Буровая коронка Советский патент 1983 года по МПК E21B10/04 

а

4 Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения скважин большого диаметра с отбором керна при проведении геологоразведочных работ на многолетнемерзлых россыпных месторождениях. Известен колонковый бур для проходки шурфов и скважин большого диаметра, включаюший корпус, к которому в нижней части прикреплены пневмоударники с рабочими коронками, а внутри корпуса помещена керноприемная труба, состоящая из двух створок с жестко прикрепленными направляющими, между которыми помещены Дуго.образные выдвижные элементы с резцами. Каждый выдвижной элемент шарнир соединен с продольным штоком дополнительных пневмоударников. В нижней части керноприемника, в каждой из ее сторон, прорезана фигурная щель, в которую при подрезке керна входит дугообразный элемент 1. Недостатками колонкового бура являются сложность конструкции воздухораспределительной системы, снижающая надежность его работы, неопределенность времени включения механизма подрезки и, следовательно, возможность преждевременной подрезки керна при неполном заполнении керноподъемника, а также сложность извлечения керна из керноподъемника в случае его заклинивания в последнем. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая корпус с армированным торцом и размещенные внутри корпуса винтовые лопасти с радиальными рыхлителями и дугообразными внутренними кромками, радиусы которых смещены относительно оси корпуса 2. При бурении этой коронкой в мерзлых крупнообломочных грунтах между внутренними поверхностями радиальных рыхлителей образуется керн, который либо обламывается при бурении за счет радиальных перемещений коронки, происходящих при контакте вращающейся коронки с галечником стенок скважины, либо остается прикрепленным к забойной части скважины и его приходится обламывать различными известными способами. Все это ведет к снижению выхода керна. Целью изобретения является повыщение выхода керна путем обеспечения надежности его срыва непосредственно у забоя скважины при реверсе. Эта цель достигается тем, что буровая коронка, содержащая корпус с армированным торцом и размещенные внутри корпуса винтовые лопасти с радиальными рыхлителями и дугообразными внутренними кромками, радиусы которых смещены относительно оси корпуса, снабжена вертикальными сегментообразными полками, которые совмещены с внутренней кромкой винтовых лопастей и жестко связаны с ними. При этом вертикальные сегментообразные полки выполнены с выступами на внутренней поверхности. На фиг. 1 изображена буровая коронка, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Коронка содержит корпус 1 с винтовыми лопастями 2 на внутренней поверхности и породоразрущающими элементами 3 на торце. В нижней части коронки установлены вертикальные сегментообразные полки 4, жестко связанные с радиальными рыхлителями 5 и совмещенные с внутренней дугообразной кромкой лопасти 2. Центр радиуса дуг вертикальных полок смещен относительно оси корпуса 1 на величину Е, которая в зависимости от разбуриваемых пород имеет разное значение и определяется по , 2 где D - минимальное расстояние между вертикальными полками 4, соответствующее диаметру образующегося керна; сИ- угол трения материала полки 4 о грунт. Для обеспечения заклинивания керна грунта угол с выбирают в зависимости от коэффициента трения трущихся материалов системы керн-полка. При стальной полке и грунте, сложенном мерзлыми песками и галечниками, угол Л задается в пределах 1-22°. Минимальный угол заклинивания получен, исходя из бурения пород, представленных песчаником с размерами частиц, равными 2 мм. Максимальное значение коэффициента трения скольжения песчаника по железу равно 0,41, что соответствует с 22°. Для увеличения силы сцепления с грунтом внутренняя поверхность сегментообразных полок 4 выполнена с выступами 6, изготовленными, например, путем наплавки швов электросваркой. Коронка работает следующим образом. При прямом вращении коронки (указано стрелкой на фиг. 2) породоразрушающие элементы 3 прорезают кольцевую щель в массиве, при этом разрушенные частицы груита поднимаются рыхлителями 5 и винтовыми лопастями 2 к верхней части коронки разгружая призабойное пространство скважины. При бурении постоянно создается клиновой зазор, образованный поверхностью сегментообразных полок 4 и поверхностью керна. Этот зазор при прямом вращении коронки не заполняется буровой мелочью. После наполнения коронки буровым шламом реверсируют ее вращение. При реверсировании коронки часть мелкого бурового щлама, включающего обломки гальки, гравия, а также песка с составными компонентами нарушенного мерзлого массива, заполняет клиновой зазор между полками 4 и

керном. Поскольку центры радиусов сегментообразных полок смещены относительно оси вращения короики, происходит заклинивание керна и его срыв у основания. Заклиниванию способствуют выступы 6 на поверхности сегментов. Отделенный от массива и заклиненный между сегментообразными полками керн извлекают из скважины вместе с буровым шламом, разгружают коронку и вновь производят очередной цикл бурения.

Применение предложенной коронки позволит увеличить выход керна за счет обеспечения его срыва непосредственно у забоя. Это, в свою очередь, ведет к снижению затрат на проведение спуско-подъемных операций.

1. БУРОВАЯ КОРОНКА, содержащая корпус с армированным торцом и размещенные внутри корпуса винтовые лопасти с радиальными рыхлителями и дугообразными внутренними кромками, радиусы которых смещены относительно оси корпуса, отличающаяся тем, что, с целью повышения выхода керна путем обеспечения надежности его срыва непосредственно у забоя скважины при реверсе, она снабжена вертикальными сегментообразными полками, которые совмещены с внутренней кромкой винтовых лопастей и жестко связаны с ними. 2. Коронка по п. I, отличающаяся тем, что вертикальные сегментообразные полки выполнены с выступами на внутренней поверхности, ч