжатого воздуха, подаваемого из межтрубного пространства 19 через очистные каналы 8 и 9 и шламоотводящие пазы 7, подается в полость коронки и далее в полость керноприемной трубы 18. После этого разрушенная порода вместе с керном транспортируется на поверхность. При этом благодаря наличию направляющих втулок 10 на забое скважины в каждом шламоотводящем пазу 7 создается зона разряжения за счет разности давлений в зоне расположения выходной части 12 направляющей втулки 10 и периферийной части шламоотводящего канала 7. Благодаря зоне разряжения создаются благоприятные условия, обеспечивающие качественную очистку всего забоя скважины от шлама. Расположение выходной части 12 направляющих втулок 10 в средней части шламоотводящего паза 7 обеспечивает равномерный охват всей площади забоя скважины и отсос шлама в первую очередь из периферийной части забоя. При этом благодаря смещению выходного торца 12 направляющих втулок 10 или сменных насадок 14 от кернообразующей поверхности 15 корпуса 1 коронки в сторону периферии гарантируется сохранность кернового материала от дополнительного разрушения, связанного с возможностью возникновения кавитационных явлений, особенно при использовании сменных насадок 14, и улучшается привязка кернового материала с интервалом бурения. Использование пакерующего узла позволяет направлять весь очистной агент для очистки забоя скважины от шлама, при этом шнек 16 благодаря выполнению с правой навивкой нагнетает в первую очередь промывочную жидкость в сторону шламоотводящих пазов 7, а уплотнительный элемент 17 герметизирует затрубное пространство и препятствует уходу жидкости выше коронки.

Предложенная схема очистки забоя исключает повторного измельчения разрушенной породы, повышает к.п.д. очистного агента и тем самым повышает эффективность работы коронки в целом.

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения с непрерывным выносом кернового материла. Буровая коронка содержит корпус с пакерующим узлом на наружной поверхности, промывочные радиальные и продольные каналы, соединенные со шламоотводящими пазами на его рабочем торце, армированном породоразующими элементами. Коронка снабжена эжекторами в виде изогнутых втулок, входная часть каждой из которых размещена в продольном очистном канале корпуса, а выходная часть - заподлицо с дном шламоотводящего паза в дополнительном пазу. Выходная часть втулки выполнена с меньшим поперечным сечением по сравнению с входной частью и направлена в сторону продольной оси коронки. Выходная часть втулки оснащена насадкой, расположена в средней части шламоотводящего канала и смещена относительно кернообразующей поверхности коронки в сторону периферии. Пакерующий узел корпуса выполнен в виде шнека с правой навивкой и расположенного над ним уплотнительного элемента. Такое выполнение коронки повышает эффективность ее работы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Буровая коронка, содержащая корпус с пакерующим узлом на наружной поверхности, промывочными радиальными и продольными каналами, соединенными со шламоотводящими пазами на его рабочем торце, армированном породоразующими элементами, отличающаяся тем, что она снабжена эжекторами в виде изогнутых втулок, входная часть каждой из которых размещена в продольном очистном канале корпуса, а выходная часть - заподлицо с дном шламоотводящего паза в дополнительном пазу, при этом выходная часть втулки выполнена с меньшим поперечным сечением по сравнению с входной частью и направлена в сторону продольной оси коронки.

2. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что выходная часть втулки оснащена насадкой, расположена в средней части шламоотводящего канала и смещена относительно кернообразующей поверхности коронки в сторону периферии.

3. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что пакерующий узел корпуса выполнен в виде шнека с правой навивкой и расположенного над ним уплотнительного элемента.