КОЛОНКОВЫЙ НАБОР
DRILL PIPE

Изобретение относится к области горных работ, а именно к средствам бурения скважин.
Известен колонковый набор, состоящий из буровой коронки, внутренней керноприемной трубы и центратора. Патент RU 2181828, Е21В 10/04, 2012.
Недостаток колонкового набора - сложность конструкции, что снижает надежность его работы.
Прототип изобретения - колонковый набор, содержащий алмазную коронку с матрицей, разделенной промывочными каналами и кольцевыми канавками, керноприемник и центратор для его стабилизации. В.В. Григорьев. Бурение со съемными керноприемниками. Москва, «Недра», 1986.
Недостатки прототипа - центратор расположен выше алмазной коронки, тем самым удален от забоя скважин, что снижает надежность стабилизации керноприемника, потери энергии при передаче вращении колонковому набору извне.
Задача изобретения - повышение надежности стабилизации керноприемника и снижение энергозатрат процесса бурения скважин.
Технический результат - обеспечение соосности керноприемника и алмазной коронки, создание совокупного крутящего момента составляющими элементами колонкового набора.
Это достигается тем, что в колонковом наборе, содержащем алмазную коронку с матрицей, разделенной промывочными каналами и кольцевыми канавками, керноприемник и центратор для его стабилизации, согласно изобретению центратор жесткой посадкой размещен в полости матрицы и имеет внутренние полярные проточки, в нижнем окончании наклонным изгибом ориентированные в зазор между торцом керноприемника и матрицы обратно вращению алмазной коронки, промывочные каналы выполнены на торцевой поверхности матрицы закругленным поворотом пролегающими противоположно вращению алмазной коронки и гидравлически связанными с кольцевыми канавками, имеющими с ними однонаправленный выход.
Отличительные признаки изобретения - центратор жесткой посадкой размещен в полости матрицы и имеет внутренние полярные проточки, в нижнем окончании наклонным изгибом ориентированные в зазор между торцом керноприемника и матрицей обратно вращению алмазной коронки, обеспечивается соосность керноприемника с алмазной коронкой, наличие жидкостного трение между контактными поверхностями керноприемника и центратора, формирование ориентированного скоростного потока жидкости со снижением потери напора при наклонном изгибе и реактивным истечением жидкости, создание крутящего момента в конструкции центратора с возможностью передачи вращения алмазной коронке.
Признаки изобретения - промывочные каналы выполнены на торцевой поверхности матрицы закругленным поворотом пролегающими противоположно вращению алмазной коронки и гидравлически связанными с кольцевыми канавками, имеющими с ними однонаправленный выход, на закругленном повороте с увеличением длины пробега происходит искривление линии тока потока, на частицы жидкости действует центробежная сила инерции, в результате чего гидродинамическое давление у передней по ходу вращения алмазной коронки стенки промывочных каналов повышается, у задней понижается усилением значений крутящего момента.
При этом потоки жидкости, движущейся по кольцевым канавкам в направлении, обратном вращению алмазной коронки, однонаправленным слиянием с потоками жидкости в промывочных каналах образуют дополнительный крутящий момент и снижение гидродинамического сопротивления вращению колонкового набора.
Совокупность отличительных признаков изобретения имеет причинно-следственную связь, решение поставленной задачи и достижение технического результата.
На фиг. 1 показан общий вид колонкового набора, разрез; на фиг. 2 - вид с торцевой поверхности алмазной коронки.
Колонковый набор содержит алмазную коронку 1 с матрицей 2, разделенной промывочными каналами 3 и кольцевыми канавками 4, керноприемник 5 и центратор 6 с внутренними полярными проточками 7, в нижнем окончании наклонным изгибом ориентированные в зазор между торцом керноприемника 5 и матрицей 6 обратно вращению алмазной коронки 1.
Колонковый набор работает следующим образом.
В начале процесса бурения скважин поступающая в полость алмазной коронки 1 поток жидкости (техническая вода) по внутренним полярным проточкам 7 центратора 6, по наклонному изгибу направляется в зазор между торцом керноприемника 5 и матрицы 2 в направлении, обратном вращению алмазной коронки 1, в результате чего в конструкции матрицы 2 реактивным истечением жидкости создается крутящий момент, передачей вращения алмазной коронке 1 посредством их жесткой связи.
Далее, разделившиеся потоки жидкости, отражаясь от стенки столбика керна (не показан), набирают дополнительное ускорение и по промывочным каналам 3, закругленным поворотом пролегающим противоположно вращению алмазной коронки 1, направляются к выходу в затрубное пространство, с образованием крутящего момента с наибольшим плечом момента сил, систему охлаждения и выноса шлама.
При этом потоки жидкости движущийся по кольцевым канавкам 4 навстречу вращению алмазной коронки 1, в силу однонаправленности выхода с промывочными каналами 3, снижают гидродинамическое сопротивление вращению и суммарно повышают значение крутящего момента колонкового набора.
Испытания опытных образцов колонкового набора диаметром 95,6 мм в действующих скважинах показали, что они в сочетании с забойными гидродвигателями сокращают расход жидкости и энергозатрат процесса бурения скважин.
Индивидуально колонковые наборы могут быть использованы при бурении скважин в породах средней твердости 6-8 категории по буримости, чистки стенок скважин, фильтров технической колонны скважин подземных вод, а также в ремонтных, аварийных работах.