КОРОНКА ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В ВЫСОКОГАЗОНОСНЫХ ПЛАСТАХ
DRILLING BIT OF WELLS IN HIGH-GAS-BEARING FORMATIONS

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин в пластах с повышенным содержанием газа, где процесс бурения часто сопровождается возгоранием углесодержащих пластов и 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 невозможность предотвращения подачи воздуха на забой скважины при повышении температуры корпуса буровой коронки.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус с очистными каналами и выемкой для размещения сильфона с жидкостью и клапаном на верхнем торце, перекрывающим очистной канал переходника, жестко соединенного с корпусом и выполненного с радиальными каналами, сообщенными с очистными каналами корпуса (см. авт. св. СССР №444874, кл. Е21В 10/00, 1974 г.).
Данная коронка благодаря использованию термочувствительного элемента в виде сильфона с жидкостью обеспечивает перекрытие очистного канала и тем самым прекращения доступа воздуха на забой скважины при повышении температуры на забое скважины. Однако срабатывание термочувствительного элемента возможно только при значительной температуре на забое скважины и сравнительно долгом промежутке времени сохранения этой температуры. В связи с этим продолжение подачи на забой скважины воздуха до достижения определенной температуры может только увеличить опасность возгорания и взрыва метана. В целом это значительно ограничивает область применения данной коронки в углесодержащих пластах.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является расширение области применения буровой коронки с одновременным повышением безопасности проведения буровых работ.
Указанный технический результат достигается тем, что в коронке для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащей корпус с очистными каналами и выемкой для размещения сильфона с жидкостью и клапаном на верхнем торце, перекрывающим очистной канал переходника, жестко соединенного с корпусом и выполненного с радиальными каналами, сообщенными с очистными каналами корпуса, согласно изобретению в полости корпуса между ее дном и торцом сильфона размещен стакан, выполненный из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, при этом внутренняя и наружная поверхность стакана выполнены с выступами и/или впадинами, а контактирующие с ними поверхности корпуса и сильфона с ответными впадинами и/или выступами.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что коронка снабжена твердосплавными пластинами, торцевые поверхности которых расположены параллельно дну стакана с возможностью контакта с ним или в непосредственной близости от него.
Изобретение поясняется чертежами, на которых: фиг.1 изображает общий вид коронки продольном разрезе, фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.
Буровая коронка содержит корпус 1, жестко соединенный с переходником 2 и образующий с ним выемку для размещения сильфона 3. Сильфон 3 заполнен жидкостью и снабжен клапаном 4 для перекрытия очистного канала 6 переходника 2, выполненного с седлом 5. В полости корпуса 1 между ее дном и торцом сильфона 3 размещен промежуточный элемент в виде стакана 7, выполненного из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например из меди, теплопроводность которой на порядок больше, чем у стали. Внутренняя и наружная поверхности стакана 7 выполнены с выступами 8, а контактирующие с ними поверхности корпуса 1 и сильфона 3 с ответными впадинами. Корпус 1 коронки армирован твердосплавными пластинами 10 и имеет очистные каналы 9 для подачи воздуха. Эти каналы сообщены через радиальные каналы 11 переходника 2 с его центральным каналом 6. Дно стакана 7 расположено параллельно торцевой поверхности 12 породоразрушающих пластин 10 и с возможностью контакта с ними или в непосредственной близости от них (см. фиг.1).
Принцип работы буровой коронки заключается в следующем. При повышении температуры твердосплавной пластины 10 повышается температура корпуса 1 и сильфона 3 и происходит расширение жидкости в сильфоне 3. Под действием повышающейся температуры объем сильфона 3 увеличивается, клапан 4 садится в седло 5 и перекрывает доступ воздуха из канала 6 в каналы 8 корпуса 1. При срабатывании сильфона 3 подается звуковой сигнал через расположенный на поверхности специальный датчик, связанный с манометром давления, предупреждающий об опасности. Благодаря выполнению промежуточного элемента 7 из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например меди, тепло от твердосплавных пластин 10 быстро передается на сильфон 3. Этому способствует также увеличение площади контакта стакана 7 с корпусом 1 и сильфоном 3 и схема его расположения относительно сильфона 3 и торцов твердосплавных пластин 10, значительно сокращается время срабатывания сильфона (термочувствительного элемента) 3 и тем самым обеспечивается получение быстрого сигнала о возможности выброса или возгорания газа.
Таким образом, применение предложенной коронки позволит расширить эффективную область ее применения и повысить безопасность проводимых работ при бурении по взрывоопасным высокогазоносным пластам.