Буровая коронка

Изобретение относится к коронкам для бурения скважин с отбором керна. Обеспечивает повышение технико-экономических показателей коронки при бурении по перемежающимся по твердости породам. Коронка содержит корпус с осевыми каналами на торце и установленные в этих каналах с возможностью вращения вокруг своих продольных осей хвостовики скважино- и кернообразующих шарошек, торцы хвостовиков которых взаимодействуют с подпятниками через шаровые опоры. Осевые каналы под хвостовики шарошек выполнены с наклонной боковой стенкой, ориентированной в направлении вращения коронки и расположенной сзади хвостовика, при этом между наклонной стенкой и хвостовиком шарошки размещен упругий элемент. Хвостовик каждой шарошки может быть жестко соединен с шаровой опорой, зафиксированной от осевого перемещения вверх подпятником, а вниз - втулкой, жестко соединенной с корпусом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам, предназначенным для бурения скважин с отбором керна, преимущественно, по перемежающимся по твердости 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 осевыми каналами на торце и закрепленные в этих каналах с возможностью вращения вокруг своих продольных осей хвостовики скважино- и кернообразующих шарошек, торцы хвостовиков которых взаимодействуют с подпятниками через шаровые опоры (см. авт. св. СССР №88114, кл. Е21В 10/02, 1964 г.).

В данной коронке благодаря использованию резцов в виде шарошек, вращающихся вокруг своих вертикальных осей, решена проблема увеличения вооруженности коронки, а следовательно, и вопрос увеличения проходки по сравнению с коронками с неподвижными резцами. К недостаткам ее следует отнести малую эффективность при бурении по перемежающимся породам. Это связано с невозможностью изменения схемы взаимодействия режущих элементов шарошек с породой при изменении их физико-механических свойств.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение технико-экономических показателей коронок при бурении преимущественно по перемежающимся породам.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровой коронке, содержащей корпус с осевыми каналами на торце и закрепленные в этих каналах с возможностью вращения вокруг своих продольных осей хвостовики скважино- и кернообразующих шарошек, торцы хвостовиков которых взаимодействуют с подпятниками через шаровые опоры, согласно изобретению осевые каналы под хвостовики шарошек выполнены с наклонной боковой стенкой, ориентированной в направлении вращения коронки и расположенной сзади хвостовика, при этом между наклонной стенкой и хвостовиком шарошки размещен упругий элемент.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что хвостовик каждой шарошки жестко соединен с шаром подпятника, при этом шар зафиксирован от осевого перемещения вверх подпятником, а вниз - втулкой, жестко соединенной с корпусом.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид буровой коронки в продольном разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Предложенная буровая коронка содержит корпус 1 с осевыми каналами 2 на торце и установленные в этих каналах 2 с возможностью вращения вокруг своих продольных осей хвостовики 3 чередующихся скважино- и кернообразующих шарошек 4 и 5. Осевые каналы 2 под хвостовики 3 шарошек 4 и 5 выполнены с наклонной боковой стенкой 6, расположенной сзади хвостовиков 3 шарошек 4 и 5. Наклонные боковые стенки 6 ориентированы в направлении вращения коронки, при этом между наклонной стенкой 6 и хвостовиком 3 шарошки размещен упругий элемент 7. Каждая шарошка 4 и 5 выполнена со съемной шаровой опорой 8, соединенной с хвостовиком 3, например, резьбой или шплинтом и размещенной в сферическом гнезде 9 подпятника 11. При этом шаровая опора 8 шарошек 4 и 5 зафиксирована от осевого перемещения вверх подпятником 11, а вниз - втулкой 12, жестко соединенной с корпусом 1, любым известным способом, например штифтом 13. Это обеспечивает легкость монтажа и демонтажа шарошек 4 и 5 путем установки шаровой пяты 8 сверху и фиксацию ее резьбовым подпятником 11. Каждая шарошка 4 и 5 снабжена режущими элементами 10 в виде твердосплавных пластин или в виде вставок из синтетического материала. Тип вооружения выбирается в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород. Шарошки 4 расположены таким образом, чтобы они касались только стенок скважин, а шарошки 5 - только стенок керна, что исключает вероятность их заклинивания и гарантирует их поворот вокруг своей продольной оси, обеспечивая калибровку стенок скважины и керна.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 10 шарошек 4 и 5 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода выносится на поверхность промывочной жидкостью, подаваемой через бурильную колонну и корпус 1 коронки. При встрече более твердых пород увеличивают осевую нагрузку на буровую коронку, под действием которой шарошки 4 и 5 меняют свое вертикальное положение и начинают наклоняться назад на угол α, сжимая упругий элемент 7. Причем, чем больше осевая нагрузка, тем больше угол наклона шарошек 4 и 5 относительно вертикали. При этом наклонная стенка 6 служит направляющей для хвостовика 3 шарошек 4 и 5. При встрече более мягких пропластков осевую нагрузку снижают и хвостовики 3 под действием упругого элемента 7 меняют свое положение и угол наклона их приближается к 90°, т.е. к вертикальному положению.

Применение предложенной коронки позволяет значительно повысить их технико-экономические показатели коронок при бурении по перемежающимся породам.

1. Буровая коронка, содержащая корпус с осевыми каналами на торце и закрепленные в этих каналах с возможностью вращения вокруг своих продольных осей хвостовики скважино- и кернообразующих шарошек, торцы хвостовиков которых взаимодействуют с подпятниками через шаровые опоры, отличающаяся тем, что осевые каналы под хвостовики шарошек выполнены с наклонной боковой стенкой, ориентированной в направлении вращения коронки и расположенной сзади хвостовика, при этом между каждой наклонной стенкой и хвостовиком шарошки размещен упругий элемент.

2. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что хвостовик каждой шарошки жестко соединен с шаром подпятника, при этом шар зафиксирован от осевого перемещения вверх подпятником, а вниз - втулкой, жестко соединенной с корпусом.