БУРОВАЯ КОРОНКА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2013 года по МПК E21B10/48 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам, предназначенным для бурения скважин с отбором керна.

Известна буровая коронка, включающая корпус с породоразрушающими вставками, состоящими из опорной пластины, основных, керно- и скважинообразующих резцов со ступенчатым расположением и со смещением основных и керно- и скважинообразующих резцов в радиальной плоскости (см. авт. св. СССР №530941, кл. Е21В 10/02, 1976 г.).

К недостаткам данной коронки следует отнести сложность монтажа вставок в гнездах корпуса, что неминуемо снижает качество изделий и снижает их технико-экономические показатели.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая короночное кольцо, торец которого разделен промывочными пазами на секторы, армированные твердосплавными вставками, калибрующие лезвия которых расположены по внутреннему и внешнему радиусам коронки (см. Корнилов И.И. и др. Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин: справочник. М., Недра, 1979, 359 с., с.220, рис.IV.15).

Недостатком этой коронки является сравнительно малая эффективность в работе, связанная с быстрым выходом керно- и скважинообразующих вставок из строя из-за сильного перегрева их в процессе работы.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки путем лучшего охлаждения вставок и создания более благоприятных условий работы для керно- и скважинообразующих вставок.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в буровой коронке, содержащей короночное кольцо, торец которого разделен промывочными пазами на секторы, армированные твердосплавными вставками, калибрующие лезвия которых расположены по внутреннему и внешнему радиусам коронки, согласно изобретению скважино- и кернокалибрующие лезвия вставок в плане имеют пилообразную форму с не менее чем двумя выступами, оси симметрии которых пересекаются в точке, расположенной за наружной поверхностью коронки.

По второму варианту указанный технический результат достигается тем, что в буровой коронке, содержащей короночное кольцо, торец которого разделен промывочными пазами на секторы, армированные спаренными твердосплавными вставками, калибрующие лезвия которых расположены по внутреннему и внешнему радиусам коронки, согласно изобретению скважино- и кернокалибрующие лезвия вставок в плане имеют пилообразную форму, при этом вершины пилообразных выступов у спаренных вставок направлены в противоположные стороны, причем у опережающих по ходу вращения коронки вставок вершины выступов направлены в сторону, противоположную направлению вращения коронки.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид коронки в продольном разрезе; на фиг.2 и 3 - вид коронки со стороны рабочего торца в двух вариантах; на фиг.4 и 5 - вид сбоку породоразрушающих вставок в двух вариантах в увеличенном масштабе.

Буровая коронка включает короночное кольцо 1 с присоединительной резьбой 2, промывочными пазами 3, разделяющими торец коронки на секторы 4, армированные скважино -и кернообразующими вставками 5 и 6, калибрующие лезвия которых расположены по внутреннему и внешнему радиусам коронки. Между скважино- и кернообразующими вставками на отдельных секторах размещены породоразрушающие вставки 7, лезвия которых расположены под углом к радиусу коронки. По первому варианту все вставки 5, 6 и 7 расположены на отдельных секторах 4. При этом скважино- и кернокалибрующие лезвия вставок 5 и 6 в плане имеют пилообразную форму с не менее чем двумя выступами 8, оси симметрии которых пересекаются в точке А, смещенной относительно радиальной плоскости на величину - L в сторону, противоположную направлению вращения коронки. По второму варианту скважино- и кернокалибрующие вставки 5 и 6 расположены на секторах 4 попарно, а лезвия их в плане имеют пилообразную форму. При этом вершины 9 и 10 пилообразных выступов у спаренных вставок направлены в противоположные стороны. Причем у опережающих по ходу вращения коронки вставок вершины 9 выступов направлены в сторону, противоположную направлению вращения коронки, а у рядом расположенных вставок вершины 10 выступов направлены в сторону вращения коронки. Такая схема расположения вершин вставок обеспечивает разрушение породы в режуще-истирающем режиме вставками с вершинами 9 и скалывающем режиме вставками с вершинами 10, работающими в зоне, предварительно ослабленной вершинами 9, расположенными с опережением относительно вершин 10.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента скважино- и кернообразующие вставки 5 и 6 образуют две кольцевые канавки, целики между которыми разрушаются наклонно расположенными лезвиями породоразрушающих вставок 7. Разрушенная порода выносится с забоя на поверхность промывочной жидкостью, прокачиваемой насосами через бурильную колонну и короночное кольцо 1. Благодаря наклонному положению лезвий породоразрушающих вставок 7 разрушение целиков происходит при наличии нескольких обнаженных плоскостей, что снижает энергоемкость процесса разрушения. Этому способствует также выполнение скважино- и кернообразующих вставок 5 и 7 в плане с пилообразными выступами 8, 9 и 10, впадины 11 между которыми с одной стороны обеспечивают свободный проход промывочной жидкости между выступами и тем самым улучшают охлаждению вставок 5 и 6, предохраняя их от перегрева. С другой стороны, благодаря выполнению выступов вставок 5 и 6 с различным углом наклона относительно радиальной плоскости, выступы 9 и 10 оказывают разное воздействие на породу. Вершины 9 опережающих выступов создают зону предразрушения, а замыкающие вершины 10 выступов подчищают ослабленную породу и обеспечивают получение скважины заданного диаметра.

Все это способствует повышению эффективности работы коронки путем лучшего охлаждения вставок и создания более благоприятных условий работы для скважино- и кернообразующих вставок.

Применение предложенной коронки позволит значительно повысить эффективность ее работы благодаря улучшению очистки забоя скважины от шлама, что уменьшает повторное измельчение шлама, и более эффективному охлаждению резцов, что повышает их стойкость.

Группа изобретений относится к коронкам, предназначенным для бурения скважин с отбором керна. Обеспечивает повышение эффективности работы коронки, улучшение охлаждения вставок, создание благоприятных условий работы для керно- и скважинообразующих вставок. По первому варианту буровая коронка содержит короночное кольцо, торец которого разделен промывочными пазами на секторы, армированные скважино- и кернообразующими вставками, калибрующие лезвия которых расположены по внутреннему и внешнему радиусам коронки, причем скважино- и кернокалибрующие лезвия вставок в плане имеют пилообразную форму с не менее чем двумя выступами, оси симметрии которых пересекаются в точке, расположенной за наружной поверхностью коронки и смещенной относительно радиальной плоскости в сторону, противоположную направлению вращения коронки. По второму варианту буровая коронка содержит короночное кольцо, торец которого разделен промывочными пазами на секторы, армированные спаренными скважино- и кернообразующими вставками, калибрующие лезвия которых расположены по внутреннему и внешнему радиусам коронки, причем скважино- и кернокалибрующие лезвия вставок в плане имеют пилообразную форму, при этом вершины пилообразных выступов у спаренных вставок направлены в противоположные стороны, причем у опережающих по ходу вращения коронки вставок вершины выступов направлены в сторону, противоположную направлению вращения коронки. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Буровая коронка, содержащая короночное кольцо, торец которого разделен промывочными пазами на секторы, армированные скважино- и кернообразующими вставками, калибрующие лезвия которых расположены по внутреннему и внешнему радиусам коронки, отличающаяся тем, что скважино- и кернокалибрующие лезвия вставок в плане имеют пилообразную форму с не менее чем двумя выступами, оси симметрии которых пересекаются в точке, расположенной за наружной поверхностью коронки и смещенной относительно радиальной плоскости в сторону, противоположную направлению вращения коронки.

2. Буровая коронка, содержащая короночное кольцо, торец которого разделен промывочными пазами на секторы, армированные спаренными скважино- и кернообразующими вставками, калибрующие лезвия которых расположены по внутреннему и внешнему радиусам коронки, отличающаяся тем, что скважино- и кернокалибрующие лезвия вставок в плане имеют пилообразную форму, при этом вершины пилообразных выступов у спаренных вставок направлены в противоположные стороны, причем у опережающих по ходу вращения коронки вставок вершины выступов направлены в сторону, противоположную направлению вращения коронки.