Кернорватели для твердосплавных коронок

Кернорватели для твердосплавных коронок применяют в колонковом бурении для срыва керна от забоя и его удержания при подъеме бурового инструмента. При подборе учитывают тип породы, диаметр коронки и керна, конструкцию кернозахватного узла и присоединительную резьбу.

Кернорватель для твердосплавного бурения

Кернорватель устанавливается в колонковом наборе между твердосплавной коронкой и колонковой трубой. Его задача — обеспечить захват сформированного столбика породы после завершения рейса, отделить керн от массива и не допустить его выпадения при подъеме инструмента. В рассматриваемой товарной группе применяются устройства серии КТ БИ-209 со сменным кернорвательным кольцом и лепестковые исполнения УКЛ.

Кольцевые и лепестковые устройства для разных горно-геологических условий

Конструкция кернозахватного узла выбирается прежде всего по состоянию породы. Кернорватели КТ БИ-209 со сменными кольцами ориентированы на работу с монолитными и слаботрещиноватыми породами. Лепестковые устройства УКЛ применяют при вращательном колонковом бурении в рыхлых, влажных, сыпучих, раздробленных и мелкодисперсных породах, где условия удержания керна отличаются от работы по устойчивому монолитному массиву.

Основные варианты исполнения:

• КТ-93 БИ-209-256 — кольцевая конструкция под твердосплавную коронку наружным диаметром 93 мм;
• КТ-112 БИ-209-257 — исполнение под коронку диаметром 112 мм;
• КТ-132 БИ-209-258 — типоразмер для коронки диаметром 132 мм;
• КТ-151 БИ-209-259 — вариант под твердосплавную коронку диаметром 151 мм;
• УКЛ-89 — лепестковый кернозахватный узел под коронку диаметром 93 мм;
• УКЛ-108 — лепестковая конструкция под коронку диаметром 112 мм;
• УКЛ-127 — устройство с шестью лепестками под коронку диаметром 132 мм.

Как работает кернозахватный узел колонкового набора

Во время проходки керн формируется внутри кольцевой коронки и поступает в колонковую трубу. После завершения рейса кернорватель должен обеспечить заклинивание либо механический захват столбика породы. Для кольцевых конструкций серии БИ-209 производитель указывает технологическую операцию срыва с предварительным подбуриванием без осевой нагрузки, увеличенным расходом очистного агента, последующей остановкой вращения, натяжением и поворотом бурового снаряда. Конкретный режим определяется технологией бурения и фактическими условиями в скважине.

Функции устройства в составе бурового снаряда:

• пропуск керна внутрь колонковой трубы в процессе проходки;
• захват сформированного столбика породы в конце рейса;
• создание условий для отделения керна от забоя;
• удержание образца внутри колонкового набора во время подъема;
• согласование коронки и колонковой трубы по диаметрам и резьбовым соединениям.

В таблице приведены подтвержденные параметры четырех исполнений серии БИ-209. Значения относятся к конкретным моделям и помогают согласовать кернорватель с твердосплавной коронкой, размером формируемого керна и резьбой колонковой трубы; переносить эти характеристики на другие исполнения без проверки технической документации не следует.

Сравнение моделей серии КТ БИ-209

Размеры кольца и корпуса серии БИ-209

Помимо наружного диаметра коронки, при подборе важно сопоставить внутренний проходной размер, рабочий диапазон керна и геометрию соединительной части. Для моделей серии КТ высота сменного кернорвательного кольца составляет 45 мм у КТ-93 и 50 мм у КТ-112, КТ-132 и КТ-151. Длина ниппельного резьбового конца под колонковую трубу указана как 40 мм, муфтового конца под коронку — 30 мм.

Размеры, которые необходимо согласовать:

УКЛ включается в колонковый набор между коронкой и колонковой трубой и удерживает керн посредством лепесткового узла. В подтвержденном размерном ряду представлены УКЛ-89, УКЛ-108 и УКЛ-127. Длина корпуса этих трех исполнений составляет 140 мм, количество лепестков — пять у УКЛ-89 и шесть у УКЛ-108 и УКЛ-127.

Технические параметры лепестковых моделей.

Одинакового критерия выбора для всех геологических условий нет. Сначала определяют применяемую твердосплавную коронку и диаметр колонкового набора, затем учитывают состояние керна после проходки: устойчивость, трещиноватость, раздробленность и способность материала сохранять форму при подъеме. Для монолитных и слаботрещиноватых пород применимы кольцевые конструкции КТ БИ-209, тогда как лепестковые УКЛ предназначены в том числе для рыхлых, влажных и раздробленных пород.

Исходные данные для выбора типоразмера:

• наружный и внутренний диаметры применяемой твердосплавной коронки;
• расчетный или фактический диаметр получаемого керна;
• тип и размер колонковой трубы;
• присоединительная резьба элементов колонкового набора;
• структура породы, степень трещиноватости и устойчивость керна;
• применяемая схема одинарного или двойного колонкового набора;
• условия промывки и принятая технология выполнения рейса.

Совместимость с твердосплавной коронкой и колонковой трубой

Номинальное обозначение кернорвателя само по себе недостаточно для замены существующего узла. Необходимо проверить наружный диаметр коронки, проходное сечение, размер соединительной резьбы и геометрию резьбовых концов. Для КТ-93 и УКЛ-89 используется соединение 84х4, для КТ-112 и УКЛ-108 — 103х4, для КТ-132 и УКЛ-127 — 122х4; у КТ-151 указана резьба 141х4.

Соответствие основных присоединительных размеров

Кернорватель работает непосредственно в буровом снаряде и подвергается контакту с породой, керном и продуктами разрушения. Перед рейсом целесообразно контролировать состояние соединительной резьбы, корпуса и рабочего кернозахватного элемента, а также отсутствие повреждений, способных препятствовать свободному прохождению керна. Для сменных кольцевых исполнений проверяют состояние кольца, для УКЛ — лепесткового узла и его способность нормально перемещаться.

Что проверить перед установкой в колонковый набор:

• соответствие типоразмера устройства применяемой коронке;
• состояние ниппельной и муфтовой резьбы;
• отсутствие деформации корпуса и критического износа рабочих поверхностей;
• свободное рабочее положение кольца или лепестков;
• отсутствие загрязнений, мешающих прохождению керна;
• совместимость с колонковой трубой и остальными элементами бурового снаряда.

Данные для технического задания и комплектации бурового инструмента

Для подбора кернорвателя в техническом задании желательно указать тип и наружный диаметр твердосплавной коронки, параметры колонковой трубы, присоединительную резьбу, предполагаемый диаметр керна и характеристику разбуриваемых пород. Если требуется подобрать исполнение или согласовать совместимость элементов колонкового набора, для покупки продукции можно обратиться по телефону +375 (25) 970-17-95 или направить технические данные на электронную почту gomel@metatorg.ru.