Коронка для бурения с гидротранспортом керна

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)c Е 21 В 10/60

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«4 О

О

«о

С0 (л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4929508/03 (22) 18.04.91 (46) 07,03.93. Бюл. ¹ 9 (71) Тульский филиал Центрального научноисследовательского геологоразведочного института (72) М, И. Плеханов, Ю. Е. Будюков и Г, В, Гуляев (56) Авторское свидетельство СССР № 825833, кл. В 21 В 9/16, 1979.

Патент США № 3951220, кл. 175-393, 1976. (54) КОРОНКА ДЛЯ БУРЕНИЯ С ГИДРОТРАНСПОРТОМ КЕРНА, Ж„„1799985 Al (57) 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 канале 3 установлены насадки 4 под углом 30 к торцовой плоскости, Оси насадок о

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.

1799985

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 кернообразующей поверхностью и породоразрушающими 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 гидротранспортный 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 гидротранспортный канал, чем обеспечивается вращение сломанного керноломом керна и его более быстрый подъем на поверхность.

Винтообразное движение кусков керна резко снижает его самозаклинивание при подьеме, так как ориентирует керн по центру внутренней гидротранспортной трубы. Винтовое движение потока усиливает его вращательное движение, получаемое от вращения снаряда, Установка насадок по центру шламоотводящих 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 паэ., Расположение осей насадок под углом

30 к забою позволяет производить эффективную очистку забоя основным и эжектируемым потоком, а также на пути от насадки

35 чем 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 кернообразую40 щей поверхности в точке пересечения оси насадки 4 с кернообразующейся поверхностью между внутренними оконечно. стями граней секторов 2, образующих шламоотводящий,канал 3. На наружной по50

5

30 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 ЗОО, 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 ôèñoåдинительной 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 б и вертикальные каналы

7 в наружной части корпуса 1. В вертикальных каналах 7 установлены насадки 4, приверхности корпуса 1 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 поступаетот 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 коронки в сужающуюся часть — насадку 4.

17ч 9985

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, à 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 скорость до 257, 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 ко5 ронки 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

10 торцом с внутренней кернообразующей поверхностью и породоразрушающими секторами, разделенными шламоотводящими каналами с вертикальными промывочными каналами,отл ича ющая сятем, что,c

15 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 про20 мывочных 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 кер25 нообразующей поверхности в точке пересечения оси насадки с кернообразующей поверхностью между внутренними оконечностями граней секторов, образующих шламоотводящий канал, при этом на на30 ружной поверхности корпуса перед насадкой в направлении вращения выполнен продольный паз, 1799985

Вид б

Составитель M. Плеханов

Техред М.Моргентал Корректор И. Шмакова

Редактор С. Кулакова

Заказ 1142 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101