коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.