RU161061U1

RU161061U1 - DIAMOND CROWN FOR DRILLING

Info

Publication number: RU161061U1
Application number: RU2015151633/03U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Васильевич Нескоромных; Александр Леонидович Неверов; Павел Геннадьевич Петенёв
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2016-04-10

Abstract

Алмазная коронка для бурения, включающая корпус с резьбой, матрицу с алмазосодержащими секторами одной геометрической формы, разделенными промывочными каналами различной ширины - несколькими узкими и двумя широкими, не равное количество алмазосодержащих секторов по разную от широких промывочных каналов сторону, отличающаяся тем, что в пределах широких промывочных каналов установлены перегородки, полностью перекрывающие каналы, при этом в перегородках выполнены по два отверстия, каждое из которых примыкает к алмазосодержащим секторам широкого промывочного канала и площадью, равной площади узкого промывочного канала.Diamond core for drilling, including a threaded body, a matrix with diamond-containing sectors of the same geometric shape, separated by washing channels of different widths - several narrow and two wide, an unequal number of diamond-containing sectors on the side different from the wide washing channels, characterized in that within wide washing channels installed partitions that completely overlap the channels, while the partitions are made of two holes, each of which is adjacent to the diamond-containing sector wide flushing channel and an area equal to the area of a narrow channel flushing.

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. Боковая поверхность матрицы с наружной и внутренней стороны защищены от изнашивания пластинами из твердого и сверхтвердого материала.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. The lateral surface of the matrix from the outside and inside is protected from wear by plates of hard and superhard material.

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.

За прототип принята алмазная коронка (патент на полезную модель №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 каналы 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 канала, между которыми по разную от широких промывочных каналов сторону имеется не равное количество алмазосодержащих секторов. Узкие промывочные каналы разделяют сектора матрицы коронки по обе стороны от широких промывочных пазов.A diamond crown was adopted for the prototype (utility model patent 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 channels 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 channels made 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 washing channels separate the sectors of the crown matrix on either side of the wide washing grooves.

Наличие двух широких промывочных каналов и алмазосодержащих секторов между широкими промывочными каналами, 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 channels and diamond-containing sectors between the wide flushing channels, ensuring the eccentricity of the end face of the matrix, eliminates any significant distortion of the diamond crown during drilling, and hence additional bending of the core set.

Недостатком прототипа является низкий ресурс из-за того, что различные по размеру промывочные каналы при бурении создают различные по величине гидравлические сопротивления на выходе бурового раствора из коронки: минимальные гидравлические сопротивления возникают в широких промывочных каналах, а максимальные в узких промывочных каналах, а в результате алмазосодержащие сектора, между которыми выполнены узкие промывочные каналы, охлаждаются при бурении недостаточно и поэтому более интенсивно изнашиваются, что снижает ресурс коронки.The disadvantage of the prototype is the low resource due to the fact that the flushing channels of various sizes during drilling create different hydraulic resistances at the outlet of the drilling fluid from the core: the minimum hydraulic resistance occurs in wide flushing channels, and the maximum in narrow flushing channels, and as a result diamond-containing sectors between which narrow flushing channels are made are not cooled sufficiently during drilling and therefore wear out more intensively, which reduces the resource of the crown.

Предлагаемая алмазная коронка содержит корпус с резьбой, матрицу с алмазосодержащими секторами одной геометрической формы и размеров, и промывочные каналы двух типов - узкий и широкий, что обеспечивает эксцентриситет торца матрицы, при этом в широких промывочных каналах установлены перегородки, перекрывающие каналы, а в перегородках выполнены отверстия у каждого крайнего алмазосодержащего сектора по обе стороны широкого промывочного канала. Таким образом, всего выполнено четыре отверстия в перегородках, при этом площадь каждого отверстия равна площади узкого промывочного канала. Перегородки, перекрывающие широкие промывочные каналы, выполнены тонкими и легко изнашиваемыми.The proposed diamond crown contains a threaded housing, a matrix with diamond-containing sectors of the same geometric shape and size, and flushing channels of two types, narrow and wide, which provides an eccentricity of the end face of the matrix, while in the wide flushing channels installed partitions that overlap the channels, and in the partitions are made openings at each extreme diamond-containing sector on both sides of the wide flushing channel. Thus, a total of four holes were made in the partitions, while the area of each hole is equal to the area of the narrow washing channel. Partitions covering the wide flushing channels are made thin and easy to wear.

Наличие перегородок в широких промывочных каналах с двумя отверстиями в каждой из них обеспечивают равенство гидравлических сопротивлений при прокачивании бурового раствора через коронку при бурении, поскольку при прочих равных условиях величина гидравлических сопротивлений определяется площадью отверстий и каналов, через которые прокачивается жидкость. Поскольку площади каналов и отверстий равны, то и гидравлические сопротивления при прокачивании бурового раствора через коронку будут тоже равны. В результате буровой раствор будет в равных долях циркулировать через каналы и отверстия в матрице коронки и равномерно охлаждать ее алмазосодержащие сектора.The presence of partitions in wide flushing channels with two openings in each of them ensures equal hydraulic resistance when pumping the drilling fluid through the crown when drilling, since all other things being equal, the hydraulic resistance is determined by the area of the holes and channels through which the fluid is pumped. Since the areas of the channels and holes are equal, the hydraulic resistance when pumping the drilling fluid through the crown will also be equal. As a result, the drilling fluid will be circulated in equal proportions through the channels and holes in the core matrix and evenly cool its diamond-containing sectors.

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 матрицы 4, разделенной на сектора промывочными каналами 5 и 6. Промывочные каналы 5 выполнены одного стандартного размера, являются более узкими (ширина А), а промывочные каналы 6 выполнены более широкими (ширина В), чем промывочные каналы 5. При этом каналы 6 расположены в матрице 4 коронки таким образом, что обеспечивается эксцентриситет торца матрицы. Размер каналов 6 и их взаимное расположение на торце коронки задают величину эксцентриситета торца матрицы коронки 4.The proposed crown consists of a housing 1 with a thread 2, elements of the support-centering belt 3, diamond-containing sectors of the matrix 4, divided into sectors by the washing channels 5 and 6. The washing channels 5 are made of the same standard size, are narrower (width A), and the washing channels 6 are made wider (width B) than the flushing channels 5. Moreover, the channels 6 are located in the matrix 4 of the crown in such a way that the eccentricity of the end face of the matrix is ensured. The size of the channels 6 and their relative position on the end face of the crown specify the value of the eccentricity of the end face of the matrix of the crown 4.

Широкие промывочные каналы 6 перекрыты перегородками 7. Перегородки 7 выполнены из металла и едины с корпусом 1 коронки, но при этом их толщина очень мала, что обеспечивает перекрытие каналов 6, но определяет высокую изнашиваемость этих перегородок по высоте в процессе бурения. В перегородках 7 выполнены отверстия 8 для прохода бурового раствора. Возможен вариант изготовления перегородок 7 из мягкого металла типа дюралюминий для более быстрого изнашивания по высоте по мере изнашивания матрицы коронки.The wide flushing channels 6 are blocked by partitions 7. The partitions 7 are made of metal and are one with the crown body 1, but their thickness is very small, which ensures overlapping of the channels 6, but determines the high wear of these partitions in height during drilling. In the partitions 7, holes 8 are made for the passage of the drilling fluid. It is possible to manufacture partitions 7 of soft metal such as duralumin for faster wear in height as the crown matrix wears out.

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

При бурении, когда алмазная коронка воспринимает действие осевого усилия, алмазы секторов матрицы 4 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 of the matrix 4 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. manual for mining and geological specialties of universities / VV Neskoromnykh. - Irkutsk: publishing house ISTU. - 2007, p. 42, section 2.2.4).

Буровой раствор, который проходя через промывочные каналы 5 и отверстия 8 в перегородке 7, обеспечивает равномерное охлаждение алмазосодержащих секторов 4 матрицы коронки. В результате достигается как снижение интенсивности естественного искривления скважины при бурении скважины в анизотропной горной породе, так и высокий ресурс буровой коронки.The drilling fluid, which, passing through the flushing channels 5 and holes 8 in the baffle 7, provides uniform cooling of diamond-containing sectors 4 of the crown matrix. As a result, both a decrease in the intensity of the natural curvature of the well when drilling a well in anisotropic rock is achieved, as well as a high resource of the drill bit.

Опытная коронка в соответствии с заявкой на полезную модель прошла промышленные испытания, которые показали, что без перегородки в широких промывочных каналах достигается снижение искривления, но при этом ресурс коронки заметно ниже стандартной коронки, что стало следствием недостаточного охлаждения алмазосодержащих секторов коронки.The experimental crown, in accordance with the application for a utility model, passed industrial tests, which showed that without a baffle in wide flushing channels, curvature is reduced, but the crown resource is noticeably lower than the standard crown, which was due to insufficient cooling of diamond-containing crown sectors.

Claims

Diamond core for drilling, including a threaded body, a matrix with diamond-containing sectors of the same geometric shape, separated by washing channels of different widths - several narrow and two wide, an unequal number of diamond-containing sectors on the side different from the wide washing channels, characterized in that within wide washing channels installed partitions that completely overlap the channels, while the partitions are made of two holes, each of which is adjacent to the diamond-containing sector wide flushing channel and an area equal to the area of a narrow channel flushing.