Буровая коронка



Буровая коронка
Буровая коронка
Буровая коронка

 


Владельцы патента RU 2509196:

Панин Николай Митрофанович (RU)

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, а именно к коронкам, предназначенным преимущественно для бурения скважин большого диаметра с отбором керна.

Известна буровая коронка, включающая короночное кольцо с промывочными пазами на торце, армированном породоразрушающими твердосплавными вставками (см. авт. св. СССР №157945, кл. Е21В 10/02, 1962 г.).

Недостатком этой коронки является узкая область применения, т.к. она эффективно работает только с использование гидро- и пневмоударников. Другим недостатком коронки является несовершенство системы очистки забоя от шлама.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая переходник, соединенный с тремя концентрично установленными трубчатыми элементами, центральный из которых армирован породоразрушающими элементами (см. авт. св. СССР №2269634, кл. Е21В 10/02, 2006 г.).

В данной коронке благодаря использованию составного корпуса, образованного переходником и тремя трубчатыми элементами, успешно решен вопрос очистки забоя от шлама. К недостаткам ее следует отнести ограниченную область применения, а именно бурение по сильно трещиноватым породам. Применение ее для разбуривания монолитных пород малоэффективно.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки при бурении по монолитным породам и расширение области ее применения.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровой коронке, содержащей переходник, соединенный с тремя концентрично установленными трубчатыми элементами, центральный из которых армирован породоразрушающими элементами, согласно изобретению центральный трубчатый элемент установлен с возможностью осевого перемещения, выполнен с радиальными продольными пазами, в которых размещены стопорные штифты, фиксирующие его относительно наружных и внутренних трубчатых элементов, которые оснащены породоразрушающими элементами, причем породоразрушающие элементы всех трубчатых элементов установлены под разными углами к вертикальной плоскости.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- породоразрушающие элементы на среднем трубчатом элементе установлены с опережением относительно породоразрушающих элементов других трубчатых элементов;

- переходник со стороны нижнего торца выполнен с кольцевым пазом для размещения центрального трубчатого элемента, между верхним торцом которого и дном кольцевого паза переходника размещена пружина сжатия.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид коронки в продольном разрезе, на фиг.2 и 3 - схема расположения резцов на торце трубчатых элементов в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород.

Буровая коронка включает переходник 1 с присоединительной резьбой 9, соединенный с тремя концентрично установленными трубчатыми элементами 2, 3 и 4, рабочие торцевые поверхности которых армированы породоразрушающими элементами 5. В зависимости от диаметра скважин могут быть использованы два центральных трубчатых элемента. Породоразрушающие элементы 5 установлены под разными углами к вертикальной плоскости, причем угол наклона их зависит от физико-механических свойств разбуриваемых пород. Так, при бурении по породам средней твердости и выше породоразрушающие элементы 5 на средних трубчатых элементах 3 устанавливают под углом α2, близким к вертикали, а скважино- и кернообразующие элементы 5 устанавливают с отрицательным углом резания (см. фиг.2). При этом угол отклонения от вертикальной плоскости α1 у скважинообразующих породоразрушающих элементов 5 больше, чем у α3 кернообразующих элементов 5. При бурении же по более мягким породам угол отклонения породоразрушающих элементов 5 от вертикальной плоскости больше у центральных α2, а наименьший угол отклонения α1 - у скважинообразующих породоразрушающих элементов 5 (см. фиг.3). При этом во всех случаях центральные породоразрушающие элементы 5 установлены с опережением по высоте относительно скважино - и кернообразующих породоразрушающих элементов 5. Величина опережения центральных породоразрушающих элементов 5, как и угол их наклона, также определяется физико-механическими свойствами разбуриваемых пород, чем тверже разбуриваемые породы, тем меньше величина опережения, и наоборот. Тип породоразрушающих элементов 5 также определяется физико-механическими свойствами разбуриваемых пород. При бурении по более твердым породам могут использоваться вставки с синтетическими алмазами, а при бурении по более мягким породам - твердосплавные резцы. Для снижения энергоемкости процесса разрушения породы центральные породоразрушающие элементы 5 установлены с возможностью осевого перемещения. С этой целью средний трубчатый элемент 3 подпружинен пружиной сжатия 6 в осевом направлении и выполнен с продольными пазами 7, в которых размещены стопорные штифты 8, фиксирующие его относительно наружного и внутреннего трубчатых элементов 2 и 4 и предохраняющие его от выпадения. Переходник 1 со стороны нижнего торца выполнен с кольцевым пазом 10 для размещения центрального трубчатого элемента 3, между верхним торцом которого и дном кольцевого паза 10 переходника 1 размещена пружина сжатия 6.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента центральные породоразрушающие элементы 5 внедряются в породу, образуя опережающий забой. Затем в работу вступают скважино- и кернообразующие породоразрушающие элементы 5, которые разрушают забой при наличии дополнительной плоскости обнажения, образованной центральными породоразрушающими элементами 5. Это значительно облегчает работу скважино- и кернообразующих породоразрушающих элементов 5, работающих в более тяжелых условиях по сравнению с центральными, т.к. испытывают дополнительную нагрузку со стороны соответственно стенок скважины и керна. Разрушенная порода выносится на поверхность промывочной жидкостью, прокачиваемой через колонну бурильных труб и переходник 1 коронки. В процессе бурения осевую нагрузку на скважино- и кернообразующие породоразрушающие элементы 5 передают через наружный и внутренний трубчатый элементы 2 и 4, а на центральные породоразрушающие элементы 5 - через пружину 6. Это позволяет автоматически регулировать величину выступания центральных породоразрушающих элементов 5 над скважино- и кернообразующими породоразрушающими элементами 5 в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород и тем самым расширить эффективную область применения коронки.

Такое выполнение коронки обеспечивает минимизацию энергоемкости процесса разрушения породы, а следовательно, и более высокие механическую скорость бурения и проходку. Это позволяет повысить производительность буровых работ, а следовательно, и их эффективность работы, и тем самым снизить себестоимость метра бурения.

1. Буровая коронка, содержащая переходник, соединенный с тремя концентрично установленными трубчатыми элементами, центральный из которых армирован породоразрушающими элементами, отличающаяся тем, что центральный трубчатый элемент установлен с возможностью осевого перемещения, выполнен с радиальными продольными пазами, в которых размещены стопорные штифты, фиксирующие его относительно наружного и внутреннего трубчатых элементов, оснащенных породоразрушающими элементами, причем породоразрушающие элементы всех трубчатых элементов установлены под разными углами к вертикальной плоскости.

2. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что породоразрушающие элементы на центральном трубчатом элементе установлены с опережением относительно породоразрушающих элементов других трубчатых элементов.

3. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что переходник со стороны нижнего торца выполнен с кольцевым пазом для размещения центрального трубчатого элемента, между верхним торцом которого и дном кольцевого паза переходника размещена пружина сжатия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам. Обеспечивает повышение эффективности работы буровой коронки.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для искусственного искривления с отбором керна скважины, пробуренной в ледовых массивах Арктики и Антарктики.

Изобретение относится к коронкам, предназначенным 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 бурению, в частности к породоразрушающему инструменту, предназначенному для бурения преимущественно по твердым породам. .

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 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.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, предназначенному для геологоразведочного бурения преимущественно с применением двойных колонковых труб, в том числе со съемным керноприемником. В буровой коронке резцы, прочно 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. Цилиндрические хвостовики державок, вместе с упирающимся в них упорным подшипником, с минимальным зазором и возможностью вращения вокруг своей оси, входят в глухие отверстия, выполненные с торца тела коронки параллельно ее оси. Резцы удерживаются от выпадания из своих отверстий благодаря стальному шарику, установленному через боковое отверстие в теле коронки у ее торца в кольцевую проточку, выполненную у нижнего конца хвостовика. Технический результат заключается в повышении долговечности коронки, увеличении механической скорости и снижении энергоемкости процесса бурения. 2 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам с твердосплавным или алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Технический результат заключается в повышении эффективности работы буровой коронки, в основном при бурении по перемежающимся и трещиноватым породам. Буровая коронка содержит корпус, рабочий торец которого разделен промывочными пазами на секторы, армированные износостойкими вставками, и амортизатор. Для повышения эффективности работы буровой коронки амортизатор выполнен в виде двух телескопически установленных ленточных пружин, выполненных с одной стороны присоединительной резьбой для соединения с корпусом коронки и колонковым снарядом, а с другой стороны они жестко соединены одна с другой, причем наружная поверхность пружины большего диаметра армирована износостойкими вставками. Внутренняя и наружная пружины установлены с возможностью контактирования между собой своими боковыми поверхностями, при этом зазор между обращенными один к другому торцами витков соседних пружин в исходном положении больше рабочего хода пружины, но меньше высоты их продольных полок. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам с твердосплавным или алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Технический результат заключается в повышении эффективности работы буровой коронки, в основном при бурении по перемежающимся и трещиноватым породам. Буровая коронка содержит корпус, рабочий торец которого разделен промывочными пазами на секторы, армированные износостойкими вставками, и амортизатор. Для повышения эффективности работы буровой коронки амортизатор выполнен в виде кольцевой многовитковой ленточной пружины с резьбами на концевых участках и с направляющей втулкой, оснащенной уплотнительным элементом, размещенным на наружной поверхности одного из ее концов. При этом втулка установлена телескопически внутри кольцевой пружины с возможностью перекрытия ее межвитковых зазоров и жестко соединена одним концом или с корпусом или с пружиной. Уплотнительный элемент втулки размещен между внутренней поверхностью корпуса или пружины и наружной поверхностью втулки, а наружная поверхность витков амортизатора оснащена износостойким материалом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх