Коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин в пластах с повышенным содержанием газа, где процесс бурения часто сопровождается микровыбросами. Технический результат направлен на повышение эффективности работы коронки путем обеспечения надежности срабатывания запорных органов обратных клапанов. Предложенная буровая коронка содержит корпус со ступенчатой наружной поверхностью, соединенный с ним посредством узла передачи крутящего момента с возможностью ограниченного осевого перемещения рабочий наконечник с кожухом и промывочными каналами и установленные в них обратные клапаны. Коронка снабжена защитной втулкой и осевым приводом для рабочего наконечника, размещенным в полости, образованной корпусом и защитной втулкой между обращенными один к другому торцами кожухом и торцом защитной втулки, жестко соединенной с корпусом. Осевой привод выполнен в виде пружины сжатия или в виде диска из упругого материала. При этом каждый промывочный канал рабочего наконечника и торец размещенного в нем запорного органа обратного клапана выполнены конгруэнтной конической формы. 2 з.п. ф-лы, 1 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 возможность попадания в ее полость угольного шлама, который заклинивает запорный орган и препятствует его повторному открытию после выброса. Это приводит к лишним спуско-подъемным операциям и как следствие этого к снижению производительности буровых работ.
Наиболее близкой по технической сущности является коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая полый корпус со ступенчатой наружной поверхностью, соединенный с ним с возможностью ограниченного осевого перемещения посредством узла передачи крутящего момента рабочий наконечник с кожухом и промывочными каналами, и установленные в них обратные клапаны с неподвижными запорными органами (см. авт. св. СССР №400698, кл. Е21В 10/42, 1974 г.).
Недостатком данной коронки является малая надежность в работе. Объясняется это тем, что эффективное разрушение породы невозможно без достаточной осевой нагрузки на рабочий наконечник. В известной коронке в этом случае произойдет перекрытие промывочных каналов запорными органами обратного клапана. В этом случае разрушенная порода остается на забое скважины и эффективность работы коронки резко снизится. В случае же использования промывочных каналов без обратных клапанов угольный шлам при выбросах забьет полость коронки и возникнет та же ситуация, что и с аналогом.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки путем обеспечения надежного срабатывания запорных органов обратных клапанов после выброса.
Указанный технический результат достигается тем, что коронке для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащей корпус со ступенчатой наружной поверхностью, соединенный с ним с возможностью ограниченного осевого перемещения посредством узла передачи крутящего момента рабочий наконечник с кожухом и промывочными каналами, и установленные в них обратные клапаны с неподвижными запорными органами, согласно изобретению она снабжена защитной втулкой и осевым приводом для рабочего наконечника, размещенным в полости, образованной корпусом и защитной втулкой между обращенными один к другому торцами кожуха и защитной втулки, жестко соединенной с корпусом.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:
- осевой привод выполнен в виде пружины сжатия или в виде диска из упругого материала;
- каждый промывочный канал рабочего наконечника и торец размещенного в нем запорного органа обратного клапана выполнены конгруэнтной конической формы.
На чертеже представлен продольный разрез коронки в рабочем положении.
Буровая коронка содержит полый корпус 1 со ступенчатой наружной поверхностью, осевым каналом 2 и соединенный с ним посредством узла передачи крутящего момента рабочий наконечник 3 с кожухом 7 и промывочными каналами 8. Корпус 1 и рабочий наконечник 3 соединены между собой с возможностью ограниченного осевого перемещения. Промывочные каналы 8 рабочего наконечника оснащены обратными клапанами с неподвижными запорными органами в виде стержней 9, жестко соединенными с корпусом 1. Для стержней 9 седлами служат стенки промывочных каналов 8. Для надежности работы обратных клапанов стенки промывочных каналов 8 и торцы стержней 4 выполнены с конгруэнтными коническими поверхностями. При этом коронка снабжена осевым приводом 10 для рабочего наконечника 3, размещенным в полости 11, образованной корпусом 1 и защитной втулкой 12 между обращенными один к другому торцами кожуха и защитной втулки 12, жестко соединенной с корпусом 1. Осевой привод 10 для рабочего наконечника 3 выполнен в виде пружины сжатия или в виде диска из упругого материала (не показано).. Характеристика пружины 10 и упругого диска выбираются в зависимости от типоразмера наконечника 3 и применяемого режима бурения, но во всех случаях высота пружины 10 и диска в исходном положении должна быть больше высоты зазора между торцами защитной втулки 12 и кожуха 7. Рабочий наконечник 3 армирован породоразрушающими элементами 13, которые выбираются в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород и могут быть выполнены в виде твердосплавных или синтетических алмазных вставок. Герметизация подвижных элементов достигается втулкой 5 и уплотнительными кольцами 6. Передача крутящего момента от корпуса 1 к рабочему наконечнику 3 осуществляется шпонкой 4 или шлицевым соединением.
В процессе бурения породоразрушающие элементы 13 рабочего наконечника 3 под действием осевой нагрузки, создаваемой осевым приводом 10, и крутящего момента от двигателя, расположенного на поверхности, внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода выносится на поверхность промывочной жидкостью, подаваемой через каналы 8. В случае возникновения внезапного выброса на забое скважины под давлением газа рабочий наконечник 3 поднимается вверх и стержни 7 перекрывают промывочные каналы 8, предотвращая попадание угольной пыли и штыба в полости коронки и бурового става и одновременно выдавливают штыб из промывочных каналов 8. При этом подача промывочной жидкости прекращается. После прекращения выброса рабочий наконечник 3 под действием осевого привода 10 занимает исходное положение и коронка готова к работе без проведения дополнительных спуско-подъемных операций для проведения очистных работ коронки и бурового става. Применение предложенной коронки повышает эффективность проведения буровых работ.
1. Коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая полый корпус со ступенчатой наружной поверхностью, соединенный с ним с возможностью ограниченного осевого перемещения посредством узла передачи крутящего момента рабочий наконечник с кожухом и промывочными каналами и установленные в них обратные клапаны с неподвижными запорными органами, отличающаяся тем, что она снабжена защитной втулкой и осевым приводом для рабочего наконечника, размещенным в полости, образованной корпусом и защитной втулкой между обращенными один к другому торцами кожуха и защитной втулки, жестко соединенной с корпусом.
2. Коронка по п.1, отличающаяся тем, что осевой привод выполнен в виде пружины сжатия или в виде диска из упругого материала.
3. Коронка по п.1, отличающаяся тем, что каждый промывочный канал рабочего наконечника и торец размещенного в нем запорного органа обратного клапана выполнены конгруэнтной конической формы.
