КОРОНКА ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В ВЫБРОСООПАСНЫХ ПЛАСТАХ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2013 года по МПК E21B10/32 E21B10/60 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к коронкам бурения дегазоционных скважин по угольным выбросоопасным пластам.

Известна коронка для бурения скважин по угольным выбросоопасным пластам, содержащая корпус с промывочными каналами и размещенный в глухом канале корпуса запорный орган в виде подпружиненного клапана, установленного с возможностью осевого перемещения и перекрытия проходного канала корпуса (см. авт.св. СССР, №316846, кл. Е21В 10/42, 1971 г.).

К недостаткам данной коронки следует отнести невозможность регулирования направления скважины при бурении по перемежающимся породам.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является коронка для бурения скважин в выбросоопасных пластах, включающая полый корпус с радиальными каналами и пазами на наружной поверхности и эксцентрично установленные в них лопасти с оконтуривающими резцами и выступами, размещенными в радиальных каналах корпуса (см. авт.св. СССР №492656, Кл. Е21В 10/42, 1976 г.).

К недостаткам данной коронки следует отнести малую эффективность отклонения бурового снаряда при пересечении перемежающихся пород. Это объясняется тем, что положение лопастей, а следовательно, и его выступов может меняться относительно корпуса только на небольшую величину. А этого часто бывает недостаточно для отклонения коронки в сторону полезного ископаемого при встрече твердых пропластков пород.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки при бурении по перемежающимся породам.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в коронке для бурения скважин в выбросоопасных пластах, включающей полый корпус с радиальными каналами и пазами на наружной поверхности и эксцентрично установленные в них лопасти с оконтуривающими резцами и выступами, размещенными в радиальных каналах корпуса, согласно изобретению, между дном пазов и обращенных к ним боковых поверхностей лопастей установлены упругие элементы, соединенные с корпусом или лопастями и выступающими над ними, при этом выступы лопастей выполнены конической формы с вершиной, расположенной со стороны оси коронки, а радиальные каналы корпуса - цилиндрической формы.

По второму варианту указанный технический результат достигается тем, что в коронке для бурения скважин в выбросоопасных пластах, включающей полый корпус с радиальными каналами и пазами на наружной поверхности и эксцентрично установленные в них лопасти с оконтуривающими резцами и выступами, размещенными в радиальных каналах корпуса, согласно изобретению, между дном пазов и обращенных к ним боковых поверхностей лопастей установлены упругие элементы, соединенные с корпусом или лопастями и выступающими над ними, при этом выступы лопастей и радиальные каналы корпуса выполнены конической формы, причем вершины конических выступов лопастей расположены со стороны продольной оси коронки, а вершины конических каналов корпуса расположены со стороны, противоположной продольной оси коронки.

По третьему варианту указанный технический результат достигается тем, что в коронке для бурения скважин в выбросоопасных пластах, включающей полый корпус с радиальными каналами и пазами на наружной поверхности и эксцентрично установленные в них лопасти с оконтуривающими резцами и выступами, размещенными в радиальных каналах корпуса, согласно изобретению, между дном пазов и обращенных к ним боковых поверхностей лопастей установлены упругие элементы, соединенные с корпусом или лопастями и выступающими над ними, при этом выступы лопастей выполнены цилиндрической формы, а радиальные каналы корпуса - конической формы с вершиной, расположенной со стороны продольной оси коронки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид коронки, фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, где узлы I, II и III соответствуют вариантам 1, 2 и 3.

Коронка содержит корпус 1 с осевым и радиальными каналами соответственно 2 и 3 и пазами 4 на наружной поверхности, в которых установлены лопасти 5, эксцентрично закрепленные посредством штифтов 6. Лопасти 5 оснащены оконтуривающими резцами 7, калибрующими стенки скважины, и выполнены с выступами 8, входящими в радиальные каналы 3 корпуса 1. Между дном пазов 4 и обращенными к ним боковыми поверхностями лопастей 5 установлены упругие элементы 9 (пружина, эластомер и т.д.). Упругие элементы 9 могут крепиться как на корпусе 1, так и на поверхности лопастей 5, но в любом случае они должны выступать над их поверхностями, чтобы контакт между лопастью 5 и корпусом 1 осуществлялся через упругий элемент 9. Выступы 8 лопастей 5 могут быть выполнены как конической формы (см. узлы I и II на фиг.2) с вершиной, обращенной в сторону продольной оси коронки, так цилиндрической формы (см. узел III на фиг.2), но при этом должно соблюдаться условие, чтобы радиальные каналы 3 корпуса 1 должны иметь соответствующую форму, а именно цилиндрическую (узел I), коническую, с вершиной, расположенной со стороны, противоположной продольной оси коронки (узел II), и коническую с вершиной, расположенной со стороны продольной оси коронки (узел III).

При бурении по однородным породам, например по углю, на оконтуривающие резцы 7 действуют равные силы сопротивления резанию, которые уравновешиваются давлением промывочной жидкости, действующей на выступы 8 лопастей, и реакцией упругих элементов 9, расположенных между лопастями 5 и корпусом 1. В этом случае лопасти 5 повернуты на одинаковый угол, а расход промывочной жидкости через все радиальные каналы 3 одинаков. В том случае если коронка с одной стороны встречает более твердые породы, на оконтуривающий резец 7 соответствующей лопасти 5 начинает действовать большая сила сопротивления резанию, чем на другие резцы 7. В связи с этим он будет поворачиваться на больший угол, а выступ 8 этой лопасти будет утоплен на большую глубину в радиальный канал 3 корпуса 1, уменьшая его проходное сечение для выхода промывочной жидкости. При этом другие лопасти 5 выдвинутся наружу под действием повышенного давления промывочной жидкости, что приводит к более интенсивному разрушению скважины в направлении более слабых пород, в данном случае угля.

Такой принцип работы буровой коронки позволяет снизить затраты на буровые работы благодаря уменьшению затрат на ведение работ по вмещающим породам и увеличению объемов бурения по полезному ископаемому и, самое главное, - обеспечить более эффективное удаление газа из пластов, т.е. повысить безопасность работ.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к коронкам для бурения скважин по угольным выбросоопасным пластам. Обеспечивает повышение эффективности работы коронки при бурении по перемежающимся породам, увеличение объемов бурения по полезному ископаемому, более эффективное удаление газа из пластов, повышение безопасности ведения работ. Коронка для бурения скважин включает полый корпус с радиальными каналами и пазами на наружной поверхности и эксцентрично установленные в них лопасти с оконтуривающими резцами и выступами, размещенными в радиальных каналах корпуса. Между дном пазов и обращенных к ним боковых поверхностей лопастей установлены упругие элементы, соединенные с корпусом или лопастями и выступающими над ними, при этом по первому варианту выступы лопастей выполнены конической формы с вершиной, расположенной со стороны оси коронки, а радиальные каналы корпуса - цилиндрической формы. По второму варианту выступы лопастей и радиальные каналы корпуса выполнены конической формы, причем вершина конического выступа лопастей расположена со стороны продольной оси коронки, а вершина конического канала корпуса расположена со стороны, противоположной продольной оси коронки. По третьему варианту выступы лопастей выполнены цилиндрической формы, а радиальные каналы корпуса - конической формы с вершиной, расположенной со стороны продольной оси коронки. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Коронка для бурения скважин в выбросоопасных пластах, включающая полый корпус с радиальными каналами и пазами на наружной поверхности и эксцентрично установленные в них лопасти с оконтуривающими резцами и выступами, размещенными в радиальных каналах корпуса, отличающаяся тем, что между дном пазов и обращенных к ним боковых поверхностей лопастей установлены упругие элементы, соединенные с корпусом или лопастями и выступающими над ними, при этом выступы лопастей выполнены конической формы с вершиной, расположенной со стороны оси коронки, а радиальные каналы корпуса - цилиндрической формы.

2. Коронка для бурения скважин в выбросоопасных пластах, включающая полый корпус с радиальными каналами и пазами на наружной поверхности и эксцентрично установленные в них лопасти с оконтуривающими резцами и выступами, размещенными в радиальных каналах корпуса, отличающаяся тем, что между дном пазов и обращенных к ним боковых поверхностей лопастей установлены упругие элементы, соединенные с корпусом или лопастями и выступающими над ними, при этом выступы лопастей и радиальные каналы корпуса выполнены конической формы, причем вершина конического выступа лопастей расположена со стороны продольной оси коронки, а вершина конического канала корпуса расположена со стороны, противоположной продольной оси коронки.

3. Коронка для бурения скважин в выбросоопасных пластах, включающая полый корпус с радиальными каналами и пазами на наружной поверхности и эксцентрично установленные в них лопасти с оконтуривающими резцами и выступами, размещенными в радиальных каналах корпуса, отличающаяся тем, что между дном пазов и обращенных к ним боковых поверхностей лопастей установлены упругие элементы, соединенные с корпусом или лопастями и выступающими над ними, при этом выступы лопастей выполнены цилиндрической формы, а радиальные каналы корпуса - конической формы с вершиной, расположенной со стороны продольной оси коронки.