Алмазная буровая коронка

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к алмазным коронкам для бурения скважин с отбором керна. 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. В алмазной буровой коронке, включающей корпус и закрепленную на нем алмазосодержащую матрицу, разделенную на скважинообразующие и кернообуривающие сектора, смещенные по радиусу и по высоте и расположенные в шахматном порядке с образованием гидравлических камер, сопряженных с промывочными пазами, кернообуривающие сектора выполнены опережающими по высоте по отношению к скважинообразующим и отделены друг от друга промывочными пазами с разновысотными боковыми стенками. Гидравлические камеры сопряжены с близлежащими по окружности промывочными пазами и имеют с ними сквозное сообщение. 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 1469087, кл. Е 21 В 10/60, 1989.

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 308181, кл. Е 21 В 9/16, 1971.

Недостатком прототипа является то, что скважинообразующие сектора имеют большую высоту, чем кернообуривающие, к тому же последние примыкают к задней по ходу вращения коронки стенке скважинообразующих секторов, образуя при этом тупиковые зоны в гидравлической камере. Поэтому 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 на скважинообразующие и кернообуривающие сектора, смещенные по радиусу и по высоте и расположенные в шахматном порядке с образованием гидравлических камер, сопряженных с промывочными пазами, согласно изобретению кернообуривающие сектора выполнены опережающими по высоте по отношению к скважинообразующим и отделены друг от друга промывочными пазами с разновысотными боковыми стенками, а гидравлические камеры сопряжены с близлежащими по окружности промывочными пазами и имеют с ними сквозное сообщение.

Выполнением кернообуривающих секторов опережающими по высоте по отношению к скважинообразующим и отделением их друг от друга промывочными пазами с разновысотными боковыми стенками за счет разности диаметра кернообуривающих и скважинообразующих секторов и формой забоя, образующейся при этом, обеспечивается уменьшение контактной площади рабочей поверхности матрицы с горной породой и достигается изолирование керна от внешних механических воздействий со стороны стенок скважины, передаваемое на керн через скважинообразующие сектора, что в совокупности ведет к снижению энергозатрат процесса бурения скважины и повышению сохранности формы и целостности керна.

Наличием в конструкции буровой коронки гидравлических камер, сопряженных с близлежащими по окружности промывочными пазами и имеющими с ними сквозное сообщение, устраняется появление в гидравлической камере тупиковой зоны скопления шлама, с одной стороны истирающей керн, нарушая его сохранность, с другой - изнашивающей внутренние поверхности скважинообразующих секторов, затрудняя процесс бурения и увеличивая энергозатраты. Кроме того, протекающий поток жидкости в гидравлической камере очищает керн от шлама, улучшая его прохождение во внутрь керноприемной трубы (на схеме не показано), гасит внешние вибрации на керн, а также создается развитая промывочная система, очищающая и охлаждающая матрицу как с внешней, так и с внутренней стороны.

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 на скважинообразующие 2 и кернообуривающие сектора 3, смещенные один относительно другого по радиусу и по высоте, причем опережают по высоте сектора 3, выдвинутые в сторону забоя. Сектора 2 и 3 отделены друг от друга промывочными пазами 4 с разновысотными боковыми стенками 5 и расположены в шахматном порядке с образованием гидравлических камер 6, сопряженных с близлежащими по окружности промывочными пазами 4 и имеющих с ними сквозное сообщение.

Алмазная буровая коронка работает следующим образом.

При бурении скважины крутящий момент и осевая нагрузка прилагаются через корпус 1 на скважинообразующие 2 и кернообуривающие сектора 3, осуществляя этим самым процесс бурения. Подаваемый поток жидкости, протекая через гидравлические камеры 6, гасит внешние вибрации на керн, далее, охлаждая и очищая поверхности матрицы, выносит шлам через промывочные пазы 4.

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 на скважинообразующие и кернообуривающие сектора, смещенные по радиусу и по высоте и расположенные в шахматном порядке с образованием гидравлических камер, сопряженных с промывочными пазами, отличающаяся тем, что кернообуривающие сектора выполнены опережающими по высоте по отношению к скважинообразующим и отделены друг от друга промывочными пазами с разновысотными боковыми стенками, а гидравлические камеры сопряжены с близлежащими по окружности промывочными пазами и имеют с ними сквозное сообщение.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2