Алмазная буровая коронка

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к алмазным коронкам для бурения скважин с отбором керна. Алмазная буровая коронка включает корпус и закрепленную алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на сектора, состоящие из ступенчатой и выдвинутой в сторону забоя пилотной частей. Ступенчатая и пилотная части выполнены раздельно в виде отдельных секторов, расположенных чередующимися в шахматном порядке, одни из которых выдвинуты в сторону забоя, образуя гидравлические камеры, сопряженные с промывочными пазами. Выдвинутые в сторону забоя сектора смещены относительно среднего радиуса матрицы внутрь корпуса, а другие сектора - к периферии. Конструкция коронки обеспечивает высокую эффективность бурения с меньшими энергозатратами, снижение металлоемкости и улучшение условий кернообразования. Технический результат - снижение энергозатрат процесса бурения путем уменьшения площади торцевой поверхности матрицы и изолирование керна от внешних механических воздействий со стороны стенок скважин. 2 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к алмазным коронкам для бурения скважин с отбором керна.

Известна алмазная буровая коронка, содержащая корпус, алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на сектора, где выбором отношения длины промывочного паза к длине сектора, равным 0,5-1,0, обеспечивается уменьшение площади алмазосодержащей части матрицы. Авторское свидетельство СССР N 1469087, кл. E 21 B 10/60, 1989 г.

Однако данная конструкция буровой коронки не обеспечивает сохранности керна, поскольку последний не изолирован от внешних воздействий работы буровой коронки.

За прототип принята алмазная буровая коронка, включающая корпус и алмазосодержащую матрицу, разделенную на скважинообразующие и кернообуривающие сектора, смещенные по радиусу и высоте, и расположенные в шахматном порядке с образованием гидравлических камер, сопряженных с промывочными пазами. Авторское свидетельство СССР N 308181, кл. E 21 B 9/16, 1971 г.

Недостатком этой буровой коронки является то, что скважинообразующие сектора имеют большую высоту, чем кернообуривающие, к тому же кернообуривающие сектора примыкают к задней по ходу вращения коронки стенке скважинообразующих секторов, образуя тупиковые зоны в гидравлической камере.

В данной конструкции, хотя и достигается уменьшение контактной площади торцевой поверхности матрицы, однако в силу отмеченных недостатков керн не изолирован от внешних воздействий работы буровой коронки, а скопление шлама в тупиковой зоне гидравлической камеры также нарушает его структуру и увеличивает энергозатраты, снижая эффективность процесса углубки скважин.

Задача изобретения - создание конструкции коронки, обеспечивающей высокую эффективность бурения с меньшими энергозатратами и улучшением условий кернообразования.

Технический результат - снижение энергозатрат процесса бурения путем уменьшения контактной площади рабочей поверхности матрицы с горной породой, изолирование керна от внешних механических воздействий со стороны стенок скважины и шлама.

Это достигается тем, что в алмазной буровой коронке, включающей корпус и закрепленную на нем алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные сектора, расположенные чередующимися в шахматном порядке, одни из которых выдвинуты в сторону забоя, образующие гидравлические камеры, сопряженные с промывочными пазами, согласно изобретению выдвинутые в сторону забоя сектора смещены относительно среднего радиуса матрицы внутрь корпуса, а другие сектора - к периферии.

Выполнением алмазосодержащей матрицы раздельно в виде отдельных секторов, расположенных с чередованием в шахматном порядке, со смещением выдвинутых в сторону забоя секторов относительно среднего радиуса матрицы внутрь корпуса, а других секторов - к периферии, обеспечивается уменьшение контактной площади рабочей поверхности матрицы с горной породой и достигается изолирование керна от внешних механических воздействий со стороны стенок скважины, что в совокупности ведет к снижению энергозатрат процесса бурения скважины и повышению сохранности формы и целостности керна. Кроме того, образование гидравлических камер, сопряженных с промывочными пазами в процессе бурения гасят внешние вибрации на керн, обеспечивая его сохранность, а также создается развитая промывочная система, охлаждающая и очищающая матрицу как с внешней, так и с внутренней стороны.

Указанный выше порядок расположения секторов матрицы предусматривает передачу параметров режима бурения на забой по направлениям совокупных треугольников, что в сочетании со ступенчатой формой забоя обеспечивает устойчивую работу буровой коронки.

На фиг. 1 изображена алмазная буровая коронка, общий вид, на фиг. 2 - вид с торца матрицы.

Алмазная буровая коронка содержит корпус 1 и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами 2 на отстающие 3 и выдвинутые над ними в сторону забоя пилотные сектора 4. Эти сектора расположены с чередованием в шахматном порядке, при этом сектора 4 смещены относительно среднего диаметра матрицы внутрь корпуса, а другие - отстающие сектора 3 смещены к периферии и образуют гидравлические камеры 5, сопряженные с промывочными пазами 2.

Алмазная буровая коронка работает следующим образом.

При бурении скважины крутящий момент и осевая нагрузка прилагается через корпус 1 на сектора 3 и 4, создающие на разных расстояниях от забоя совокупные условные треугольники, осуществляя этим самым процесс бурения. Подаваемый поток жидкости, протекая через гидравлические камеры 5, гасит внешние вибрации на керн, далее, охлаждая и очищая поверхности матрицы, выносит шлам через промывочные пазы 2.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают по сравнению с известными более высокую эффективность бурения при меньших энергозатратах и сохранности керна.

Формула изобретения

Алмазная буровая коронка, включающая корпус и закрепленную на нем алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные сектора, расположенные чередующимися в шахматном порядке, одни из которых выдвинуты в сторону забоя, образующие гидравлические камеры, сопряженные с промывочными пазами, отличающаяся тем, что выдвинутые в сторону забоя сектора смещены относительно среднего радиуса матрицы внутрь корпуса, а другие сектора - к периферии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2