RU171734U1

RU171734U1 - Алмазная коронка для бурения

Info

Publication number: RU171734U1
Application number: RU2017100310U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Васильевич Нескоромных; Павел Геннадьевич Петенёв; Виктор Иванович Иордан
Priority date: 2017-01-09
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2017-06-13

Abstract

Полезная модель относится к области бурения твердых анизотропных горных пород с отбором керна.Алмазная коронка для бурения, включающая корпус с резьбой, промывочные каналы одинаковой площади поперечного сечения, и алмазосодержащие сектора равных геометрических форм в матрице. Алмазосодержащая матрица содержит сектора трех геометрических форм в виде сегментов кольца - неизмененных и измененных первого и второго типа, при этом первый тип измененных алмазосодержащих секторов имеет больший внутренний диаметр, чем у неизмененных секторов и второй тип алмазосодержащих секторов, имеющих одинаковый внутренний диаметр с неизмененными секторами, но меньший внешний диаметр, при этом суммарная ширина двух алмазосодержащих секторов первого и второго типа больше, чем ширина неизмененного сектора, и они расположены последовательно в одной из половин торца матрицы.Технический результат заключается в эффективности бурения, снижающего искривление скважин. 2 ил.

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.

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.

Недостатком данного аналога является его низкая эффективность как средства, снижающего искривление скважин.

За прототип принята алмазная коронка (патент на полезную модель №161061, E21B 10/48, опубликовано 10.04.2016 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, 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. Достигается эффективная циркуляция бурового раствора через каналы и отверстия в матрице коронки и равномерное охлаждение алмазосодержащих секторов.

Недостатком прототипа является дополнительные элементы в корпусе коронки, которые могут выпадать и усложняют изготовление коронки.

Предлагаемая алмазная коронка содержит корпус с резьбой, промывочные каналы одинаковой площади поперечного сечения и матрицу с алмазосодержащими секторами трех геометрической форм в виде сигментов кольца - стандартной, большой и малой, при этом большие и малые алмазосодержащие сектора расположены поочередно в торце матрицы, что обеспечивает эксцентриситет торца матрицы.

Алмазосодержащая матрица содержит сектора трех геометрических форм в виде сегментов кольца – неизмененных и измененных первого и второго типа. Первый тип измененных алмазосодержащих секторов имеет больший внутренний диаметр, чем у неизмененных секторов и второй тип алмазосодержащих секторов, имеющих одинаковый внутренний диаметр с неизмененными секторами, но меньший внешний диаметр. При этом суммарная ширина двух алмазосодержащих секторов первого и второго типа больше, чем ширина неизмененного сектора, и они расположены последовательно в одной из половин торца матрицы.

Наличие алмазосодержащих секторов 3-х геометрических форм в виде сегментов кольца позволяют затратить меньше материалов на изготовление коронки, а также увеличивают ресурс породоразрушающего инструмента, поскольку матрица изготавливается из одинакового материала.

На фиг. 1 показана заявляемая в качестве полезной модели алмазная коронка для бурения.

На фиг. 2 показана торцевая часть заявляемой алмазной коронки для бурения.

Предлагаемая коронка состоит из корпуса 1 с резьбой 2, элементов опорно-центрирующего пояса 3, промывочных каналов одинакового поперечного сечения 4 и алмазосодержащих секторов матрицы разной геометрической формы неизмененных 5, измененных второго типа 6 и первого типа 7. Алмазосодержащие сектора 5, 6 и 7 выполнены из одного материала.

Предлагаемая коронка работает следующим образом. При бурении, когда алмазная коронка воспринимает действие осевого усилия, алмазы секторов матрицы 5, 6 и 7 внедряются в горную породу. За счет разных геометрических форм секторов обеспечивается 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).

При работе коронки на забое сектора 6 и 7 будут испытывать более высокие удельные нагрузки под влиянием осевого усилия. Именно поэтому сектора 6 и 7 предлагается изготавливать более твердыми, чем сектора 5 матрицы коронки. Твердость матрицы половины торца коронки с измененными секторами, определяется по коэффициенту, рассчитываемому по формуле: K=F_б/F_м. При этом твердость секторов на половине торца с измененными алмазосодержащими секторами должна быть выше твердости половины торца матрицы с неизмененными секторами в F_б/F_м раза, где F_б - площадь алмазосодержащих секторов на половине торца коронки без измененного сегмента, a F_м - площадь алмазосодержащих секторов на половине торца коронки с измененным сегментом.

Буровой раствор, который проходя через промывочные каналы 4, обеспечивает равномерное охлаждение алмазосодержащих секторов 5, 6 и 7 матрицы коронки. В результате достигается как снижение интенсивности естественного искривления скважины при бурении скважины в анизотропной горной породе, так и высокий ресурс буровой коронки.

Опытная коронка в соответствии с заявкой на полезную модель прошла промышленные испытания, которые показали, что применение конструкции коронки с секторами 3-х геометрических форм позволяет снизить искривление без нарушения равенства гидравлических сопротивлений на выходе бурового раствора из коронки, без применения дополнительных элементов. А также сохранить ресурс коронки, равным ресурсу стандартной коронки.

Claims

Алмазная коронка для бурения, включающая корпус с резьбой, промывочные каналы одинаковой площади поперечного сечения и алмазосодержащие сектора равных геометрических форм в матрице, отличающаяся тем, что алмазосодержащая матрица содержит сектора трех геометрических форм в виде сегментов кольца - неизмененных и измененных первого и второго типа, при этом первый тип измененных алмазосодержащих секторов имеет больший внутренний диаметр, чем у неизмененных секторов, и второй тип алмазосодержащих секторов, имеющих одинаковый внутренний диаметр с неизмененными секторами, но меньший внешний диаметр, при этом суммарная ширина двух алмазосодержащих секторов первого и второго типа больше, чем ширина неизмененного сектора, и они расположены последовательно в одной из половин торца матрицы.