Буровая коронка Российский патент 2020 года по МПК E21B10/48 

Изобретение относится к области создания бурового породоразрушающего инструмента для вращательного бурения скважин.

Известно колонковое шарошечное долото, состоящее из корпуса, на трех цапфах которого посредством подшипников смонтированы шарошки вооруженные твердосплавными зубками [RU №894170 от 30.12.1981, опубл. 05.01.1982].

Известно колонковое долото, содержащее корпус и шарошки, закрепленные в корпусе посредством расположенных тангенциально по отношению к окружности долота опорах, размещенных в плоскости, перпендикулярной к оси долота. [RU №2023852 от 29.11.1990, опубл. 30.11.1994].

Недостатком аналогов является сложность конструкции и низкий ресурс породоразрушающего инструмента из-за преждевременного выхода из строя опор вращающихся частей.

Наиболее близким техническим решением является конструкция буровой коронки, состоящей из корпуса с матрицей и породоразрушающие круглые резцы типа PDC, установленные в матрице с возможностью вращения вокруг своей оси [полож. Реш. От 19.08.19].

Недостатком данного технического решения является невозможность отбора проб керна большого диаметра из-за конструктивных особенностей коронки.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение ресурса и расширения области применения колонкового бурового породоразрушающего инструмента.

Указанный технический результат достигается тем, что в качестве породоразрушающих элементов используются внешние скважинообразующие и внутренние кернообразующие диски, армированные по периметру резцами PDC и установленные с возможностью вращения на осях, каждая из которых имеет форму равностороннего многоугольника с числом сторон, равных числу кернообразующих и скважинообразующих дисков.

Буровая коронка, включающая корпус с матрицей и породоразрушающие элементы в виде внешних скважинообразующих и внутренних кернообразующих дисков, установленных с возможностью вращения на осях, которые выполнены из круглого в поперечном сечении прутка, впрессованного в матрицу. При этом породоразрушающие диски равномерно по периметру армированы резцами PDC, а группы дисков установлены на осях, каждая из которых имеет форму равностороннего многоугольника с числом сторон, равных числу кернообразующих и скважинообразующих дисков.

Совокупность признаков заявляемого изобретения, а именно наличие двух групп дисков, армированных резцами PDC: внутренних кернообразующих и внешних скважинообразующих, каждая из которых установлена на впресованных в матрице осях в форме равностороннего многоугольника с числом сторон, равных числу кернообразующих и скважинообразующих дисков не обнаружены в известных технических решениях, что предполагает соответствие заявляемой буровой коронки критерию новизны.

Соответствие изобретательскому уровню подтверждается тем, что в качестве режущих элементов используются армированные резцами PDC скважинообразующие и кернообразующие диски, которые в процессе бурения осуществляют вращение вокруг оси буровой коронки и одновременно вращение вокруг своей оси, что приводит к возможности воздействия на породу последовательно всей периферией дисков, а форма осей в виде многоугольника повышает их прочность, что позволяет осуществлять работу коронки в условиях больших нагрузок.

В результате повышается ресурс бурового породоразрушающего инструмента при вращательном бурении за счет равномерного износа резцов породоразрушающих дисков, а использование двух групп (скважинообразующих и кернообразующих) породоразрушающих дисков армированных резцами PDC позволяет бурить скважины большого диаметра с отбором керна.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 показан продольный разрез заявляемой буровой коронки в работе;

на фиг. 2 показан вид с торца заявляемой буровой коронки.

На фиг. 1 и 2 обозначено:

1 - наружные скважинообразующие диски; 2 - внутренние кернообразующие диски; 3 - ось вращения наружных скважинообразующих дисков; 4 - ось вращения внутренних кернообразующий дисков; 5 - резцы PDC; 6 - керн; 7 - матрица.

Предлагаемая буровая коронка для вращательного бурения включает корпус с матрицей 7. В матрице 7 располагаются две оси вращения (3 и 4), которые имеют форму равностороннего многоугольника с числом сторон, равных числу кернообразующих 2 и скважинообразующих 1 дисков соответственно. Оси спекаются вместе с матрицей. На оси вращения 3 закреплены с возможностью вращения вокруг своей оси круглые скважинообразующие наружные диски 1, на оси 4 - кернообразующие внутренние диски 2. Наружные скважинообразующие 1 и внутренние кернообразующие 2 диски располагаться так, чтобы полностью перекрыть разрушаемую зону забоя (см. фиг. 2) и их число будет изменяться в зависимости от диаметра буровой коронки. Диски по периферии армированы резцами PDC. В зависимости от геологических условий применения буровой коронки, форма резцов может изменяться.

Применение в качестве режущих элементов дисков, по периферии армированных резцами PDC, позволяет осуществлять бурение большого диаметра, а наличие в конструкции буровой коронки кернообразующих дисков - отбор керна.

В процессе бурения диски, находящиеся на внутренней 4 и внешней 3 осях вращения, за счет крутящих нагрузок, прикладываемых к коронке, осуществляют вращение вокруг оси коронки. Скважинообразующие диски 1 обеспечивают заданный диаметр скважины. Кернообразующие диски 2 обеспечивают получение керна 6. С целью беспрепятственного вращения дисков, в местах их установки в матрице 7 проделаны окна 8 (фиг. 1). В результате продольного перемещения коронки, за счет сил трения и прижатия резцов PDC дисков 1 к стенкам скважины, а дисков 2 к керну 6, под действием крутящего момента происходит вращение всех резцов вокруг своей оси.

Осуществляя вращение вокруг своей оси, диски имеют возможность контактировать с породой всей режущей кромкой, таким образом, реализуется равномерное изнашивание всех резцов PDC, что повышает ресурс коронки при применении ее во вращательном бурении скважин. Использование в конструкции коронки осей в форме многоугольника позволяет (за счет повышенной прочности) применять в качестве режущих элементов двух групп дисков, резцы которых равномерно перекроют всю разрушаемую зону забоя, что позволяет осуществлять бурение скважин большого диаметра с отбором керна.

Изобретение относится к области создания бурового породоразрушающего инструмента для вращательного бурения скважин большого диаметра с отбором керна. Буровая коронка включает корпус с матрицей и породоразрушающие элементы в виде дисков: внешних скважинообразующих и внутренних кернообразующих, установленных с возможностью вращения на осях, которые выполнены из круглого в поперечном сечении прутка, впрессованного в матрицу. Породоразрушающие диски равномерно по периметру армированы резцами PDC и установлены на осях, каждая из которых имеет форму равностороннего многоугольника с числом сторон, равных числу кернообразующих и скважинообразующих дисков. Изобретение направлено на повышение ресурса и расширения области применения колонкового бурового породоразрушающего инструмента при вращательном бурении. 2 ил.

Буровая коронка, включающая корпус с матрицей и породоразрушающие элементы в виде дисков: внешних скважинообразующих и внутренних кернообразующих, установленных с возможностью вращения на осях, которые выполнены из круглого в поперечном сечении прутка, впрессованного в матрицу, отличающаяся тем, что породоразрушающие диски равномерно по периметру армированы резцами PDC и установлены на осях, каждая из которых имеет форму равностороннего многоугольника с числом сторон, равных числу кернообразующих и скважинообразующих дисков.