Коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин в пластах с повышенным содержанием газа. Предложенная буровая коронка содержит корпус с седлом и промывочными каналами. В полости корпуса, посредством вертикально закрепленного штифта, установлен запорный орган. Запорный орган в периферийной части оснащен лопастями и дебалансной вставкой. Запорный орган со стороны седла снабжен постоянным магнитом, расположенным диаметрально противоположно дебалансной вставке. Седло корпуса снабжено дополнительным кольцевым магнитом. При этом постоянные магниты ориентированы одноименными полюсами один навстречу другому. Применение предложенной коронки повышает эффективность ее работы при бурении по взрывоопасным пластам. 2 ил.
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин в пластах с повышенным содержанием газа, где процесс бурения часто сопровождается микровыбросами.
Известна коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус и запорный орган, установленный в полости корпуса (см. авт. св. СССР №316846, кл. Е21В 10/36, 1971 г.).
К недостаткам данной коронки следует отнести невозможность предотвращения заклинивания начального участка бурового става при микровыбросах.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус с седлом и промывочными каналами, и установленный в его полости посредством вертикально закрепленного штифта запорный орган с лопастями и дебалансной вставкой в периферийной части (см. авт. св. СССР №451832, кл. Е21В 10/00, 1975 г.).
Недостатком данной коронки является низкая эффективность работы запорного органа. Это связано с перекосом запорного органа из-за дебалансной вставки, изготавливаемого из материала с большим удельным весом по сравнению с материалом запорного органа. Вследствие перекоса высока вероятность заклинивания запорного органа в седле при его осевом перемещении при микровыбросах, что неминуемо приведет к попаданию шлама в полость штанг. А это, в свою очередь, повышает травмоопасность бурового персонала, а кроме того значительно увеличивает непроизводительные затраты времени на очистку штанг от угольного шлама.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы запорного органа и коронки в целом.
Указанный технический результат достигается тем, что в коронке для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащей корпус с седлом и промывочными каналами и установленный в его полости посредством вертикально закрепленного штифта запорный орган с лопастями и дебалансной вставкой в периферийной части, согласно изобретению, запорный орган со стороны седла снабжен постоянным магнитом, расположенным диаметрально противоположно дебалансной вставке, а седло корпуса снабжено дополнительным магнитом, при этом постоянные магниты ориентированы одноименными полюсами один навстречу другому.
Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг. 1 изображает общий вид коронки в продольном разрезе по линии А-А на фиг. 2, на фиг. 2 - вид коронки со стороны рабочего торца.
Буровая коронка содержит корпус 1 с седлом 7 и промывочными каналами 2 и установленный в полости корпуса 1 запорный орган 3, выполненный со спиральными или наклонными лопастями 4 в его верхней части и дебалансной вставкой 8, расположенной в его периферийной части. Запорный орган 3 установлен посредством шарика 5 на вертикальном штифте 6, который закреплен в глухом пазу корпуса 1. В предложенной коронке запорный орган 3 стороны седла 7 снабжен постоянным магнитом 9, расположенным диаметрально противоположно относительно дебалансной вставки 8, а седло 7 корпуса 1 снабжено дополнительным кольцевым магнитом 10, при этом постоянные магниты 9 и 10 ориентированы одноименными полюсами один навстречу другому. Магнитная система предназначена для компенсации крутящего момента, создаваемого дебалансной вставкой 8 в верхнем положении запорного органа 3. Это достигается путем подбора энергии магнитной системы и массы дебалансной вставки 8. Корпус 1 выполнен с дополнительными промывочными каналами 11, расположенными симметрично относительно оси корпуса 1 и обеспечивающими повышение скорости срабатывания запорного органа 3 при выбросах. Каналы 11 в исходном положении оснащены шаровыми клапанами 12, которые после газового выброса под действием центробежных сил попадают в полости 16. Корпус 1 оснащен породоразрушающими элементами 13 в виде твердосплавных пластин или синтетических алмазных вставок. Вооружение коронки выбирается в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород. Коронка через ниппель 14 с каналом 15 для подачи очистного агента соединяется с буровым ставом (не показан), посредством которого и спускается в скважину. При нормальном процессе бурения жидкость через промывочные каналы 2 из бурового става направляется на забой скважины, проходя через лопасти 4. Благодаря выполнению лопастей спиральной формы или расположению их под углом к продольной оси коронки они создают крутящий момент даже при незначительном расходе промывочной жидкости. Крутящий момент от лопастей 4 передается на запорный орган 3, который также начинает вращаться на шарике 5. При вращении запорного органа 3 посредством дебалансной вставки 8 создаются колебания, которые передаются корпусу 1 коронки, что предотвращает ее заклинивание, а следовательно, и заклинивание забойной части бурового става. В момент микровыброса газа запорный орган 3 под действием давления газа, поступающего через промывочные каналы 2 и 11, воздействующего на его нижний торец, поднимается вверх и плотно перекрывает проходное сечение седла 7, предотвращая попадание шлама в полость бурового става. Это достигается благодаря подбору магнитной системы из постоянных магнитов 9 и 10 таким образом, чтобы в верхнем положении запорного органа сила отталкивания одноименных полюсов магнитов 9 и 10 точно компенсировала крутящий момент, создаваемый дебалансной вставкой 8.
Применение предложенной коронки повышает эффективность ее работы при бурении по взрывоопасным пластам.
Коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус с седлом и промывочными каналами и установленный в его полости посредством вертикально закрепленного штифта запорный орган с лопастями и дебалансной вставкой в периферийной части, отличающаяся тем, что запорный орган со стороны седла снабжен постоянным магнитом, расположенным диаметрально противоположно дебалансной вставке, а седло корпуса снабжено дополнительным кольцевым магнитом, при этом постоянные магниты ориентированы одноименными полюсами один навстречу другому.
