БУРОВАЯ КОРОНКА Российский патент 2009 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. Е21В 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.

Известна также 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. Е21В 10/02, 1976 г.).

Недостатком этой коронки является ограниченная область ее применения, т.к. она может эффективно работать только при разбуривании слабо трещиноватых 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.

Наиболее близким 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 резцами, направляющую втулку, размещенную в полости корпуса, и установленные в осевых каналах в передней части каждого сектора подпружиненные в осевом направлении предохранители резцов от скола в виде стержней (см. патент РФ №2270317, кл. Е21В 10/02, 2004 г.).

К недостаткам данной коронки следует отнести возможность довольного быстрого выхода из строя гофрированного стопорного кольца, используемого для фиксации предохранителей, особенно при бурении по абразивным породам. Это связано с возможностью износа кольца абразивным материалом, особенно с учетом небольшой его толщины, что необходимо для удобства его монтажа и демонтажа. Кроме того, открытое положение гофрированного кольца может привести к его зашламованию и как следствие этого - к заклиниванию предохранителя. В этом случае предохранитель не может выполнять свои прямые функции. Эти недостатки снижают как проходку, так и скорость бурения коронкой.

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

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 армированные резцами секторы, и направляющую втулку, размещенную в полости корпуса, и установленные в осевых каналах в передней части каждого сектора подпружиненные в осевом направлении предохранители резцов от скола в виде стержней, согласно изобретению, предохранители резцов от скола выполнены в виде трехступенчатого стержня, при этом пружина каждого стержня расположена на его хвостовой ступени в герметично закрытой камере.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

- что каждый предохранитель зафиксирован в осевом канале сектора от выпадения съемным стопорным элементом.

- съемный стопорный элемент выполнен в виде резьбовой втулки или разрезного пружинного кольца.

Изобретение поясняется чертежами, на котором фиг.1 изображает общий вид коронки в разрезе, а фиг.2 - часть сектора с резцами и предохранителем в увеличенном виде.

Буровая коронка включает корпус 1 с резцами 2, закрепленными на отдельных секторах 3, разделенных наклонными прорезями 4, и направляющую втулку 5, соединенную с корпусом 1 посредством резьбы 6. Прорези 4 выполнены наклонными в сторону, противоположную направлению вращения коронки, а каждый сектор 3 в передней части снабжен предохранителем от скола резцов 2. Предохранитель выполнен в виде трехступеннчатого стержня 7 со сферической рабочей головкой 8 и пружиной 9, обеспечивающей постоянное прижатие стержня 7 к забою. Ступенчатый стержень 7 и пружина 9 размещены в осевом канале 10 корпуса 1 перед резцами 2 и зафиксированы там съемным стопорным элементом в виде резьбовой втулки 11 или пружинного разрезного кольца (не показано). С целью исключения попадания шлама в полость осевых каналов 10 стержень 7 оснащен уплотнительным элементом 12. Предохранители установлены с возможностью постоянного контакта с забоем, однако благодаря использованию стержней 7 со сферической рабочей головкой 8 они оказывают минимальное сопротивление вращению коронки.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента резцы 2 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода выносится с забоя промывочной жидкостью, подаваемой через бурильную колонну и полость направляющей втулки 5. При разбуривании трещиноватых и перемежающихся по твердости пород велика вероятность попадания резцов 2 в трещины и выемки забоя, что может привести к их сколу. При работе предложенной коронкой резцы 2 предохраняются от сколов в случае их попадания в трещины или в зону перехода пород от одной твердости к другой благодаря наличию прорезей 4, обеспечивающих пружинящее действие секторов 3, и использованию предохранителей, размещенных в передней части каждого сектора 3 и играющих роль ограничителя углубки резцов 2 в породу. Благодаря предложенной схеме размещения предохранителей в передней части секторов 3 подпружиненные стержни 7 первыми воспринимают ударные нагрузки и тем самым снижают вероятность скола резцов 2. При этом путем подбора жесткости пружины 9 предохранителя можно регулировать величину погружения резцов в трещины или выемки и тем самым практически полностью исключить их поломки. Использование уплотнительных элементов 12 защищает предохранители от попадания в полость 10 шлама и тем самым гарантирует надежность работы пружины 9, а следовательно, и функционирования предохранителя в целом.

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

Изобретение относится 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, и установленные в осевых каналах в передней части каждого сектора подпружиненные в осевом направлении предохранители резцов от скола в виде стержней со сферической головкой. Предохранители резцов от скола выполнены в виде трехступенчатого стержня. Пружина каждого стержня расположена на его хвостовой ступени в герметично закрытой камере. Каждый предохранитель зафиксирован в осевом канале сектора от выпадения съемным стопорным элементом, выполненным в виде резьбовой втулки или разрезного пружинного кольца. Применение предложенной коронки позволяет снизить вероятность скола резцов при бурении по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам и тем самым повысить эффективность ее работы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Буровая коронка, содержащая корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса, и разделяющими ее на армированные резцами секторы, направляющую втулку, размещенную в полости корпуса, и установленные в осевых каналах в передней части каждого сектора подпружиненные в осевом направлении предохранители резцов от скола в виде стержней, отличающаяся тем, что предохранители резцов от скола выполнены в виде трехступенчатого стержня, при этом пружина каждого стержня расположена на его хвостовой ступени в герметично закрытой камере.

2. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что каждый предохранитель зафиксирован в осевом канале сектора от выпадения съемным стопорным элементом.

3. Буровая коронка по п.2, отличающаяся тем, что съемный стопорный элемент выполнен в виде резьбовой втулки или разрезного пружинного кольца.