Коронка для бурения с гидротранспортом керна Советский патент 1993 года по МПК E21B10/60 

Фи&{

Изобретение относится к горному делу, в частности к породоразрушающему инструменту для бурения скважин с гидротранспортом керна.

Цель изобретения - повышение механической скорости бурения и ресурса коронки за счет улучшения очистки забоя скважины от шлама и охлаждения коронки.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенной коронке для бурения с гидротранспортом керна, содержащей корпус с рабочим торцом с внутренней кер- нообразующей поверхностью и породораз- рушающими секторами, разделенными шламоотводящими каналами, с вертикальными промывочными каналами, снабженными насадками, установленными так, что оси насадок направлены к центру коронки под углом в 30° к плоскости рабочего торца и в направлении навстречу вращению коронки под углом от 40 до 45° к касательной и внутренней кернообразующей поверхности в точке пересечения оси насадки с кернообразующей поверхностью между внутренними оконечностями граней секторов, образующих шламоотводящий канал, при этом на наружной поверхности корпуса перед насадкой в направлении вращения выполнен продольный паз.

Такое конструктивное решение коронки способствует образованию дополнительной эжекции промывочного агента из затрубного пространства в гидротранспор тный канал, а также обеспечивая необходимую подъемную силу выбуренным частицам и кускам керна. При таком расположении насадок формируется винтовое (вихревое) движение суммарного потока на входе в гидротранс- . портный канал, чем обеспечивается вращение сломанного керноломом керна и его более быстрый подъем на поверхность. Винтообразное движение кусков керна резко снижает его самозаклинивание при подъеме, так как ориентирует керн по .центру внутренней гидротранспортной трубы. Винтовое движение потока усиливает его вращательное движение, получаемое от вращения снаряда.

Установка насадок по центру шламоот- водящих каналов за счет турбулентности потока способствует эффективной очистке забоя от выбуренных частиц. Для усиления движения подсасываемого потока промывочного агента, очистки и охлаждения наружной части коронки используется перед насадкой паз.

Расположение осей насадок под углом 30° к забою позволяет производить эффективную очистку забоя основным и эжектиру- емым потоком, а также на пути от насадки

до входа в вертикальный канал за счет турбулентности обеспечить передачу энергии от основного к подсасываемому и этим создать эжекцию потока вдоль шламоотводящего паза.

Уменьшение угла наклона насадок к горизонту ухудшит эжекцию потока, а увеличение свыше 30°, наряду со снижением эжекции, будет уменьшать эффект очистки

забоя от выбуренных частиц.

Расположение насадок в плане под углом 45° и близким к нему отвечает направлению винтового движения по приложению вращательного усилия к керну и его ориентации по центру гидротранспортной трубы. При меньшем угле, например 35°, струя будет отражаться от плоскости керна, а при большем угле, например 50°, не будет создавать вращение столбика керна.

На фиг. 1 изображена предлагаемая коронка со стороны рабочего торца; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1:, на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1.

Коронка состоит из корпуса 1 c ripVcoeдинительной резьбой и рабочим торцом с внутренней кернообразующей поверхностью и породоразрушающих секторов 2, разделенных шламоотводящими каналами 3, направленными в сторону вращения и

соединенными с межтрубным пространством двойной колонковой трубы 8 через наклонные отверстия 6 и вертикальные каналы 7 в наружной части корпуса 1. В вертикальных каналах 7 установлены насадки 4, причем .оси насадок направлены к центру коронки под углом в 30° к плоскости рабочего торца и в направлении навстречу вращению коронки под углом от 40 до 45° к касательной к внутренней кернообразующей поверхности в точке пересечения оси насадки 4 с кернообразующейся поверхностью между внутренними оконечностями граней секторов 2, образующих шламоотводящийжанал 3. На наружной поверхности корпуса V перед насадкой 4 выполнен продольный паз 5.

Коронка работает следующим образом. При вращении бурового снаряда, представленного двойной колонной труб с навинченной на наружной трубе предлагаемой коронкой, промывочная жидкость поступает от бурового насоса по межтрубному пространству к коронке и разделяется на два потока: один

поток вытекает в регулируемый зазор между внутренней трубой и коронкой в гидротранспортный канал на поверхность, второй - в наклонное отверстие 6 в корпусе 1 и далее по вертикальному каналу 7 в наружной части ко- ронки в сужающуюся часть - насадку 4.

Вытекая из насадки 4 с большой скоростью под углом 30° к поверхности забоя, за счет турбулентности поток эжектирует находящийся в шламоотводящем канале 3 дополнительный поток промывочного агента, перемешанного с выбуренным шламом по обе стороны от насадки 4, а также поток, поступающий через паз 5 из пространства между поверхностью скважины и наружной частью коронки, что сказывается на охлаждении коронки и улучшении очистки забоя.

Расположение осей насадок 4 под углом 40-45° к криволинейной поверхности выбуриваемого керна 9 способствует образованию вихревого потока на входе смешанного потока в вертикальные внутренние пазы 10 шламоотводящего канала 3 и далее в гидротранспортный канал.

Расположение насадок под углом 30° к торцовой поверхности коронки и к забою придает подъемную силу смешанному потоку промывочного агента и шлама, а его вихревая структура способствует ускорению потока и винтообразному движению кусков керна в гидротранспортном канале, что способствует центрации кусков керна крепких пород и снижению их самозаклинивания при подъеме на поверхность.

Использование коронки позволит за счет более эффективной очистки забоя, удаления шлама и уменьшения самозаклинивания керна увеличить механическую

. А-А

скорость до 25%, ресурс коронки в 1,25-1.5 раза, что обеспечит рост эффективности от применения коронок в 1,3-1,5 раза, а условный эффект от внедрения предлагаемой коронки в пределах страны составит 100-150 тыс. руб. при расходе 2000 коронок в год. Формула изобретения Коронка для бурения с гидротранспортом керна, содержащая корпус с рабочим

торцом с внутренней кернообрэзующей поверхностью и породоразрушающими секторами, разделенными шламоотводящими каналами с вертикальными промывочными каналами, отличающаяся тем, что, с

целью повышения механической скорости бурения и ресурса коронки за счет улучшения очистки забоя скважины от шлама и охлаждения коронки, она снабжена насадками, установленными в вертикальных промывочных каналах, причем оси насадок направлены к центру коронки под углом 30° к плоскости рабочего торца и в направлении навстречу вращению.коронки под углом от 40 до 45° к касательной к внутренней кернообразующей поверхности в точке пересечения оси насадки с кернообразующей поверхностью между внутренними оконечностями граней секторов, образующих шламоотводящий канал, при этом на наружной поверхности корпуса перед насадкой в направлении вращения выполнен продольный паз.

Использование: бурение геологоразведочных скважин. Сущность изобретения: коронка состоит из корпуса с присоединительной резьбой, породоразрушающих секторов 2, разделенных наклонными шламоотводящими каналами 3, соединенными с межтрубным пространством двойной колонковой трубы через отверстие в наружной поверхности корпуса. В каждом канале3 установлены насадки 4 под углом 30й к торцовой плоскости. Оси насадок 4 расположены под углом 40-45° к криволинейной поверхности керна в точке соприкосновения. Наружная поверхность корпуса выполнена с пазом 5 перед насадкой 4. 3 ил.

Фиг. Z

Вид Б

Фи&.Ъ