RU198236U1

RU198236U1 - Diamond core for drilling

Info

Publication number: RU198236U1
Application number: RU2020105796U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Васильевич Нескоромных; Павел Геннадьевич Петенёв; Баочанг Лиу
Priority date: 2020-02-06
Filing date: 2020-02-06
Publication date: 2020-06-25

Abstract

Полезная модель относится к области бурения геологоразведочных скважин в твердых анизотропных горных породах. Предлагаемая алмазная коронка включает корпус с резьбой, промывочные каналы одинаковой площади поперечного сечения и алмазосодержащую матрицу, разделенную на две половины - с большей площадью поперечного сечения и с меньшей площадью поперечного сечения, содержащей пластины из сверхтвердого материала. Корпус алмазной коронки оснащен элементами опорно-центрирующего пояса с пластинами из сверхтвердого материала только со стороны половины торца с меньшей площадью поперечного сечения алмазосодержащей матрицы. Предлагаемая конструкция алмазной коронки позволит повысить эффективность буровых работ. 2 ил.The utility model relates to the field of drilling exploration wells in solid anisotropic rocks. The proposed diamond crown includes a threaded housing, flushing channels of the same cross-sectional area and a diamond-containing matrix, divided into two halves - with a larger cross-sectional area and with a smaller cross-sectional area containing plates of superhard material. The body of the diamond crown is equipped with elements of a support-centering belt with plates of superhard material only from the side of half of the end face with a smaller cross-sectional area of the diamond-containing matrix. The proposed design of the diamond crown will improve the efficiency of drilling operations. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области бурения геологоразведочных скважин в твердых анизотропных горных породах. Необходимость данного технического решения определяется тем, что при бурении анизотропных горных пород наблюдается искривление скважин, что снижает эффективность буровых работ, особенно при бурении глубоких скважин. Предлагаемая полезная модель способна решить проблему искривления скважин проходимых в анизотропных горных породах.The utility model relates to the field of drilling exploration wells in solid anisotropic rocks. The need for this technical solution is determined by the fact that when drilling anisotropic rocks, there is a curvature of the wells, which reduces the efficiency of drilling operations, especially when drilling deep wells. The proposed utility model is able to solve the problem of curvature of wells drilled in anisotropic rocks.

Для снижения искривления скважины известна конструкция алмазной коронки с опорными центрирующими элементами, расположенными на ее корпусе в виде опорного пояса (Будюков Ю.Е., В.И. Власюк, В.И. Спирин Алмазный инструмент для бурения направленных и многоствольных скважин. Тула, ЗАО «Гриф и К», 2007 г., стр. 56, рис. 2.6.). Наличие опорно-центрирующего пояса у данной коронки снижает угол перекоса коронки в скважине, но также не исключает искривления в процессе бурения.To reduce the curvature of the well, the design of a diamond crown with supporting centering elements located on its body in the form of a support belt is known (Budyukov Yu.E., V.I. Vlasyuk, V.I. Spirin Diamond tool for drilling directional and multilateral wells. Tula, CJSC “Grif and K”, 2007, p. 56, Fig. 2.6.). The presence of a support-centering belt in this crown reduces the angle of distortion of the crown in the well, but also does not exclude curvature during drilling.

Для бурения скважин в твердых анизотропных горных породах известны различные типы конструкций алмазных коронок с кольцевой алмазосодержащей матрицей обеспечивающей, одновременно, смещение режущей части торца матрицы.For drilling wells in solid anisotropic rocks, various types of structures of diamond crowns with an annular diamond-containing matrix are known that provide, at the same time, a displacement of the cutting part of the end face of the matrix.

Аналогом заявляемой полезной модели была принята алмазная коронка для бурения (RU №160827, Е21В 10/02, опубликовано 04.10.2016 г.), которая содержит корпус с резьбой, матрицу с алмазосодержащими секторами равных размеров и форм, с не равным их количеством, разделенными промывочными каналами различной ширины, алмазосодержащие сектора матрицы и элементы опорно-центрирующего пояса, расположенные на половине торца коронки с широкими промывочными каналами, дополнительно оснащены вставками в виде пластин из сверхтвердого материала.The diamond core bit for drilling (RU No. 160827, ЕВВ 10/02, published on 10/04/2016) was adopted as an analogue of the claimed utility model. It contains a threaded body, a matrix with diamond-containing sectors of equal sizes and shapes, with not equal number of them, divided flushing channels of various widths, diamond-containing sectors of the matrix and elements of the support-centering belt, located at half the crown end with wide flushing channels, are additionally equipped with inserts in the form of plates of superhard material.

Недостатком представленной конструкции является наличие опорно-центрирующих элементов пояса алмазной коронки расположенных за пределами части матрицы с широкими промывочными каналами, т.к. в процессе бурения эта часть пояса, исходя из характера работы породоразрушающего инструмента, не несет на себе стабилизирующих функций.The disadvantage of this design is the presence of support-centering elements of the diamond crown belt located outside the part of the matrix with wide flushing channels, because in the process of drilling, this part of the belt, based on the nature of the rock cutting tool, does not bear any stabilizing functions.

За прототип заявляемой полезной модели была выбрана алмазная коронка для бурения (RU №171734, Е21В 10/02, опубликовано 13.06.2017 г.), включающая корпус с резьбой, элементы опорно-центрирующего пояса, промывочные каналы одинаковой площади поперечного сечения и алмазосодержащие секторы трех геометрических форм в виде сегментов кольца - неизмененных и измененных первого и второго типа, при этом первый тип измененных алмазосодержащих секторов имеет больший внутренний диаметр, чем у неизмененных секторов, и второй тип алмазосодержащих секторов, имеющих одинаковый внутренний диаметр с неизмененными секторами, но меньший внешний диаметр, при этом суммарная ширина двух алмазосодержащих секторов первого и второго типа больше, чем ширина неизмененного сектора, и они расположены последовательно в одной из половин торца матрицы.For the prototype of the claimed utility model, a diamond drill bit was selected (RU No. 171734, ЕВВ 10/02, published on June 13, 2017), including a threaded body, elements of a support-centering belt, flushing channels of the same cross-sectional area and diamond-containing sectors of three geometric shapes in the form of ring segments — unchanged and altered first and second types, while the first type of altered diamond-containing sectors has a larger inner diameter than that of unchanged sectors, and the second type of diamond-containing sectors having the same inner diameter with unchanged sectors, but smaller outer diameter moreover, the total width of two diamond-containing sectors of the first and second type is greater than the width of the unchanged sector, and they are located sequentially in one of the half ends of the matrix.

Недостатком данной конструкции является наличие опорно-центрирующих элементов пояса алмазной коронки расположенных на половине торца с неизмененными алмазосодержащими секторами, т.к. в процессе бурения эта часть пояса, исходя из характера работы породоразрушающего инструмента, не несет на себе стабилизирующих функций.The disadvantage of this design is the presence of support-centering elements of the diamond crown belt located at the half of the end face with unchanged diamond-containing sectors, because in the process of drilling, this part of the belt, based on the nature of the rock cutting tool, does not bear any stabilizing functions.

Предлагаемая алмазная коронка, включающая корпус с резьбой, промывочные каналы одинаковой площади поперечного сечения и алмазосодержащую матрицу, разделенную на две половины - с большей площадью поперечного сечения и с меньшей площадью поперечного сечения содержащей пластины из сверхтвердого материала, при этом, корпус алмазной коронки оснащен элементами опорно-центрирующего пояса с пластинами из сверхтвердого материала только со стороны половины торца с меньшей площадью поперечного сечения алмазосодержащей матрицы.The proposed diamond crown, including a threaded housing, flushing channels of the same cross-sectional area and a diamond-containing matrix, divided into two halves - with a larger cross-sectional area and with a smaller cross-sectional area containing a plate of superhard material, while the diamond crown body is equipped with supporting elements centering belt with plates of superhard material only from the side of half the end with a smaller cross-sectional area of the diamond-containing matrix.

Наличие на корпусе элементов опорно-центрирующего пояса с пластинами из сверхтвердого материала со стороны половины торца матрицы с меньшей площадью поперечного сечения обеспечивает защиту от износа корпуса и боковой наружной части алмазосодержащей матрицы алмазной коронки. При этом оснащать корпус элементами опорно-центрирующего пояса с пластинами из сверхтвердого материала предлагается только со стороны алмазосодержащей матрицы с меньшей площадью поперечного сечения, т.к. сам механизм движения алмазной коронки данной конструкции предполагает ее прижатие, в процессе бурения, к стенке скважины именно той половиной алмазосодержащей матрицы, которая имеет меньшую площадь поперечного сечения при условии равномерного распределения алмазных резцов по всей ее площади.The presence on the case of the elements of the support-centering belt with plates of superhard material from the side of the half of the matrix end face with a smaller cross-sectional area provides protection against wear of the housing and the lateral outer part of the diamond-containing matrix of the diamond crown. At the same time, it is proposed to equip the casing with elements of a support-centering belt with plates of superhard material only from the side of the diamond-containing matrix with a smaller cross-sectional area, since the mechanism of movement of the diamond crown of this design involves its pressing, during drilling, to the wall of the well with that half of the diamond-containing matrix, which has a smaller cross-sectional area, provided that the diamond tools are evenly distributed over its entire area.

Таким образом, наличие элементов опорно-центрирующего пояса только со стороны половины алмазосодержащей матрицы с меньшей площадью поперечного сечения делает инструмент более технологичным и дешевым в изготовлении, а значит и более эффективным.Thus, the presence of elements of the support-centering belt only from the side of half a diamond-containing matrix with a smaller cross-sectional area makes the tool more technologically advanced and cheaper to manufacture, and therefore more efficient.

На фиг. 1 показана заявляемая в качестве полезной модели алмазная коронка для бурения.In FIG. 1 shows a diamond drill bit claimed as a utility model.

На фиг. 2 показана торцевая часть заявляемой алмазной коронки для бурения.In FIG. 2 shows the end part of the inventive diamond core for drilling.

Предлагаемая алмазная коронка состоит из корпуса с резьбой 1, промывочных каналов одинаковой площади поперечного сечения 2, двух половин алмазосодержащей матрицы условно разделенных линией О-О с большей площадью поперечного сечения 3 и меньшей площадью поперечного сечения 4, элементов опорно-центрирующего пояса с пластинами из сверхтвердого материала 5, расположенных со стороны половины торца алмазосодержащей матрицы с меньшей площадью поперечного сечения 4 оснащенной пластинами из сверхтвердого материала 6 алмазосодержащей матрицы.The proposed diamond crown consists of a housing with a thread 1, flushing channels of the same cross-sectional area 2, two halves of a diamond-containing matrix conventionally separated by an O-O line with a larger cross-sectional area 3 and a smaller cross-sectional area 4, elements of the support centering belt with superhard plates material 5 located on the half side of the diamond-containing matrix with a smaller cross-sectional area 4 equipped with plates of superhard material 6 of the diamond-containing matrix.

Предлагаемая коронка работает следующим образом.The proposed crown works as follows.

При бурении очистной агент подается через промывочные каналы одинаковой площади поперечного сечения 2, когда алмазная коронка воспринимает действие осевого усилия, оно через корпус с резьбой 1 передается на алмазы обеих половин алмазосодержащих матриц 3 и 4, за счет чего они углубляются в породу. При этом за счет разности в площади, между половинами алмазосодержащей матрицы 3 и 4, возникают неуравновешенные силы сопротивления резанию-скалыванию, которые приводят к прижатию половины алмазосодержащей матрицы с меньшей площадью поперечного сечения 4 к стенке скважины которую, в свою очередь, защищают от износа элементы опорно-центрирующего пояса с пластинами из сверхтвердого материала 5 и пластины из сверхтвердого материала 6 алмазосодержащей матрицы.When drilling, the cleaning agent is fed through flushing channels of the same cross-sectional area 2, when the diamond crown perceives the action of axial force, it is transmitted through the threaded body 1 to diamonds of both halves of the diamond-containing matrices 3 and 4, due to which they are deepened into the rock. In this case, due to the difference in the area between the halves of the diamond-containing matrix 3 and 4, unbalanced resistance to cutting-chipping occurs, which lead to the pressing of half of the diamond-containing matrix with a smaller cross-sectional area 4 to the well wall which, in turn, protects the elements from wear support-centering belt with plates of superhard material 5 and a plate of superhard material 6 of a diamond-containing matrix.

Твердость половины алмазосодержащей матрицы с меньшей площадью поперечного сечения 4, определяется по коэффициенту, рассчитываемому по формуле: К=F_б/F_м. При этом твердость половины алмазосодержащей матрицы с меньшей площадью поперечного сечения 4 должна быть выше твердости половины алмазосодержащей матрицы с большей площадью поперечного сечения 3 в F_б/F_м раза, где F_б - площадь половины алмазосодержащей матрицы с большей площадью поперечного сечения, a F_м - площадь половины алмазосодержащей матрицы с меньшей площадью поперечного сечения.The hardness of half a diamond-containing matrix with a smaller cross-sectional area 4, is determined by the coefficient calculated by the formula: K = F _b / F _m In this case, the hardness of half a diamond-containing matrix with a smaller cross-sectional area 4 should be higher than the hardness of half a diamond-containing matrix with a larger cross-sectional area 3 by F _b / F _m times, where F _b is the area of half a diamond-containing matrix with a larger cross-sectional area, a F _m - the area of half a diamond-containing matrix with a smaller cross-sectional area.

Предлагаемая конструкция алмазной коронки позволит снизить себестоимость производства породоразрушающего инструмента без потери качества стабилизации направления бурящихся скважин, что, в конечном итоге, снизит стоимость погонного метра бурения и повысит эффективность буровых работ.The proposed design of the diamond crown will reduce the cost of production of rock cutting tools without losing the quality of stabilization of the direction of the drilled wells, which ultimately will reduce the cost of a running meter of drilling and increase the efficiency of drilling operations.

Claims

Diamond core for drilling, including a threaded body, flushing channels of the same cross-sectional area and a diamond-containing matrix, divided into two halves - with a larger cross-sectional area and a smaller cross-sectional area containing plates of superhard material, characterized in that the body of the diamond crown equipped with elements of a support-centering belt with plates of superhard material only from the side of half of the end face with a smaller cross-sectional area of the diamond-containing matrix.