Буровая коронка



Буровая коронка
Буровая коронка
Буровая коронка

 


Владельцы патента RU 2455450:

Панин Николай Митрофанович (RU)

Изобретение относится к бурению, в частности к породоразрушающему инструменту, предназначенному для бурения преимущественно по твердым породам. Коронка содержит корпус с кольцевой расточкой, телескопически соединенные короночные кольца со шлицами на контактирующих поверхностях и ступенчато расположенными рабочими торцами, армированными породоразрушающими элементами, и узлом фиксации короночных колец от осевого перемещения относительно корпуса. Узел фиксации нижнего короночного кольца выполнен в виде заполненной жидкостью камеры с каналами, перекрытыми в исходном положении клапаном со стержнем. Нижний конец стержня закреплен в теле нижнего короночного кольца и смещен от его рабочего торца в сторону, противоположную от забоя. Противоположный конец стержня установлен с зазором относительно верхней стенки камеры. Кольцевая расточка выполнена в виде кольцевого паза, открытого со стороны забоя скважины. Повышаются технико-экономические показатели коронки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам, предназначенным преимущественно для бурения по твердым породам.

Известна буровая коронка, включающая короночное кольцо с пазами на торце, в которых закреплены породоразрушающие вставки, содержащие твердосплавные резцы в виде тонкостенных пластин, закрепленных на передней грани опорной пластины посредством оберточной пластины (см. Корнилов Н.И. и др. Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин. М.: Недра, 1979 г., с.168-170).

Недостатком этой коронки является малая область применения, т.к. она эффективно работает только по абразивным породам. При бурении же перемежающихся пород технико-экономические показатели работы резко снижаются. Другим недостатком этой коронки является незначительная проходка из-за малой вооруженности.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая корпус с кольцевой расточкой на внутренней поверхности, телескопически соединенные короночные кольца со шлицами на контактирующих поверхностях и ступенчато расположенными рабочими торцами, армированными породоразрушающими элементами, и узлом фиксации короночных колец от осевого перемещения относительно корпуса (см. авт. св. СССР №155776, кл. E21B 10/02, 1963 г.).

В данной коронке благодаря использованию двухъярусного вооружения решена проблема увеличения проходки по сравнению с аналогом. К недостаткам ее следует отнести малую эффективность из-за сложности ввода в работу породоразрушающих элементов верхнего яруса после отработки рабочих элементов нижнего яруса буровой коронки. Это связано с неравномерной нагруженностью узла фиксации нижнего яруса, выполненного в виде нескольких срезных элементов. Особенно сильно это сказывается при бурении наклонных скважин и при необходимости искусственного искривления ствола скважины из-за невозможности равномерной и одновременной нагрузки резцов нижнего яруса, а также конструктивными и технологическими причинами. Другим недостатком ее является возможность попадания шлама в полость между торцевыми поверхностями нижнего яруса и нижним торцом кольцевой расточки корпуса. Это может стать причиной не срабатывания узла фиксации нижнего короночного кольца. Еще одним серьезным недостатком известной коронки является высокая вероятность скола породоразрушающих элементов, в качестве которых используются, как правило, мелкие твердосплавные резцы. Это связано с тем, что при срезе стопорных штифтов, соединяющих нижнее короночное кольцо с корпусом, происходит удар, который полностью воспринимается породоразрушающими элементами верхнего короночного кольца. Все эти недостатки известной коронки снижают его технико-экономические показатели работы.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение технико-экономических показателей буровых коронок.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровой коронке, содержащей корпус с кольцевой расточкой на внутренней поверхности, телескопически соединенные короночные кольца со шлицами на контактирующих поверхностях и ступенчато расположенными рабочими торцами, армированными породоразрушающими элементами, и узлом фиксации короночных колец от осевого перемещения относительно корпуса, согласно изобретению узел фиксации нижнего короночного кольца выполнен в виде заполненной жидкостью камеры с каналами, перекрытыми в исходном положении клапаном со стержнем, нижний конец которого закреплен в теле нижнего короночного кольца и смещен от его рабочего торца в сторону, противоположную от забоя, а противоположный конец стержня установлен с зазором относительно верхней стенки камеры, при этом узел фиксации размещен в кольцевой расточке корпуса с возможностью взаимодействия с верхним торцом нижнего короночного кольца.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что кольцевая расточка в корпусе выполнена в виде кольцевого паза, открытого со стороны забоя скважины.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид коронки в разрезе в продольном разрезе, на фиг.2 и 3 - соответственно узлы А и Б на фиг.1 в увеличенном масштабе.

Буровая коронка включает корпус 1 с кольцевой расточкой 11, выполненной в виде кольцевого паза, открытого со стороны забоя скважины, телескопически установленные верхнее и нижнее короночные кольца 2 и 3 со шлицами 4 и 5 на контактирующих поверхностях и ступенчато расположенными рабочими торцами, армированными породоразрушающими элементами 6. Короночные кольца 2 и 3 соединены с корпусом 1 узлом фиксации их от осевого перемещения. При этом узел фиксации нижнего короночного кольца 3 выполнен в виде заполненной несжимаемой жидкостью камеры 7 с каналами 8, перекрытыми в исходном положении клапаном 9 со стержнем 10. Нижний конец стержня 10 закреплен в теле нижнего короночного кольца 3 и смещен на заданную величину от его рабочего торца в сторону, противоположную от забоя, а противоположный конец стержня 10 установлен с зазором относительно верхней стенки камеры 7. При этом узел фиксации нижнего короночного кольца 3 размещен в кольцевой расточке 11 корпуса 1 с возможностью взаимодействия с его верхним торцом.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 6 нижнего короночного кольца 3 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода выносится на поверхность промывочной жидкостью, прокачиваемой через колонну бурильных труб и корпус 1 коронки. При этом осевая нагрузка от бурильной колонны передается через узел фиксации в виде камеры 7, заполненной несжимаемой жидкостью, а крутящий момент передается от корпуса 1 на нижнее короночное кольцо 3 через шлицевое соединение 4-5 между верхним и нижним короночными кольцами 2 и 3. При износе породоразрушающих элементов 6 нижнего короночного кольца 3 на заданную величину нижний торец стержня 10 входит в контакт с забоем и начинает перемещаться вверх. А так как верхний торец стержня 10 установлен с зазором относительно верхней стенки камеры 7, то он беспрепятственно перемещается вверх и клапан 9 открывает канал 8, через который происходит слив жидкости из камеры 7. При этом нижнее короночное кольцо 3 плавно и беспрепятственно смещается относительно короночного кольца 2 вверх и вся осевая нагрузка воспринимается верхним короночным кольцом 2. Возможен вариант выполнения стержня 10 полым или с продольным пазом на боковой поверхности по всей его высоте (не показано). Дальнейшее разрушение породы осуществляется только породоразрушающими элементами 6 верхнего короночного кольца 2. При этом породоразрушающие элементы 6 нижнего короночного кольца 3 не воспринимают осевую нагрузку и участвуют только в калибровке стенок скважины и керна.

Монтаж коронки осуществляется следующим образом. Соединяют камеру 7 с нижним короночным кольцом 3 и устанавливают камеру 7 в кольцевой расточке 11 корпуса 1. После этого нижнее короночное кольцо 3 фиксируют его от осевого перемещения верхним короночным кольцом 2, съемные вставки 12 которого посредством штифтов 13 соединяют с корпусом 1. При этом совмещают шлицы 4 и 5 короночных колец 2 и 3 для передачи крутящего момента от верхнего короночного кольца 2 к нижнему короночному кольцу 3. Затем через обратный клапан (не показан) заполняют камеру 7 несжимаемой жидкостью, коронку соединяют с бурильной колонной и спускают на забой.

Применение предложенной коронки позволяет значительно повысить надежность ввода в работу верхнего короночного кольца без повреждения его породоразрушающих элементов 6 при бурении не только вертикальных, но и наклонных скважин и тем самым повысить производительность буровой коронки и снизить стоимость буровых работ.

1. Буровая коронка, содержащая корпус с кольцевой расточкой, телескопически соединенные короночные кольца со шлицами на контактирующих поверхностях и ступенчато расположенными рабочими торцами, армированными породоразрушающими элементами, и узлом фиксации короночных колец от осевого перемещения относительно корпуса, отличающаяся тем, что узел фиксации нижнего короночного кольца выполнен в виде заполненной жидкостью камеры с каналами, перекрытыми в исходном положении клапаном со стержнем, нижний торец которого закреплен в теле нижнего короночного кольца и смещен от его рабочего торца в сторону, противоположную от забоя, а противоположный конец стержня установлен с зазором относительно верхней стенки камеры, при этом узел фиксации размещен в кольцевой расточке корпуса с возможностью взаимодействия с верхним торцом нижнего короночного кольца.

2. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая расточка в корпусе выполнена в виде кольцевого паза, открытого со стороны забоя скважины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения по трещиноватым и перемежающимся породам. .

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения по трещиноватым и перемежающимся породам. .

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

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

Изобретение относится к шнековым рабочим органам землеройных машин специального назначения, а именно к кольцевому буровому инструменту для разработки мерзлых и прочных грунтов.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам с твердосплавным вооружением. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам для бурения с отбором керна, преимущественно по перемежающимся по твердости породам. .

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения по трещиноватым и перемежающимся породам. .

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения с непрерывным выносом кернового материла. .

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения с непрерывным выносом кернового материла. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам, предназначенным для разрушения, преимущественно абразивных и перемежающихся по твердости пород

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения скважин с отбором керна

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для искусственного искривления с отбором керна скважины, пробуренной в ледовых массивах Арктики и Антарктики. Обеспечивает расширение возможностей устройства и повышение надежности проведения ствола скважины в проектном направлении. Коронка для направленного механического бурения льда включает корпус, на торце которого укреплены съемные резцы, расположенные симметрично в радиальном направлении, где передняя режущая кромка резцов имеет прямую форму и развернута внутрь коронки, кернорвательное устройство. Установлено как минимум четыре съемных резца и четыре съемных ограничителя бокового внедрения, расположенных симметрично в радиальном направлении между резцами и выполненных с кольцевым пазом для фиксации в радиальном направлении относительно корпуса коронки, а также с соответствующим отверстием для винтового соединения, при этом наружная боковая поверхность каждого резца выполнена с дополнительной режущей гранью. 7 ил.

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам. Обеспечивает повышение эффективности работы буровой коронки. Буровая коронка содержит корпус с пазами для транспортировки разрушенной породы, кольцевым выступом на нижнем торце и сменными секторами, армированными концентрично расположенными резцами и закрепленными на корпусе посредством крепежных элементов с граненой головкой. Каждый сменный сектор снабжен фиксатором, выполненным в виде подпружиненного в осевом направлении ступенчатого стержня, по меньшей мере с одной плоской гранью со стороны его наружного торца, взаимодействующей в рабочем положении с плоской гранью рабочей головки крепежного элемента, при этом фиксатор размещен в канале, выполненном в корпусе сектора, и закреплен в нем от проворота, причем расстояние между осями фиксатора и крепежного элемента меньше суммы радиусов фиксатора и головки крепежного элемента. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам, предназначенным преимущественно для бурения скважин большого диаметра с отбором керна. Обеспечивает повышение эффективности работы коронки. Буровая коронка включает переходник, соединенный с тремя концентрично установленными трубчатыми элементами, торцевые поверхности которых армированы породоразрушающими элементами. Центральный трубчатый элемент установлен с возможностью осевого перемещения и выполнен с радиальными продольными пазами, в которых размещены стопорные штифты, фиксирующие его относительно наружного и внутреннего трубчатых элементов. Породоразрушающие элементы всех трубчатых элементов установлены под разными углами к вертикальной плоскости. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту. Обеспечивает повышение ресурса коронки, увеличение механической скорости, снижение энергоемкости процесса бурения и сокращение времени на спуско-подъемные операции для ее замены. Многоярусная буровая коронка включает несколько ярусов резцов, находящихся на разном расстоянии от забоя скважины. Верхний неподвижный ярус резцов установлен на их державках, представляющих собой выступы на торце тела коронки, перемежающиеся с державками нескольких нижних подвижных ярусов резцов, причем цилиндрические хвостовики державок, имеющие плоский паз, образующий верхний и нижний уступ, и прочно связанные с державками, вместе с упирающимися в них пакетами пружин сжатия входят в глухие отверстия с торца тела коронки параллельно ее оси. Сила сжатия пакета пружин каждого яруса соответствует осевой нагрузке разрушения породы, для бурения которой предназначен данный ярус, и при этом каждый последующий вышерасположенный ярус предназначен для пород большей твердости, чем для пород предыдущего нижнего яруса, а резцы первого яруса от забоя находятся с последним в постоянном контакте в процессе бурения. Державки резцов подвижных ярусов вместе с предварительно поджатыми пакетами пружин удерживаются от выпадания из своих отверстий за счет упора верхним уступом плоского паза цилиндрических хвостовиков державок в верхнюю грань сваренного из двух половин опорного кольца, установленного в кольцевой паз, выполненный на наружной поверхности тела коронки. Верхняя грань державки каждого подвижного яруса резцов в своем поперечном сечении выполнена в виде ступеньки, выступ которой входит во впадину соответствующей ступеньки, выполненной в поперечном сечении тела коронки. 5 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту. Обеспечивает повышение ресурса коронки, увеличение механической скорости, снижение энергоемкости процесса бурения и сокращение времени на спуско-подъемные операции для ее замены. Многоярусная буровая коронка включает несколько ярусов резцов, находящихся на разном расстоянии от забоя скважины. Верхний неподвижный ярус резцов установлен на их державках, представляющих собой выступы на торце тела коронки, перемежающиеся с державками нескольких нижних подвижных ярусов резцов, причем цилиндрические хвостовики державок, имеющие плоский паз, образующий верхний и нижний уступ, и прочно связанные с державками, вместе с упирающимися в них пакетами пружин сжатия входят в глухие отверстия с торца тела коронки параллельно ее оси. Сила сжатия пакета пружин каждого яруса соответствует осевой нагрузке разрушения породы, для бурения которой предназначен данный ярус, и при этом каждый последующий вышерасположенный ярус предназначен для пород большей твердости, чем для пород предыдущего нижнего яруса, а резцы первого яруса от забоя находятся с последним в постоянном контакте в процессе бурения. Державки резцов подвижных ярусов вместе с предварительно поджатыми пакетами пружин удерживаются от выпадания из своих отверстий за счет упора верхним уступом плоского паза цилиндрических хвостовиков державок в верхнюю грань сваренного из двух половин опорного кольца, установленного в кольцевой паз, выполненный на наружной поверхности тела коронки. 5 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту. Обеспечивает повышение ресурса коронки, увеличение механической скорости, снижение энергоемкости процесса бурения и сокращение времени на спуско-подъемные операции для ее замены. Многоярусная буровая коронка включает несколько ярусов резцов, находящихся на разном расстоянии от забоя скважины. Резцы, связанные с ними державки, а также выполненные заодно с державками хвостовики имеют цилиндрическую форму и общую ось вращения, которая расположена на среднем диаметре торца корпуса коронки или смещена у одной части резцов данного яруса в сторону большего диаметра корпуса, а у другой - в сторону меньшего. Цилиндрические хвостовики державок, имеющие расточку, образующую верхний и нижний круговой уступ, вместе с упирающимися в них упорным подшипником и пакетом пружин сжатия, входят в глухие отверстия с торца тела коронки параллельно ее оси. Сила сжатия пакета пружин каждого яруса соответствует осевой нагрузке разрушения породы, для бурения которой предназначен данный ярус, и при этом каждый последующий вышерасположенный ярус предназначен для пород большей твердости, чем для пород предыдущего нижнего яруса, а резцы первого яруса от забоя находятся с последним в постоянном контакте в процессе бурения. Хвостовики державок резцов всех ярусов, кроме верхнего, вместе с предварительно поджатым упорным подшипником и пакетом пружин удерживаются от выпадания из своих отверстий за счет упора верхним уступом кругового паза цилиндрических хвостовиков державок в верхнюю грань сваренного из двух половин опорного кольца, установленного в кольцевой паз, выполненный на наружной поверхности тела коронки, а хвостовики державок верхнего яруса - благодаря стальному шарику, установленному через боковое отверстие в теле коронки у ее торца в кольцевую проточку, выполненную у нижнего конца хвостовика. 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и горной промышленности и предназначено для соединения и передачи момента вращения и усилия давления от цилиндрической кольцевой детали с радиальными пазами к деталям в виде пластин, в том числе для крепления пластинчатых резцов к буровой коронке. Суть изобретения заключается в формировании неподвижного пазового соединения путем обхвата хвостовика резцов установленными в кольцевые выемки по внешнему и внутреннему диаметру корпуса коронки охватывающим и внутренним кольцами и задавливания их части в радиальные пазы корпуса коронки с прижатием хвостовика резцов к набегающей стенке радиального паза. Таким образом, хвостовик резцов оказывается в радиальном и осевом направлениях зафиксирован охватывающим и внутренним кольцами, и зажатым в окружном направлении между, с одной стороны, деформированными охватывающим и внутренним кольцами, а с другой стороны, набегающей стороной радиального паза корпуса коронки. Вследствие этого хвостовик резца оказывается жестко закрепленным в кольцевой коронке, образуя прессовое соединение. Технический результат заключается в повышении работоспособности, повышении проходки на буровую коронку, увеличении нагрузки на коронку для бурения более крепких пород. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх