RU160827U1

RU160827U1 - DIAMOND CROWN FOR DRILLING

Info

Publication number: RU160827U1
Application number: RU2015148430/03U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Васильевич Нескоромных; Александр Леонидович Неверов; Павел Геннадьевич Петенёв
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2016-04-10

Abstract

Алмазная коронка для бурения, включающая корпус с резьбой, матрицу с алмазосодержащими секторами равных размеров и форм, с не равным их количеством, разделенными промывочными каналами различной ширины, отличающаяся тем, что корпус коронки и алмазосодержащие сектора матрицы, расположенные на половине торца коронки с широкими промывочными каналами, дополнительно оснащены вставками в виде пластин из сверхтвердого материала.A diamond core for drilling, including a threaded housing, a matrix with diamond-containing sectors of equal sizes and shapes, with an unequal number of them, separated by flushing channels of different widths, characterized in that the crown body and diamond-containing sectors of the matrix are located on half of the crown end with wide flushing channels are additionally equipped with inserts in the form of plates of superhard material.

Description

Полезная модель относится к области бурения твердых анизотропных горных пород с отбором керна. Необходимость данного технического решения определяется тем, что при бурении анизотропных горных пород наблюдается искривление скважин, что снижает эффективность буровых работ. В связи с этим важно иметь такой буровой инструмент, который бы позволил решать задачу снижения искривления скважин в анизотропных горных породах.The utility model relates to the field of drilling solid anisotropic rocks with coring. The need for this technical solution is determined by the fact that when drilling anisotropic rocks, curvature of the wells is observed, which reduces the efficiency of drilling operations. In this regard, it is important to have such a drilling tool that would solve the problem of reducing the curvature of wells in anisotropic rocks.

Для бурения скважин в твердых породах применяются различные типы алмазных коронок с кольцевой алмазосодержащей матрицей, разделенной на сектора промывочными пазами равных размеров (см., например, Буровой инструмент для геологоразведочных скважин: Справочник/ Н.И. Корнилов, Н.Н. Бухарев, А.Т. Киселев и др. М.: Недра, 1990, с. 52, 63, рис. 2.11, 2.12). Указанная коронка выполняется с матрицей, которая имеет определенную в зависимости от твердости и абразивности горных пород твердость алмазосодержащих секторов и их насыщенность алмазами.For drilling wells in hard rocks, various types of diamond crowns with an annular diamond matrix are used, divided into sectors by flushing grooves of equal sizes (see, for example, Drilling tool for exploration wells: Reference book / N.I. Kornilov, N.N. Bukharev, A .T. Kiselev et al. M .: Nedra, 1990, p. 52, 63, Fig. 2.11, 2.12). The specified crown is made with a matrix, which has a hardness of diamond-containing sectors and their saturation with diamonds, determined depending on the hardness and abrasiveness of the rocks.

Недостатком данного аналога является его низкая эффективность как средства снижающего искривление скважин.The disadvantage of this analogue is its low efficiency as a means of reducing the curvature of wells.

Для снижения искривления скважины известна конструкция алмазной коронки с опорными центрирующими элементами, расположенными на ее корпусе в виде опорного пояса (Будюков Ю.Е., В.И. Власюк, В.И. Спирин Алмазный инструмент для бурения направленных и многоствольных скважин. Тула, ЗАО «Гриф и К», 2007 г., стр. 56, рис. 2.6.). Наличие опорно-центрирующего пояса у данной коронки снижает угол перекоса коронки в скважине, но также не исключает искривления в процессе бурения.To reduce the curvature of the well, the design of a diamond crown with supporting centering elements located on its body in the form of a support belt is known (Budyukov Yu.E., V.I. Vlasyuk, V.I. Spirin Diamond tool for drilling directional and multilateral wells. Tula, CJSC “Grif and K”, 2007, p. 56, Fig. 2.6.). The presence of a support-centering belt in this crown reduces the angle of distortion of the crown in the well, but also does not exclude curvature during drilling.

За прототип принята алмазная коронка (RU №148333, Е21В 10/02, опубликовано 10.12.2014 г.), которая содержит корпус с резьбой, матрицу с алмазосодержащими секторами одной геометрической формы и размеров и промывочные пазы двух типов - узкий и широкий, что обеспечивает эксцентриситет торца матрицы, а также различную насыщенность алмазами секторов матрицы. У коронки-прототипа на одной из половин торца матрицы коронки выполнены два широких промывочных паза, между которыми по разную от широких промывочных каналов сторону имеется не равное количество алмазосодержащих секторов. Узкие промывочные пазы разделяют сектора матрицы коронки по обе стороны от широких промывочных пазов.The prototype is a diamond crown (RU No. 148333, ЕВВ 10/02, published December 10, 2014), which contains a threaded housing, a matrix with diamond-containing sectors of the same geometric shape and size, and flushing grooves of two types - narrow and wide, which ensures the eccentricity of the end face of the matrix, as well as various diamond saturation of the matrix sectors. The prototype crown has two wide flushing grooves on one of the half ends of the crown matrix, between which there is an unequal number of diamond-containing sectors on the side different from the wide flushing channels. Narrow wash grooves separate the sectors of the crown matrix on either side of the wide wash grooves.

Наличие двух широких промывочных пазов и алмазосодержащих секторов между широкими промывочными пазами, обеспечивая эксцентриситет торца матрицы, исключает какой-либо существенный перекос алмазной коронки при бурении, а значит и дополнительный изгиб колонкового набора.The presence of two wide flushing grooves and diamond-containing sectors between the wide flushing grooves, ensuring the eccentricity of the end face of the matrix, eliminates any significant distortion of the diamond crown during drilling, and hence the additional bending of the core set.

Недостатком прототипа является то, что при бурении вследствие неуравновешенных сил резания скалывания породы коронка прижимается к стенке скважины и керну, вызывая их фрезерование. В результате происходит повышенный износ матрицы коронки и ее корпуса, разработка ствола скважины.The disadvantage of the prototype is that when drilling due to unbalanced cutting forces of chipping rocks, the crown is pressed against the wall of the well and the core, causing their milling. The result is increased wear of the crown matrix and its body, the development of the wellbore.

Предлагаемая коронка для бурения, включающая корпус с резьбой, матрицу с алмазосодержащими секторами равных размеров и форм, с не равным их количеством, разделенные промывочными каналами различной ширины, согласно техническому решению, корпус коронки, и алмазосодержащие сектора матрицы расположенные на половине торца коронки с широкими промывочными каналами, дополнительно оснащены вставками в виде пластин из сверхтвердого материала.The proposed drill bit, including a threaded housing, a matrix with diamond-containing sectors of equal sizes and shapes, with unequal number of them, separated by flushing channels of different widths, according to the technical solution, the crown body, and diamond-containing sectors of the matrix located at half of the crown end with wide flushing channels are additionally equipped with inserts in the form of plates of superhard material.

Поскольку при бурении предлагаемая коронка активно прижимается и фрезерует стенку скважины, во избежание износа коронки и снижения фрезерующей способности элементы опорно-центрирующего пояса на корпусе коронки и боковые наружные поверхности секторов матрицы в диапазоне центрального угла торца коронки включающего ближние к широким промывочными каналами алмазосодержащие сектора имеют повышенную концентрацию защищающих от износа пластин.Since, when drilling, the proposed crown is actively pressed and milled the well wall, in order to avoid wear of the crown and reduce milling ability, the elements of the support-centering belt on the body of the crown and the lateral outer surfaces of the matrix sectors in the range of the central angle of the end face of the crown including diamond-containing sectors close to wide flushing channels have an increased concentration of wear protection plates.

Подобное усиление боковой поверхности коронки защищает ее он износа, но при этом общее количество пластин износостойкого материала остается неизменным в сравнении со случаем равномерного распределения по боковой поверхности матрицы и опорно-центрирующих элементах пояса.Such a strengthening of the side surface of the crown protects it from wear, but the total number of plates of wear-resistant material remains unchanged in comparison with the case of uniform distribution over the side surface of the matrix and the support-centering elements of the belt.

На фиг. 1 показана заявляемая в качестве полезной модели алмазная коронка для бурения.In FIG. 1 shows a diamond drill bit claimed as a utility model.

На фиг. 2 показана торцевая часть заявляемой алмазной коронки для бурения.In FIG. 2 shows the end part of the inventive diamond core for drilling.

Предлагаемая коронка состоит из корпуса 1 с резьбой 2, элементов опорно-центрирующего пояса 3, алмазосодержащих секторов 4 матрицы, разделенной на сектора с промывочными пазами 5 и 6. Промывочные пазы 5 выполнены одного стандартного размера, являются более узкими, а промывочные пазы 6 выполнены более широкими, чем промывочные пазы 5. При этом пазы 6 расположены в матрице коронки таким образом, что обеспечивается эксцентриситет торца матрицы, это достигается тем, что число секторов по обе стороны от промывочных пазов 5 различно. Размер пазов 6 и их взаимное расположение на торце коронки создают эксцентриситет торца матрицы коронки. Боковая поверхность алмазосодержащих секторов 4 защищена от изнашивания пластинами из износостойкого материала 7, а элементы пояса 3 опорно-центрирующего комплекса пластинами 8.The proposed crown consists of a housing 1 with a thread 2, elements of the support-centering belt 3, diamond-containing sectors 4 of the matrix, divided into sectors with washing grooves 5 and 6. The washing grooves 5 are made of one standard size, are narrower, and the washing grooves 6 are made more wider than the wash grooves 5. In this case, the grooves 6 are located in the matrix of the crown so that the eccentricity of the end face of the matrix is ensured, this is achieved by the fact that the number of sectors on either side of the wash grooves 5 is different. The size of the grooves 6 and their relative position on the end face of the crown create an eccentricity of the end face of the crown matrix. The lateral surface of diamond-containing sectors 4 is protected from wear by plates of wear-resistant material 7, and the elements of the belt 3 of the support-centering complex by plates 8.

При этом элементы 3 опорно-центрирующего пояса на корпусе 1 коронки и боковые наружные поверхности секторов 4 матрицы в диапазоне центрального угла Δ (фиг. 2) торца коронки включающего ближние к широким промывочными каналами 6 элементы 3 опорно-центрирующего пояса и алмазосодержащие сектора 4 имеют повышенную концентрацию защищающих от износа пластин 7 и 8 из сверхтвердого материала.At the same time, the elements 3 of the support-centering belt on the crown housing 1 and the lateral outer surfaces of the matrix sectors 4 in the range of the central angle Δ (Fig. 2) of the crown end including the elements 3 of the support-centering belt and diamond-containing sectors 4, which are closest to the wide flushing channels 6, have an increased the concentration of wear protection plates 7 and 8 of superhard material.

Предлагаемая коронка работает следующим образом.The proposed crown works as follows.

При бурении, когда алмазная коронка воспринимает действие осевого усилия, алмазы секторов 4 матрицы внедряются в горную породу. Наличие широких промывочных каналов 6 на торце матрицы обеспечивает вращение коронки вокруг оси скважины и, таким образом, исключается режим вращения с ориентированным перекосом коронки, при котором может происходить максимальное искривление ствола скважины (см. В.В. Нескоромных Направленное бурение и основы кернометрии: учеб. пособие для горно-геологических специальностей вузов/ В.В. Нескоромных. - Иркутск: изд-во. ИрГТУ. - 2007, стр. 42, раздел 2.2.4).During drilling, when the diamond crown perceives the action of axial force, the diamonds of the sectors 4 of the matrix are embedded in the rock. The presence of wide flushing channels 6 at the end of the matrix ensures the rotation of the crown around the axis of the borehole and, thus, the rotation mode with oriented crown bias is excluded, at which maximum bore of the wellbore can occur (see V.V. Neskoromnykh Directional Drilling and Core Measurement: training manual for mining and geological specialties of universities / VV Neskoromnykh. - Irkutsk: publishing house ISTU. - 2007, p. 42, section 2.2.4).

При бурении предлагаемой коронкой в результате резания-скалывания породы возникает сила, как дисбаланс сил резания-скалывания.When drilling the proposed crown as a result of cutting-chipping of the rock, a force appears, as an imbalance of the cutting-chipping forces.

Для защиты коронки от изнашивания в точках прилегания коронки к стенке скважины, предлагается корпус коронки 1 оснастить опорно-центрирующими элементами пояса 3, а пояс 3 в свою очередь пластинами 8, которые дополнительно защищены от изнашивания именно в точках прилегания коронки к стенке скважины, а именно в интервале размещения широких промывочных каналов 6 в диапазоне центрального угла Δ (фиг. 2). Дополнительную защиту от изнашивания в виде пластин из сверхтвердого материала 7, в диапазоне угла Δ, также предлагается разместить на боковой поверхности алмазосодержащих секторах 4 матрицы коронки.To protect the crown from wear at the points of attachment of the crown to the wall of the well, it is proposed to equip the body of crown 1 with the support-centering elements of the belt 3, and the belt 3, in turn, with plates 8, which are additionally protected from wear at the points of contact of the crown to the wall of the well, namely in the range of placement of the wide washing channels 6 in the range of the central angle Δ (Fig. 2). It is also proposed to place additional protection against wear in the form of plates of superhard material 7, in the angle range Δ, on the side surface of diamond-containing sectors 4 of the crown matrix.

Claims

A diamond core for drilling, including a threaded housing, a matrix with diamond-containing sectors of equal sizes and shapes, with an unequal number of them, separated by flushing channels of different widths, characterized in that the crown body and diamond-containing sectors of the matrix are located on half of the crown end with wide flushing channels are additionally equipped with inserts in the form of plates of superhard material.