Алмазная буровая коронка



Алмазная буровая коронка
Алмазная буровая коронка
Алмазная буровая коронка

 


Владельцы патента RU 2473773:

Панин Николай Митрофанович (RU)

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Обеспечивает повышение проходки и механической скорости бурения, улучшение очистки забоя от шлама, охлаждения матрицы. Алмазная буровая коронка включает корпус и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы, каждый из которых выполнен с наружными и внутренними промывочными пазами на всю высоту матрицы. Коронка выполнена с дополнительными промывочными пазами, соединяющими наружные и внутренние промывочные пазы и имеющими переменную высоту, увеличивающуюся от наружных пазов к внутренним. Дополнительные пазы могут быть выполнены с поперечным сечением в форме сегмента, площадь которого уменьшается в направлении от внутреннего паза к наружному, при этом их высота может составлять 0,2-0,5 высоты матрицы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна.

Известна алмазная буровая коронка, включающая корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные секторы, армированные алмазами (см. авт. св. СССР №308181, кл. Е21В 10/48, 1970).

Недостатком этой коронки является малая механическая скорость бурения, обусловленная большой площадью поверхности алмазосодержащей матрицы, что приводит к значительному увеличению объема разрушенной породы. Другим недостатком данной коронки является необходимость создания высоких осевых нагрузок на коронку, что ведет к ускоренному износу бурильной колонны и увеличению числа ее обрывов.

Известна также алмазная буровая коронка, включающая кольцевой корпус, матрицу, разделенную расположенными на наружной и внутренней поверхности матрицы продольными промывочными пазами на алмазосодержащие секторы, при этом промывочные пазы расположены в шахматном порядке и наклонены к клиновидному торцу с перекрытием его вершины (см. авт. св. СССР №1086112, кл. Е21В 10/48, 1984).

К недостаткам данной коронки следует отнести малую эффективность при высокоскоростном бурении из-за возможности прижога коронок, что связано с резким снижением поперечного сечения промывочных каналов по мере износа матрицы.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является алмазная буровая коронка, включающая корпус с алмазосодержащей матрицей, разделенной сквозными промывочными пазами на секторы, выполненные с наружными и внутренними промывочными пазами, простирающимися на всю высоту матрицы (см. патент РФ №2389861, кл. Е21В 10/60, 2008).

Данная коронка благодаря использованию наружных и внутренних промывочных пазов позволяет использовать матрицу, имеющую значительную высоту, что имеет большое значение, особенно при бурении со съемными керноприемниками, когда керн поднимается на поверхность специальным снарядом без подъема бурильной колонны.

К недостаткам ее следует отнести то, что, обеспечивая достаточно хорошее охлаждение матрицы, она не обеспечивает эффективное удаление разрушенной породы с забоя скважины. Это, в свою очередь, ведет к повторному измельчению шлама и, как следствие этого, к снижению эффективности работы коронки.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки путем улучшения очистки забоя от шлама.

Указанный технический результат достигается тем, что в алмазной буровой коронке, включающей корпус с алмазосодержащей матрицей, разделенную сквозными промывочными пазами на секторы, выполненные с наружными и внутренними промывочными пазами, простирающимися на всю высоту матрицы, согласно изобретению наружные и внутренние пазы со стороны торца матрицы соединены дополнительными пазами переменной высоты, увеличивающейся от наружных пазов к внутренним.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- дополнительные пазы выполнены с поперечным сечением в форме сегмента, площадь которого уменьшается в направлении от внутреннего паза к наружному;

- высота - h дополнительных пазов составляет (0.2-0.5)Н, где Н - высота матрицы.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид коронки, на фиг.2 - сечение А-А на фиг..1, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2

Предложенная алмазная буровая коронка содержит цилиндрический корпус 1 с присоединительной резьбой (не показана) и матрицу 2, разделенную промывочными пазами 3 на секторы 4, рабочая часть 5 которых армирована режущими элементами, преимущественно естественными или искусственными алмазами. Между промывочными пазами 3 выполнены наружные и внутренние радиальные промывочные пазы 6 и 7, имеющие высоту, равную высоте матрицы 2. При этом наружные и внутренние пазы 6 и 7 со стороны торца матрицы 5 соединены дополнительными пазами 8 переменной высоты, увеличивающейся от наружных пазов 6 к внутренним 7. Дополнительные пазы 8 выполнены с поперечным сечением в форме сегмента 9, площадь которого уменьшается в направлении от внутреннего паза к 7 наружному 6; а высота - h пазов составляет (0.2-0.5)Н, где Н - высота матрицы 2. Сегментообразное выполнение дополнительных пазов 8 позволяет избежать возникновения зон концентрации напряжений и тем самым исключить сколы матрицы 2. Наличие дополнительных пазов 8 и выполнение их с указанными параметрами позволяет оптимизировать процесс отвода шлама в затрубное пространство благодаря удалению мелкой фракции шлама через дополнительные пазы 8, а более крупные фракции - через основные промывочные пазы 3.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента режущие элементы секторов 4 внедряются в породу и производят ее разрушение. Разрушенная порода выносится на поверхность промывочной жидкостью, подаваемой через бурильную колонну, корпус 1 коронки и внутренние пазы 7. После этого обогащенная шламом жидкость подается через дополнительные пазы 8 к наружным пазам 6 и через них - без повторного измельчения - на поверхность. При такой схеме промывки промывочная жидкость, кроме охлаждения матрицы 2, постоянно обеспечивает отвод разрушенной породы из-под торца коронки, чему способствует и наклонное расположение дна дополнительных пазов 8, высота которых увеличивается в направлении вращения коронки и составляет до 0.5 от Н у внутренних разов 7.

Таким образом, благодаря своевременному удалению шлама из-под торца коронки повышается механическая скорость бурения, а благодаря лучшему охлаждению матрицы повышается и стойкость коронки, а следовательно, и проходка.

1. Алмазная буровая коронка, включающая корпус с алмазосодержащей матрицей, разделенной сквозными промывочными пазами на секторы, выполненные с наружными и внутренними промывочными пазами, простирающимися на всю высоту матрицы, отличающаяся тем, что наружные и внутренние пазы со стороны торца матрицы соединены дополнительными пазами переменной высоты, увеличивающейся от наружных пазов к внутренним.

2. Алмазная буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные пазы выполнены с поперечным сечением в форме сегмента, площадь которого уменьшается в направлении от внутреннего паза к наружному.

3. Алмазная буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что высота h дополнительных пазов составляет (0,2-0,5)Н, где Н - высота матрицы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. .

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. .

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

Изобретение относится к области бурения, а именно к породоразрушающему инструменту для ударно-вращательного бурения. .

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для использования в качестве алмазных коронок и долот, армированных синтетическими или природными алмазами, либо сверхтвердыми материалами для бурения скважин.

Изобретение относится к области бурения скважин с отбором керна с применением породоразрушающего инструмента, в частности к буровым коронкам с алмазным вооружением.

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения скважин с отбором керна по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам при разведке месторождений на твердые полезные ископаемые и воду.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. .

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения скважин с отбором керна по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам при разведке месторождений на твердые полезные ископаемые и воду.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. .

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна

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

Изобретение относится к буровым коронкам, армированным природными и искусственными алмазами для бурения глубоких скважин. Обеспечивает увеличение механической скорости бурения, стойкости коронки, повышение сохранности керна. Алмазная ступенчатая буровая коронка включает алмазосодержащую с пилотом матрицу, разделенную торцевыми, внутренними и наружными боковыми, наклонными и дополнительными цилиндрическими промывочными каналами на секторы и корпус с наружной кольцевой проточкой. Дополнительные цилиндрические промывочные каналы, выходящие в торцевые промывочные каналы, расположены перпендикулярно рабочему торцу коронки и смещены по радиусу к периферии пилота матрицы, а диаметр дополнительного цилиндрического канала определяется по установленной зависимости, при этом суммарная площадь поперечных сечений внутренних боковых промывочных каналов коронки находится из расчетного соотношения. Кроме того, входные кромки дополнительных цилиндрических каналов выполнены коническими с острым углом при вершине конуса, а наклонные промывочные каналы выполнены с переменной емкостью, увеличивающейся в сторону наружной кольцевой проточки корпуса коронки. 2 ил.

Изобретение относится к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Обеспечивает повышение проходки и механической скорости бурения, лучшее охлаждение матрицы и более качественную очистку забоя от шлама. Алмазная буровая коронка включает корпус, матрицу, разделенную промывочными пазами на армированные режущими элементами рабочие секторы с вогнутыми торцами, и размещенные в промывочных пазах пустотелые вставки, открытые со стороны забоя скважины и выполненные в поперечном сечении в форме кольцевых сегментов с выпуклыми торцами, конгруэнтными вогнутым торцам секторов. Каждый сектор матрицы выполнен с горизонтальными каналами, сообщенными с полостью пустотелых вставок, причем горизонтальные каналы выполнены конической формы, большее основание которых ориентировано в сторону вращения коронки. Горизонтальные каналы могут быть сообщены с полостью корпуса дополнительными каналами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Обеспечивает повышение эффективности работы коронки. Алмазная буровая коронка включает корпус и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы и содержащую импрегнированный и промежуточный слои, последний из которых выполнен с кольцевым выступом, взаимодействующим с ответной впадиной импрегнированного слоя. Кольцевой выступ промежуточного слоя выполнен в виде синусоиды с амплитудой, не превышающей половину ширины матрицы, при этом длина каждого сектора матрицы составляет не менее длины волны синусоиды. 2 ил.

Изобретение относится к области производства породоразрушающего алмазного инструмента, в частности импрегнированных алмазных буровых коронок, используемых при бурении скважин с отбором керна при разведке месторождений полезных ископаемых. Импрегнированная алмазная буровая коронка содержит кольцевой корпус и алмазоносный рабочий слой, разделенный промывочными пазами на сегменты. Сегменты образованы параллельными и образующими рабочую поверхность наклонными относительно оси коронки поверхностями и снабжены с наружной и внутренней стороны износостойкими элементами, Наклонные поверхности пересекаются с рабочей поверхностью сегментов с образованием на ней кольцевой площадки первоначального контакта коронки с забоем, имеющей в диаметральном направлении ширину, равную 15-35% от наибольшей ширины сегмента, при этом наклонные поверхности составляют угол с кольцевой площадкой 7-20°, кроме того, износостойкие элементы выполнены прямоугольной формы и расположены длинной стороной вдоль окружной поверхности сегмента. Такое выполнение коронки позволяет сократить время прирабатываемости рабочей поверхности коронки и увеличить срок службы коронки. 4 ил.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Обеспечивает повышение эффективности работы коронки. Алмазная буровая коронка включает корпус и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы и содержащую абразивный материал, размещенный в емкостях, имеющих со стороны резьбы коническую форму, верхняя часть которых снабжена штифтом для жесткого соединения с корпусом, причем емкости расположены внутри матрицы и выполнены с втулкой для выпуска абразивного материала, выходная часть которой в исходном положении перекрыта матричным материалом. Рабочий торец секторов выполнен с несколькими соосно расположенными канавками, а емкости для абразивного материала выполнены с несколькими втулками, выходная часть которых расположена на торцах выступов, образованных между соосными канавками. Выходные торцы втулок могут быть расположены в передней по ходу вращения части торца выступов между соосными канавками. Выходная часть втулок на разных секторах может быть расположена на разном расстоянии от торца матрицы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Обеспечивает повышение эффективности работы коронки. Алмазная буровая коронка включает корпус и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы и содержащую импрегнированный и промежуточный слои, последний из которых выполнен с кольцевым выступом, взаимодействующим с ответной впадиной импрегнированного слоя. Кольцевой выступ промежуточного слоя выполнен с емкостями для абразивного материала, равномерно расположенными по всей окружности кольцевого выступа, при этом емкости для абразивного материала расположены в каждом секторе и оснащены втулками, выходная часть которых в исходном положении перекрыта матричным материалом и расположена в передней части сектора. Часть втулок для абразивного материала может быть выполнена вилкообразной формы, причем выходные участки их направлены в сторону скважино-кернообразующих частей матрицы. Секторы с вилкообразными втулками могут быть расположены с чередованием с секторами, снабженными одной втулкой, расположенной в средней части передней грани сектора. 2 з.п. ф-лы, 2 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.
Наверх