Результат интеллектуальной деятельности: КОРОНКА ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В ВЫБРОСООПАСНЫХ ПЛАСТАХ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к коронкам бурения дегазоционных скважин по угольным выбросоопасным пластам.

Известна коронка для бурения скважин по угольным выбросоопасным пластам, содержащая корпус с промывочными каналами и размещенный в глухом канале корпуса запорный орган в виде подпружиненного клапана, установленного с возможностью осевого перемещения и перекрытия проходного канала корпуса (см. авт.св. СССР, №316846, кл. Е21В 10/42, 1971 г.).

К недостаткам данной коронки следует отнести невозможность регулирования направления скважины при бурении по перемежающимся породам.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является коронка для бурения скважин в выбросоопасных пластах, включающая полый корпус с радиальными каналами и пазами на наружной поверхности и эксцентрично установленные в них лопасти с оконтуривающими резцами и выступами, размещенными в радиальных каналах корпуса (см. авт.св. СССР №492656, Кл. Е21В 10/42, 1976 г.).

К недостаткам данной коронки следует отнести малую эффективность отклонения бурового снаряда при пересечении перемежающихся пород. Это объясняется тем, что положение лопастей, а следовательно, и его выступов может меняться относительно корпуса только на небольшую величину. А этого часто бывает недостаточно для отклонения коронки в сторону полезного ископаемого при встрече твердых пропластков пород.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки при бурении по перемежающимся породам.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в коронке для бурения скважин в выбросоопасных пластах, включающей полый корпус с радиальными каналами и пазами на наружной поверхности и эксцентрично установленные в них лопасти с оконтуривающими резцами и выступами, размещенными в радиальных каналах корпуса, согласно изобретению, между дном пазов и обращенных к ним боковых поверхностей лопастей установлены упругие элементы, соединенные с корпусом или лопастями и выступающими над ними, при этом выступы лопастей выполнены конической формы с вершиной, расположенной со стороны оси коронки, а радиальные каналы корпуса - цилиндрической формы.

По второму варианту указанный технический результат достигается тем, что в коронке для бурения скважин в выбросоопасных пластах, включающей полый корпус с радиальными каналами и пазами на наружной поверхности и эксцентрично установленные в них лопасти с оконтуривающими резцами и выступами, размещенными в радиальных каналах корпуса, согласно изобретению, между дном пазов и обращенных к ним боковых поверхностей лопастей установлены упругие элементы, соединенные с корпусом или лопастями и выступающими над ними, при этом выступы лопастей и радиальные каналы корпуса выполнены конической формы, причем вершины конических выступов лопастей расположены со стороны продольной оси коронки, а вершины конических каналов корпуса расположены со стороны, противоположной продольной оси коронки.

По третьему варианту указанный технический результат достигается тем, что в коронке для бурения скважин в выбросоопасных пластах, включающей полый корпус с радиальными каналами и пазами на наружной поверхности и эксцентрично установленные в них лопасти с оконтуривающими резцами и выступами, размещенными в радиальных каналах корпуса, согласно изобретению, между дном пазов и обращенных к ним боковых поверхностей лопастей установлены упругие элементы, соединенные с корпусом или лопастями и выступающими над ними, при этом выступы лопастей выполнены цилиндрической формы, а радиальные каналы корпуса - конической формы с вершиной, расположенной со стороны продольной оси коронки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид коронки, фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, где узлы I, II и III соответствуют вариантам 1, 2 и 3.

Коронка содержит корпус 1 с осевым и радиальными каналами соответственно 2 и 3 и пазами 4 на наружной поверхности, в которых установлены лопасти 5, эксцентрично закрепленные посредством штифтов 6. Лопасти 5 оснащены оконтуривающими резцами 7, калибрующими стенки скважины, и выполнены с выступами 8, входящими в радиальные каналы 3 корпуса 1. Между дном пазов 4 и обращенными к ним боковыми поверхностями лопастей 5 установлены упругие элементы 9 (пружина, эластомер и т.д.). Упругие элементы 9 могут крепиться как на корпусе 1, так и на поверхности лопастей 5, но в любом случае они должны выступать над их поверхностями, чтобы контакт между лопастью 5 и корпусом 1 осуществлялся через упругий элемент 9. Выступы 8 лопастей 5 могут быть выполнены как конической формы (см. узлы I и II на фиг.2) с вершиной, обращенной в сторону продольной оси коронки, так цилиндрической формы (см. узел III на фиг.2), но при этом должно соблюдаться условие, чтобы радиальные каналы 3 корпуса 1 должны иметь соответствующую форму, а именно цилиндрическую (узел I), коническую, с вершиной, расположенной со стороны, противоположной продольной оси коронки (узел II), и коническую с вершиной, расположенной со стороны продольной оси коронки (узел III).

При бурении по однородным породам, например по углю, на оконтуривающие резцы 7 действуют равные силы сопротивления резанию, которые уравновешиваются давлением промывочной жидкости, действующей на выступы 8 лопастей, и реакцией упругих элементов 9, расположенных между лопастями 5 и корпусом 1. В этом случае лопасти 5 повернуты на одинаковый угол, а расход промывочной жидкости через все радиальные каналы 3 одинаков. В том случае если коронка с одной стороны встречает более твердые породы, на оконтуривающий резец 7 соответствующей лопасти 5 начинает действовать большая сила сопротивления резанию, чем на другие резцы 7. В связи с этим он будет поворачиваться на больший угол, а выступ 8 этой лопасти будет утоплен на большую глубину в радиальный канал 3 корпуса 1, уменьшая его проходное сечение для выхода промывочной жидкости. При этом другие лопасти 5 выдвинутся наружу под действием повышенного давления промывочной жидкости, что приводит к более интенсивному разрушению скважины в направлении более слабых пород, в данном случае угля.

Такой принцип работы буровой коронки позволяет снизить затраты на буровые работы благодаря уменьшению затрат на ведение работ по вмещающим породам и увеличению объемов бурения по полезному ископаемому и, самое главное, - обеспечить более эффективное удаление газа из пластов, т.е. повысить безопасность работ.