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 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 заклинивания начального участка бурового става при микровыбросах.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус с седлом и промывочными каналами, и установленный в его полости посредством вертикально закрепленного штифта запорный орган с лопастями и дебалансной вставкой в периферийной части (см. авт. св. СССР №451832, кл. Е21В 10/00, 1975 г.).
Недостатком данной коронки является низкая эффективность работы запорного органа. Это связано с перекосом запорного органа из-за дебалансной вставки, изготавливаемого из материала с большим удельным весом по сравнению с материалом запорного органа. Вследствие перекоса высока вероятность заклинивания запорного органа в седле при его осевом перемещении при микровыбросах, что неминуемо приведет к попаданию шлама в полость штанг. А это, в свою очередь, повышает травмоопасность бурового персонала, а кроме того значительно увеличивает непроизводительные затраты времени на очистку штанг от угольного шлама.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы запорного органа и коронки в целом.
Указанный технический результат достигается тем, что в коронке для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащей корпус с седлом и промывочными каналами и установленный в его полости посредством вертикально закрепленного штифта запорный орган с лопастями и дебалансной вставкой в периферийной части, согласно изобретению, запорный орган со стороны седла снабжен постоянным магнитом, расположенным диаметрально противоположно дебалансной вставке, а седло корпуса снабжено дополнительным магнитом, при этом постоянные магниты ориентированы одноименными полюсами один навстречу другому.
Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг. 1 изображает общий вид коронки в продольном разрезе по линии А-А на фиг. 2, на фиг. 2 - вид коронки со стороны рабочего торца.
Буровая коронка содержит корпус 1 с седлом 7 и промывочными каналами 2 и установленный в полости корпуса 1 запорный орган 3, выполненный со спиральными или наклонными лопастями 4 в его верхней части и дебалансной вставкой 8, расположенной в его периферийной части. Запорный орган 3 установлен посредством шарика 5 на вертикальном штифте 6, который закреплен в глухом пазу корпуса 1. В предложенной коронке запорный орган 3 стороны седла 7 снабжен постоянным магнитом 9, расположенным диаметрально противоположно относительно дебалансной вставки 8, а седло 7 корпуса 1 снабжено дополнительным кольцевым магнитом 10, при этом постоянные магниты 9 и 10 ориентированы одноименными полюсами один навстречу другому. Магнитная система предназначена для компенсации крутящего момента, создаваемого дебалансной вставкой 8 в верхнем положении запорного органа 3. Это достигается путем подбора энергии магнитной системы и массы дебалансной вставки 8. Корпус 1 выполнен с дополнительными промывочными каналами 11, расположенными симметрично относительно оси корпуса 1 и обеспечивающими повышение скорости срабатывания запорного органа 3 при выбросах. Каналы 11 в исходном положении оснащены шаровыми клапанами 12, которые после газового выброса под действием центробежных сил попадают в полости 16. Корпус 1 оснащен породоразрушающими элементами 13 в виде твердосплавных пластин или синтетических алмазных вставок. Вооружение коронки выбирается в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород. Коронка через ниппель 14 с каналом 15 для подачи очистного агента соединяется с буровым ставом (не показан), посредством которого и спускается в скважину. При нормальном процессе бурения жидкость через промывочные каналы 2 из бурового става направляется на забой скважины, проходя через лопасти 4. Благодаря выполнению лопастей спиральной формы или расположению их под углом к продольной оси коронки они создают крутящий момент даже при незначительном расходе промывочной жидкости. Крутящий момент от лопастей 4 передается на запорный орган 3, который также начинает вращаться на шарике 5. При вращении запорного органа 3 посредством дебалансной вставки 8 создаются колебания, которые передаются корпусу 1 коронки, что предотвращает ее заклинивание, а следовательно, и заклинивание забойной части бурового става. В момент микровыброса газа запорный орган 3 под действием давления газа, поступающего через промывочные каналы 2 и 11, воздействующего на его нижний торец, поднимается вверх и плотно перекрывает проходное сечение седла 7, предотвращая попадание шлама в полость бурового става. Это достигается благодаря подбору магнитной системы из постоянных магнитов 9 и 10 таким образом, чтобы в верхнем положении запорного органа сила отталкивания одноименных полюсов магнитов 9 и 10 точно компенсировала крутящий момент, создаваемый дебалансной вставкой 8.
Применение предложенной коронки повышает эффективность ее работы при бурении по взрывоопасным пластам.