КОРОНКА ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В ГАЗОНОСНЫХ ПЛАСТАХ
DRILLING BIT OF WELLS IN 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, что может привести к травмам обслуживающего персонала.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является коронка для бурения скважин в газоносных 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 по предохранению обслуживающего бурового персонала от травматизма при внезапных выбросах угля и газа. Это связано с перекосом запорного органа относительно оси корпуса из-за дебалансной вставки, изготавливаемой из материала с большим удельным весом по сравнению с материалом запорного органа. Вследствие такого 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 полости штанг от угольного шлама.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является снижение травмоопасности путем повышения эффективности работы запорного органа коронки.
Указанный технический результат достигается тем, что в коронке для бурения скважин в газоносных 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 снабжен постоянным магнитом, расположенным непосредственно над дебалансной вставкой и изолированным от корпуса запорного органа диамагнитной оболочкой, при этом контактирующие участки седла и корпуса запорного органа выполнены конгруэнтной формы.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что конгруэнтные поверхности седла и запорного органа имеют форму прямого конуса.
Изобретение поясняется чертежами, на которых 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 с возможностью вращения посредством шарика 5 на вертикальном штифте 6, который закреплен в глухом пазу корпуса 1. В предложенной коронке запорный орган 3 со стороны седла 7 снабжен постоянным магнитом 9, расположенным непосредственно над дебалансной вставкой 8 и изолированным от корпуса запорного органа 3 диамагнитной оболочкой 10, служащей для уменьшения потока рассеивания постоянного магнита 9. При этом контактирующие участки седла 7 и корпуса запорного органа 3 выполнены конгруэнтной формы, например в форме прямого конуса. Постоянный магнит 9 предназначен для центровки запорного органа 3 путем компенсации крутящего момента, создаваемого дебалансной вставкой 8 относительно продольной оси штифта 6. Это обеспечивается путем экспериментального подбора энергии магнита 9 и массы дебалансной вставки 8 таким образом, чтобы в верхнем положении запорного органа 3 сила притяжения магнита 9 точно компенсировала крутящий момент, создаваемый дебалансной вставкой 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 выброса газа под действием центробежных сил попадают в полости 16, выполненные в корпусе 1 коронки. 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, которые создают крутящий момент и обеспечивают вращение запорного органа 3. 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 выброса газа запорный орган 3 под действием газов, поступающих через каналы 2 и 11 и воздействующих на его нижний торец, поднимается вверх и плотно перекрывает проходное сечение седла 7, предотвращая попадание шлама в полость бурового става.
Применение предложенной коронки повышает эффективность ее работы и безопасность персонала при бурении по взрывоопасным пластам.