БУРОВОЕ ДОЛОТО С НЕПОДВИЖНЫМ ВООРУЖЕНИЕМ, ИМЕЮЩЕЕ КЕРНОПРИЕМНОЕ ГНЕЗДО С ВОГНУТЫМ КЕРНОРВАТЕЛЕМ Российский патент 2020 года по МПК E21B10/02 E21B10/42 E21B10/54 

ЕВРОПЕЙСКАЯ ПАТЕНТНАЯ ЗАЯВКА

ИЗОБРЕТАТЕЛИ: sebastien reboul, bruno cuillier, alfazazi dourfaye, gilles gallego

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область изобретения

[0001] Настоящее изобретение в общем относится к буровому долоту с неподвижным вооружением, имеющему керноприемное гнездо с вогнутым кернорвателем.

Описание известного уровня техники

[0002] Патент U.S. Pat. No. 5,655,614 раскрывает самоцентрирующееся буровое долото, включающее в себя головную часть, имеющую множество режущих элементов в виде поликристаллических алмазных штыревых вставок, расположенных в лопастях, которые выступают наружу от поверхности долота. По центру на головной части расположена выемка, образованная между смежными концами лопастей. Выемка включает в себя участки стенки, образованные концевыми участками лопастей. Выемка служит для размещения порции керна, которая образуется во время бурения долотом. Головная часть является сбалансированной для создания и передачи силы от назначенного стенового участка на порцию керна в выемке. По меньшей мере назначенный стеновой участок включает в себя имеющую низкое трение стойкую к абразивному износу поверхность. Выемка включает в себя жесткий элемент, проходящий наружу от головной части для уменьшения керна в выемке после контакта. Сила, передаваемая на порцию керна, обеспечивает приложение противодействующей силы керном на стеновой участок, которая удерживает долото на оси его вращения и, таким образом, предотвращает кружение.

[0003] Патент U.S. Pat. No. 8,820,441 раскрывает буровое долото, имеющее неподвижные штыревые вставки из поликристаллического алмаза, и применяемое для бурения ствола скважины с керновой тумбой в нем. Множество дополнительных штыревых вставок из поликристаллического алмаза установлены в куполе долота и применяются для концентрации напряжений в верхнем конце керновой тумбы для содействия подрубке керновой тумбы.

[0004] Патент U.S. Pat. No. 8,839,886 раскрывает буровое долото, выполненное для бурения шпуров или скважин в горной породе и включающее в себя множество лопастей, выполненных с выемкой по центру так, что лопасти режут керн между собой. Режущие элементы в выемке по центру выполнены с возможностью резать и удалять керн. Выемка по центру имеет первый диаметр на некоторой высоте от режущих элементов в выемке по центру и второй диаметр, меньше первого диаметра, так что напряжение, создаваемое горным давлением на керне снимается до резки режущими элементами в расположенной по центру выемке.

[0005] Патент U.S. Pat. No. 8,960,335 раскрывает долото для бурения скважин, имеющее переднюю поверхность с радиальными лопастями, имеющими режущие элементы, распределенные по передней поверхности. Пространство для образования керна расположено по центру передней поверхности. Предусмотрена выемка для отвода керна в направлении к периферии долота. По меньшей мере участок выемки расположен между смежными лопастями. Выемка ограничена двумя боковыми поверхностями и задней поверхностью, смещенной назад относительно передней поверхности, и выемка открыта в направлении противоположном задней поверхности. Долото можно применять в способах бурения скважин, и долото делает возможным быстрое бурение скважин значительной глубины в горной породе всех типов без риска застревания.

[0006] Патент U.S. Pat. No. 7,392,857 раскрывает буровое долото, включающее в себя ось вращения, корпус и рабочую поверхность. Корпус включает в себя проход текучей среды с первым седлом и в нем размещен элемент толкателя, по существу, коаксиальный с осью. Стопорный элемент установлен в проходе и имеет первую поверхность вблизи уплотнения. Элемент толкателя имеет вал между вдавливающим концом и клапанным участком. Клапанный участок имеет вторую поверхность вблизи уплотнения, расположенную смежно с первой поверхностью вблизи уплотнения и второе седло, расположенное смежно с первым седлом. Когда горная порода оказывает сильное сопротивление элементу толкателя, расстояние между уплотнительными поверхностями уменьшается. Данное обуславливает увеличение давления текучей среды в проходе и вдавливает вдавливающий конец вниз в пласт. Данное перемещение элемента толкателя сбрасывает увеличенное давление так, что порода толкает элемент толкателя назад, при этом создавая колебания элемента толкателя.

[0007] Патент U.S. Pat. No. 7,591,327 раскрывает способ бурения ствола скважины, включающий в себя этапы развертывания бурового долота, прикрепленного к бурильной колонне, в стволе скважины, буровое долото имеет аксиальный элемент толкателя с дальним концом, выступающим за рабочую поверхность бурового долота; вход в контакт дальнего конца элемента толкателя с упором в породу так, что порода прикладывает реактивную силу на элемент толкателя, когда бурильная колонна вращается; и приложения силы на элемент толкателя, которая противодействует реактивной силе так, что элемент толкателя вибрирует и передает колебания резонансной частоты в пласт.

[0008] Патент U.S. Pat. No. 7,641,002 раскрывает лопастное долото вращательного бурения, имеющее корпус между хвостовиком и рабочей поверхностью. Рабочая поверхность имеет множество лопастей, сходящихся в одной точке в направлении к центру рабочей поверхности и расходящихся в направлении к калибрующей рабочей поверхности. Часть из карбида неподвижно закреплена на рабочей поверхности и установлена в пазу, расположенном в обратном конусе рабочей поверхности. Часть из карбида имеет дальний конец, открытый воздействию, в рабочей поверхности.

[0009] Патент U.S. Pat. No. 7,694,756 раскрывает буровое долото, имеющее корпус долота, между рабочей поверхностью и хвостовиком, приспособленным для соединение со скважинной бурильной колонной. Рабочая поверхность имеет по меньшей мере три фиксированных лопасти, сходящихся в одной точке в направлении к центру рабочей поверхности, и расходящихся в направлении к калибрующей части долота, по меньшей мере одна лопасть имеет зону смежную с центром рабочей поверхности. Коническая зона увеличивается по высоте от центра рабочей поверхности и в направлении к носовому участку по меньшей мере одной лопасти. Выполнено отверстие в рабочей поверхности по центру долота вдоль оси вращения бурового долота, отверстие ведет в камеру по меньшей мере с одной стенкой. Вдавливающий элемент расположен в отверстии и проходит от него, является, по существу, коаксиальным с осью вращения, и неподвижно закреплен на стенке камеры.

[0010] Патент U.S. Pat. No. 8,020,471 раскрывает буровое долото, имеющее корпус между хвостовиком и рабочей поверхностью, рабочая поверхность включает в себя множество лопастей, выполненных на рабочей поверхности и выступающих наружу от корпуса долота. Каждая лопасть включает в себя по меньшей мере один режущий элемент. Буровое долото также имеет элемент толкателя коаксиальный с осью вращения и выступающийй из отверстия, выполненного в рабочей поверхности. Участок элемента толкателя снабжен защитным покрытием.

[0011] Патент U.S. Pat. No. 8,820,440 раскрывает скважинную компоновку управления направлением движения для наклонно-направленного бурения, включающую в себя внешнее долото, имеющее канал и внешнюю площадь вооружения и внутреннее долото, имеющее внутреннюю площадь вооружения, и соединенные с валом, установленным в стволе. По меньшей мере один смещающий механизм установлен вокруг вала. По меньшей мере один канал текучей среды расположен во внешнем долоте и перенаправляет текучую среду по меньшей мере в один смещающий механизм, обуславливая отталкивание вала по меньшей мере одним смещающим механизмом и смещение оси внутреннего долота относительно к оси внешнего долота.

[0012] Патент U.S. Pat. No. 8,130,117 раскрывает скважинное буровое долото с корпусом между хвостовиком и рабочей поверхностью. От рабочей поверхности выступает износостойкий электрический излучатель, электрически изолированный от корпуса бурового долота. Износостойкий электроводный приемник, также электрически изолированный от корпуса долота, может быть соединен с компонентом колонны инструмента. Рабочая поверхность может также иметь по меньшей мере два износостойких электрода, установленных между излучателем и приемником, которые выполнены с возможностью измерeния электрического потенциала в пласте.

[0013] Патент U.S. Pat. No. 7,661,487 раскрывает скважинный ударный инструмент, включающий в себя внутреннюю камеру и поршневой элемент, установленный с возможностью скольжения во внутренней камере с созданием двух камер повышенного давления с каждой стороны. Поршневой элемент может скользить вперед и назад во внутренней камере, когда буровой раствор направляется в одну из камер повышенного давления. Впускные каналы подают буровой раствор в камеры повышенного давления, и выходные отверстия выпускают текучую среду из камер. Выпускное отверстие обеспечивает дополнительный выпуск бурового раствора из внутренней камеры. Давление, поддерживаемое в каждой из камер повышенного давления, можно регулировать с помощью размера выходных отверстий и выпускных отверстий. В различных вариантах осуществления ударный инструмент может образовывать скважинный ударный блок или вибратор.

[0014] Патент U.S. Pat. No. 8,191,656 раскрывает вооружение, выполненное с алмазной рабочей плоскостью из тонкого слоя твердосплавной наплавки из поликристаллического алмаза, связанного с поддерживающим слоем из цементированного карбида вольфрама. Поверхность алмазной рабочей плоскости включает в себя углубление, криволинейной формы, в котором по меньшей мере участок поверхности по центру вооружения является выемкой относительно по меньшей мере некоторого участка поверхности, расположенного по периметру вооружения. Данная вогнутая криволинейная форма образована в самой алмазной рабочей плоскости так, что алмазный рабочая плоскость имеет изменяющуюся толщину в зависимости от реализованного углубления.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] Настоящее изобретение в общем относится к буровому долоту с неподвижным вооружением, имеющему керноприемное гнездо с вогнутым кернорвателем. В одном варианте осуществления буровое долото включает в себя хвостовик, имеющий резьбовую присоединительную деталь, выполненную на его верхнем конце; корпус долота, закрепленный на нижнем конце хвостовика и имеющий напорную камеру; калибрующую часть, образующую наружный участок бурового долота; и режущую поверхность, образующую нижний конец бурового долота. Режущая поверхность включает в себя: керноприемное гнездо, выполненное по центру режущей поверхности с функциональной возможностью приема керна породы, и включающее в себя: вогнутый кернорватель, закрепленный на нижней части корпуса долота; и окно промывки керна, проходящее из напорной камеры через нижнюю часть корпуса долота и функционально выполненное для выпуска бурового раствора на керн и кернорватель; множество лопастей, выступающих от нижней части корпуса долота и проходящих от периферии керноприемного гнезда до калибрующей части; и множество передних режущих элементов, установленных вдоль каждой лопасти.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0016] Для обеспечения детального понимания указанных выше признаков настоящего изобретения более конкретное описание изобретения, сущность которого кратко изложена выше, можно получить в приведенном описании вариантов осуществления, некоторые из которых показаны на прилагаемых чертежах. Следует отметить, вместе с тем, что прилагаемые чертежи показывают только обычные варианты осуществления данного изобретения и поэтому не считаются ограничивающими его объем, поскольку изобретение допускает другие равно эффективные варианты осуществления.

[0017] На фиг. 1 показано бурение ствола скважины буровым долотом с кернорвателем, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0018] На фиг. 2A, 2B и 3A-3C показано буровое долото с кернорвателем сцепленным с керном. На фиг. 3D показан угол отклонения кернорвателя.

[0019] На фиг. 4A показана режущая поверхность бурового долота. На фиг. 4B показано керноприемное гнездо бурового долота.

[0020] На фиг. 5A и 5B показан кернорватель бурового долота.

[0021] На фиг. 6 показано альтернативное буровое долото, имеющее гнездо с двумя режущими элементами, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0022] На фиг. 1 показано бурение ствола 1 скважины буровым долотом 2 с кернорвателем 3, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Буровое долото 2 может быть собрано, как часть компоновки низа бурильной колонны (КНБК) 4. КНБК 4 может быть соединена с нижней частью трубной колонны 5, такой как бурильная труба или гибкая насосно-компрессорная труба, и развернута в ствол 1 скважины с созданием бурильной колонны. КНБК 4 может дополнительно включать в себя одну или несколько утяжеленных бурильных труб 6, соединенных с буровым долотом 2, например, резьбовыми замками. Буровое долото 2 можно вращать, например, посредством вращения бурильной колонны с буровой установки (не показано) и/или буровым забойным двигателем (не показано) КНБК 4, когда буровой раствор 7, такой как промывочный раствор, подается насосом вниз по бурильной колонне. Вес бурильной колонны может прикладываться на буровое долото 2. Буровой раствор 7 может выпускаться буровым долотом 2 и уносить выбуренную породу вверх в кольцевом пространстве 8, образованном между бурильной колонной и стволом 1 скважины и/или между бурильной колонной и обсадной колонной и/или колонной 9 хвостовика. Когда бурят ствол 1, образуется цилиндрический керн 10 породы, который принимается центральной частью бурового долота 2. Верх керна 10 истирается и дробится кернорвателем 3, и выбуренная порода керна также уносится вверх в кольцевом пространстве 8 с помощью выпускаемого бурового раствора 7. Буровой раствор и выбуренная порода вместе называются шламом 11.

[0023] На фиг. 2A, 2B и 3A-3C показано буровое долото 2 с кернорвателем 3, сцепленным с керном 10. На фиг. 3D показан угол 26 отклонения кернорвателя 3. На фиг. 4A показана режущая поверхность бурового долота 2. На фиг. 4B показано керноприемное гнездо бурового долота 2. Буровое долото 2 может включать в себя корпус 12 долота, хвостовик 13, режущую поверхность и калибрующую часть. Хвостовик 13 может быть трубчатым и включать в себя верхнюю деталь и нижнюю деталь, соединенную с верхней деталью, например, резьбовым соединением, скрепленным сваркой. Корпус 12 долота может быть выполнен из композитного материала, такого как керамический и/или металлокерамический корпусной порошок пропитанный металлическим связующим. Корпус 12 долота может быть установлен на нижней детали хвостовика во время его отливки. Хвостовик 13 может быть выполнен из металла или сплава, такого как сталь, и иметь соединение, такое как резьбовой ниппель, выполненный на его верхнем конце для соединения бурового долота 2 с утяжеленной бурильной трубой 6. Хвостовик 13 может иметь канал потока, выполненный сквозным, и канал потока может проходить в корпус 12 долота до его напорной камеры. Режущая поверхность может образовывать нижний конец бурового долота 2, и калибрующая часть может образовывать его наружный участок.

[0024] Альтернативно, корпус 12 долота может быть металлическим, например, выполненным из стали, и может быть снабжен твердосплавными наплавками. Металлический корпус долота может быть соединен с модифицированным хвостовиком резьбовыми замками и затем скреплен сваркой.

[0025] Режущая поверхность может включать в себя одну или несколько (показано три) основных лопастей 14p, одну или несколько (показано четыре) вспомогательных лопастей 14s, каналы текучей среды, образованные между лопастями, передние режущие элементы 15a, вспомогательные режущие элементы 15b, и керноприемное гнездо 16. Керноприемное гнездо 16 может являться зоной без лопастей, выполненной по центру 17 режущей поверхности. Керноприемное гнездо 16 выполняют с возможностью приема керна 10, с диаметром, соствляющим от четырех до семнадцати процентов наружного диаметра бурового долота 2. Диаметр керна 10 можно регулировать позиционированием самого ближнего к оси элемента 15n из передних режущих элементов 15a.

[0026] Керноприемное гнездо 16 может быть образовано между внутренними концами основных лопастей 14p и включать в себя кернорватель 3 и окно 18 промывки керна. Кернорватель 3 может быть закреплен в гнезде, выполненном в нижней части корпуса 12 долота, например с помощью пайки тугоплавким припоем. Окно 18 промывки керна может быть выполнено в корпусе 12 долота и может проходить от напорной камеры и через нижнюю часть корпуса долота для выпуска бурового раствора на керн 10 и кернорватель 3, при этом содействуя разрушению керна кернорвателем и промывке выбуренной породы от него. Окно 18 промывки керна может включать в себя сопло (не показано), закрепленное на корпусе 12 долота или быть бессопловым (показано). Диаметр кернорвателя 3 может быть выбран таким и кернорвателю может быть придан такой наклон 26 относительно продольной осевой линии 17 бурового долота 2, что его режущая пластина 3t перекрывает участок диаметра керна, такой как в пределах между четвертью и половиной диаметра керна, при этом обеспечивая полное его разрушения, когда кернорватель вращается с буровым долотом 2. Угол 26 отклонения может иметь величину от десяти до пятидесяти градусов. Диаметр кернорвателя 3 может иметь величину между одной второй и тремя вторыми диаметра керна 10. Кернорватель 3 может быть немного смещен от центра 17 режущей поверхности так, что низ режущей пластины 3t является смежным с наружной поверхностью керна 10 и/или кромка гнезда кернорвателя может пересекать центр 17 режущей поверхности. Керноприемное гнездо 16 может быть в сообщении текучей средой с каналами текучей среды. Низ кернорвателя 3 может быть притоплен относительно низа основных лопастей 14p и может быть значительно притоплен, например так, например притоплен относительно средней линии основных лопастей.

[0027] Лопасти 14p,s могут быть расположены вокруг режущей поверхности и каждая лопасть может быть выполнена в процессе литья корпуса 12 долота и может выступать от нижней части корпуса долота. Основные лопасти 14p могут каждая проходить от периферии керноприемного гнезда 16 до калибрующей части. Одно или несколько (показано семь) промывочных отверстий лопастей могут быть выполнены в корпусе 12 долота и каждое промывочное отверстие лопасти может проходить от напорной камеры и через нижнюю часть корпуса долота до выпуска бурового раствора по каналам текучей среды. Сопло 19 может быть расположено в каждом промывочном отверстии лопасти и прикреплено к корпусу 12 долота. Внутренняя группа из одного или нескольких (показано три) промывочных отверстий лопастей может быть расположены смежно с соответствующими внутренними концами основных лопастей 14p. Вспомогательные лопасти 14s могут проходить от места на режущей поверхности смежного с внутренней группой промывочных отверстий лопастей до калибрующей части. Каждая лопасть 14p,s может проходить в общем радиально от режущей поверхности до калибрующей части с небольшой спиральной кривизной.

[0028] Основание каждой лопасти 14p,s и средняя часть каждой лопасти могут быть выполнены из одного материала с корпусом 12 долота. Нижний венец 20 каждой лопасти 14p,s может быть импрегнирован сверхтвердым материалом, таким как алмаз, для улучшения абразивной стойкости. Передние режущие элементы 15а могут быть установлены в гнездах, выполненных по передним кромкам лопастей 14p,s, например с помощью пайки тугоплавким припоем. Вспомогательные режущие элементы 15b могут быть установлены в гнездах, выполненных по нижним частям лопастей 14p,s, например с помощью пайки тугоплавким припоем. Каждый вспомогательный режущий элемент 15b может быть совмещен по оси с соответствующим передним режущим элементом 15a или немного смещен от него. Вспомогательные режущие элементы 15b могут доходить или не доходить до калибрующей части. Каждый режущий элемент 15a,b может включать в себя сверхтвердую режущую пластину, такую как из поликристаллического алмаза, прикрепленного к твердой подложке, такой как металлокерамика, при этом образуя штыревую вставку, такую как поликристаллическая алмазная вставка штыревого долота. Самое ближнее к осевой линии гнездо или пара гнезд каждой основной лопасти 14p в ее нижней части может иметь износостойкие части 21 вместо вспомогательных режущих элементов 15b. Каждая износостойкая часть 21 может быть импрегнирована сверхтвердым материалом, таким как алмаз, для улучшения абразивной стойкости.

[0029] Калибрующая часть может включать в себя множество калибрующих накладок 22 и каналов для выноса бурового шлама, выполненных между калибрующими накладками. Каналы для выноса бурового шлама могут располагаться в сообщении текучей средой с каналами текучей среды, выполненными между лопастями 14p,s. Калибрующие накладки 22 могут быть расположены вокруг калибрующей части и каждая накладка может быть выполнена в процессе литья корпуса 12 долота и может выступать от наружного участка корпуса долота. Каждая калибрующая накладка 22 может быть выполнена из одного материала с корпусом долота, и каждая калибрующая накладка может быть выполнена интегрально с соответствующей лопастью 14p,s.

[0030] На фиг. 5A и 5B показан кернорватель 3. Кернорватель 3 может включать в себя вогнутую режущую пластину 3t, прикрепленную к цилиндрической подложке 3s. Вогнутая режущая пластина 3t может являться круговой, и подложка 3s может являться цилиндром круглого сечения. Режущая пластина 3t может быть выполнена из сверхтвердого материала, такого как поликристаллический алмаз, прикрепленного к твердой подложке, например металлокерамической, при этом образуется вставка в виде штыря, такая как поликристаллическая алмазная вставка для штыревого долота. Металлокерамика может являться цементированным карбидом, таким как кобальт (или металл VIII группы)-карбид вольфрама. Режущая пластина 3t может иметь стык 23 с подложкой 3s и режущую поверхность 24 противоположную стыку. Режущая поверхность 24 может иметь наружную скошенную кромку 24e, планарную кольцевую поверхность 24r смежную со скошенной кромкой, коническую поверхность 24n смежную с кольцевой поверхностью и центрирующую лунку 24c смежную с конической поверхностью 24c. Стык 23 может иметь планарную наружную кольцевую поверхность 23r и внутреннюю параболическую поверхность 23p. Толщина режущей пластины 3t может быть минимальной на лунке 24c и увеличиваться в направлении наружу от нее до достижения максимальной величины на кольцевой поверхности 23r. Глубина 25 углубления может иметь величину, составляющую от четырех процентов до восемнадцати процентов диаметра кернорвателя 3.

[0031] Альтернативно, каждая, режущая пластина 3t и подложка 3s могут быть эллиптическими.

[0032] Производительность резания может являться проблематичной на центре долота с неподвижным вооружением вследствие низкой линейной скорости. Предпочтительно, вогнутый кернорватель 3 должен плавно разрушать керн 10, используя как срезающие силы, так и боковые силы для разламывания кернa на части и его дробления. Данное породоразрушение двойного действия превосходит любое из решений существующей техники, рассмотренных выше. Также, для ясности, хотя керн 10 создается во время бурения, буровое долото 2 не является колонковым долотом, поскольку керн разрушается кернорвателем 3 и выбуренная порода из него вымывается вдоль каналов текучей среды и каналов для выноса бурового шлама.

[0033] На фиг. 6 показано альтернативное буровое долото 27, имеющее гнездо 27r с двумя режущими элементами, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Альтернативное буровое долото 27 может быть аналогичным буровому долоту 2, отличаясь только гнездом 27r с двумя режущими элементами вместо керноприемного гнезда 16 и модифицированным корпусом 27b долота для размещения гнезда с двумя режущими элементами. Гнездо 27r с двумя режущими элементами может включать в себя наружный кернорватель 28o, внутренний кернорватель 28n и окно промывки керна (не показано). Каждый кернорватель 28n,o может быть аналогичным кернорвателю 3. Каждый кернорватель 28n,o может быть установлен в соответствующем гнезде, выполненном в нижней части модифицированного корпуса 27b долота. Кернорватели 28n,o могут быть повернуты под углом друг к другу относительно альтернативного керноприемного гнезда 27r, например на угол от тридцати до ста восьмидесяти градусов. Низ каждого кернорвателя 28n,o может быть притоплен относительно низа основных лопастей (не показано). Наружный кернорватель 28o может выступать от низа модифицированного корпуса 27b долота на высоту больше высоты, на которую внутренний кернорватель 28n выступает от низа модифицированного корпуса долота. Режущая пластина наружного кернорвателя 28o может перекрываться с наружным участком керна 10 и режущая пластина внутреннего кернорвателя 28n может перекрываться с внутренним участком керна так, что керн отрывается в две стадии. Двухстадийный отрыв может придавать керну 10 форму с расположением слоями в альтернативном керноприемном гнезде 27r.

[0034] Альтернативно, альтернативное буровое долото 27 может иметь больше двух кернорвателей 28n,o, например, число кернорвателей больше или равное числу основных лопастей, например три или больше или равное общему числу лопастей (основных+вспомогательных), например, семь.

[0035] Выше приведены варианты осуществления настоящего изобретения, однако другие и дополнительные варианты осуществления изобретенияe могут быть разработаны без отхода от его базового объема, и объем изобретения определен следующей формулой изобретения.

Группа изобретений относится к буровому долоту и способу бурения ствола скважины с помощью него. Буровое долото содержит хвостовик, имеющий резьбовую присоединительную деталь, выполненную на его верхнем конце, корпус долота, закрепленный на нижнем конце хвостовика и имеющий напорную камеру, калибрующую часть, образующую наружный участок бурового долота, и режущую поверхность, образующую нижний конец бурового долота. Режущая часть содержит керноприемное гнездо, выполненное по центру режущей поверхности с функциональной возможностью приема керна породы, множество лопастей, выступающих от нижней части корпуса долота и проходящих от периферии керноприемного гнезда до калибрующей части, и множество передних режущих элементов, установленных вдоль каждой лопасти. Керноприемное гнездо содержит вогнутый кернорватель, закрепленный на нижней части корпуса долота, и окно промывки керна, проходящее из напорной камеры через нижнюю часть корпуса долота и выполненное с возможностью выпуска бурового раствора на керн и вогнутый кернорватель. Вогнутый кернорватель установлен в гнезде кернорвателя, сформированном в нижней части корпуса долота. Кромка гнезда кернорвателя пересекает центр режущей поверхности. Технический результат заключается в повышении производительности резания в центре долота, используя как срезающие силы, так и боковые силы для разламывания керна на части и его дробления. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Буровое долото, содержащее:

хвостовик, имеющий резьбовую присоединительную деталь, выполненную на его верхнем конце;

корпус долота, закрепленный на нижнем конце хвостовика и имеющий напорную камеру;

калибрующую часть, образующую наружный участок бурового долота; и

режущую поверхность, образующую нижний конец бурового долота и содержащую:

керноприемное гнездо, выполненное по центру режущей поверхности с функциональной возможностью приема керна породы и содержащее:

вогнутый кернорватель, закрепленный на нижней части корпуса долота; и

окно промывки керна, проходящее из напорной камеры через нижнюю часть корпуса долота и выполненное с возможностью выпуска бурового раствора на керн и вогнутый кернорватель;

множество лопастей, выступающих от нижней части корпуса долота и проходящих от периферии керноприемного гнезда до калибрующей части; и

множество передних режущих элементов, установленных вдоль каждой лопасти,

при этом вогнутый кернорватель установлен в гнезде кернорвателя, сформированном в нижней части корпуса долота, при этом кромка гнезда кернорвателя пересекает центр режущей поверхности.

2. Долото по п. 1, в котором ближайший к центральной осевой линии из передних режущих элементов позиционирован так, что диаметр керна составляет от четырех до семнадцати процентов наружного диаметра бурового долота.

3. Долото по любому предыдущему пункту, в котором вогнутый кернорватель перекрывается с частью диаметра керна, составляющей между одной четвертой и одной второй диаметра.

4. Долото по любому предыдущему пункту, в котором вогнутый кернорватель наклонен относительно центральной осевой линии бурового долота на угол, имеющий величину от десяти до пятидесяти градусов.

5. Долото по любому предыдущему пункту, в котором диаметр вогнутого кернорвателя имеет величину от одной второй до трех вторых диаметра керна.

6. Долото по любому предыдущему пункту, в котором низ вогнутого кернорвателя притоплен относительно средней линии лопастей.

7. Долото по любому предыдущему пункту, в котором глубина вогнутого углубления составляет от четырех процентов до восемнадцати процентов диаметра вогнутого кернорвателя.

8. Долото по любому предыдущему пункту, в котором буровое долото содержит только один вогнутый кернорватель.

9. Долото по любому из пп. 1-7, в котором

кернорватель является первым кернорвателем, и

долото дополнительно содержит второй вогнутый кернорватель, закрепленный на нижней части корпуса долота.

10. Долото по п. 9, в котором кернорватели повернуты под углом друг к другу вокруг керноприемного гнезда, составляющим от тридцати и до ста восьмидесяти градусов.

11. Долото по п. 9, в котором

первый кернорватель является внутренним кернорвателем,

второй кернорватель является наружным кернорвателем,

низ каждого кернорвателя притоплен относительно низа лопастей,

наружный кернорватель проходит от нижней части корпуса долота на высоте больше высоты, на которую внутренний кернорватель проходит от нижней части корпуса долота, и

режущая пластина наружного кернорвателя перекрывается с наружным участком керна, и режущая пластина внутреннего кернорвателя перекрывается с внутренним участком керна так, что кернорватели выполнены с возможностью отрыва керна в две стадии.

12. Долото по любому из пп. 1-7 и 9-11, в котором

долото имеет по меньшей мере три лопасти, и

долото имеет некоторое число вогнутых режущих элементов, которое больше или равно числу лопастей.

13. Долото по любому предыдущему пункту, в котором корпус долота выполнен из керамики и/или металлокерамического порошка, пропитываемого металлическим связующим.

14. Долото по любому предыдущему пункту, в котором

нижние законцовки лопастей импрегнированы сверхтвердым материалом, и

долото дополнительно содержит один или несколько сверхтвердых износостойких элементов, установленных на нижней части каждой лопасти смежно с ее внутренним концом.

15. Способ бурения ствола скважины с применением бурового долота по любому предыдущему пункту, содержащий:

соединение бурового долота с низом трубной колонны, при этом образуется бурильная колонна;

спуск бурильной колонны в ствол скважины до расположения бурового долота вблизи его дна;

вращение бурового долота и нагнетание бурового раствора через бурильную колонну; и

приложение осевой нагрузки на буровое долото,

при этом вогнутый кернорватель плавно разрушает керн, применяя как срезающие силы, так и боковые силы для разламывания керна на части и дробления керна.