коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах

Формула изобретения

1. Коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус с седлом, глухим осевым каналом с кольцевой расточкой, сообщенной с наружной поверхностью корпуса промывочными каналами, и установленный в полости осевого канала корпуса запорный орган с радиальными каналами, сообщенными в рабочем положении с кольцевой расточкой корпуса, отличающаяся тем, что она снабжена ограничителем хода запорного органа, установленным в верхней части корпуса, и упругим элементом, расположенным между ограничителем хода и запорным органом, при этом ход запорного органа больше расстояния между нижней кромкой радиальных каналов запорного органа и верхней кромкой кольцевой расточки.

2. Коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах по п.1, отличающаяся тем, что ограничитель хода запорного органа выполнен в виде набора дисков разной толщины.

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 с возможностью осевого перемещения (см. авт. св. СССР № 316846, кл. E21B 10/36, 1971 г.).

К недостаткам данной коронки следует отнести малую эффективность из-за возможности попадания шлама в зону размещения пружины и заклинивания стопорной шпильки угольной пылью. Оба этих фактора ведут к тому, что запорный орган не сработает и шлам с забоя скважины через открытую полость между седлом и запорным органом попадет в полость буровых штанг и может привести к травмированию обслуживающего персонала

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус с седлом, глухим осевым каналом с кольцевой расточкой, сообщенной с наружной поверхностью корпуса промывочными каналами, и установленный в полости осевого канала корпуса запорный орган с радиальными каналами, сообщенными в рабочем положении с кольцевой расточкой корпуса (см. авт. св. СССР № 373401, кл. E21B 10/60, 1973 г.).

Недостатком данной коронки также является низкая эффективность ее работы. Это связано с возможностью попадания шлама в полость, где размещен стопорный штифт, и заклинивания запорного органа. В этом случае запорный орган не может выполнить свою функцию и шлам под высоким давлением через буровые штанги будет выброшен в рабочую зону обслуживающего персонала. Это повышает травмоопасность бурового персонала, а кроме того, значительно увеличивает непроизводительные затраты времени на очистку полости штанг от угольного штыба.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности ее работы и снижение травмоопасности бурового персонала.

Указанный технический результат достигается тем, что в коронке для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащей корпус с седлом, глухим осевым каналом и кольцевой расточкой, сообщенной с наружной поверхностью корпуса промывочными каналами, и установленный в полости глухого осевого канала запорный орган с радиальными каналами, сообщенными в рабочем положении с кольцевой расточкой корпуса, согласно изобретению она снабжена ограничителем хода запорного органа, установленным в верхней части корпуса, и упругим элементом, расположенным между ограничителем хода и запорным элементом, при этом ход запорного органа больше расстояния между нижней кромкой радиальных каналов запорного органа и верхней кромкой кольцевой расточки.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что ограничитель хода запорного органа выполнен в виде набора дисков разной толщины.

Изобретение поясняется чертежами, на котором фиг.1 изображает общий вид коронки в продольном разрезе в рабочем положении, на фиг.2 - вид коронки после срабатывания запорного органа (без упругого элемента)

Буровая коронка содержит корпус 1 с седлом 5, глухим осевым каналом 9 и кольцевой расточкой 7, сообщенной с наружной поверхностью корпуса 1 промывочными каналами 8. В полости глухого осевого канала 9 размещен запорный орган 4 с коническим буртом 3, взаимодействующим с седлом 5, и радиальными каналами 10, сообщенными в рабочем положении с промывочными каналами 8 корпуса 1. Корпус 1 оснащен породоразрушающими элементами 2 в виде твердосплавных пластин или синтетических алмазных вставок, выбираемых в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород. Коронка снабжена расположенным в верхней части корпуса 1 ограничителем хода 11 запорного органа 4, который может быть выполнен состоящим из нескольких съемных дисков разной толщины. Выполнение ограничителя хода 11 запорного органа 4 в виде нескольких дисков разной толщины позволяет более широко регулировать ход запорного органа 4 для различных условий работы. Между ограничителем хода 11 и запорным элементом 4 расположен упругий элемент 12, при этом ход H ₁ запорного органа 4 больше расстояния h между нижней кромкой радиальных каналов 10 запорного органа 4 и верхней кромкой кольцевой расточки 7. Ход запорного органа 4 определяется по формуле: H ₁=Н-(n·d)>h, где H - расстояние между обращенными один к другому торцами запорного органа 4 и ограничителем хода 11, n - число витков пружины, d - диаметр витка пружины.

В процессе бурения промывочная жидкость через колонну буровых штанг подается в полость коронки и оттуда через радиальные каналы 10, кольцевую расточку 7 и промывочные каналы 8 на забой скважины. При микровыбросах запорный орган 4 под действием давления газа, значительно превышающего давление промывочной жидкости и поступающего через промывочные каналы 8 и воздействующего на его нижний торец, поднимается вверх. При этом благодаря выбранному ходу запорного органа 4 радиальные каналы 10 запорного органа 4 располагаются выше верхней кромки кольцевой расточки 7, предотвращая попадание штыба в полость бурового става и открывая одновременно кольцевой паз 5 и радиальные каналы 6. При этом наличие упругого элемента 12 позволяет более равномерно распределить осевую нагрузку на торец запорного органа 4 и тем самым исключить его перекос и заклинивание в канале 9. Промывочная жидкость через каналы 6 поступает в кольцевую полость между стенками бурового става и скважины и уменьшает энергию микровыбросов, вплоть до их подавления.

Применение предложенной коронки повышает эффективность ее работы при бурении по взрывоопасным пластам и снижает травмоопасность бурового персонала.