АЛМАЗНАЯ БУРОВАЯ КОРОНКА Российский патент 1994 года по МПК E21B10/48 

Изобретение относится к алмазным импрегнированным коронкам, предназначенным для бурения геологоразведочных скважин на твердые породы.

Известна алмазная буровая коронка, включающая корпус с расположенными на нем алмазосодержащими секторами [1].

Недостатками этой конструкции являются увеличенная контактная площадь алмазов с забоем, повышенные осевые нагрузки на буровой инструмент, обеспечивающие нежелательный динамический призабойный процесс, приводящий к аномальному износу инструмента.

Известна алмазная буровая коронка [2], включающая корпус с расположенными на нем секторами гребенчатовидной формы, в которых алмазы уложены вручную (прототип). Данный вид коронок относится к однослойному типу и предназначен для бурения мягких и средних по твердости горных пород.

Недостатком этой коронки является использование при изготовлении алмазов крупной зернистости, которые раскладываются вручную, что приводит к значительным затратам времени, и следовательно, снижению производительности труда. И как результат такого изготовления коронок - невозможность применения последних для бурения твердых горных пород, снижение ресурса работы коронок.

Целью изобретения является повышение ресурса и стабилизации механической скорости бурения в течение всего времени работы коронки.

Поставленная цель достигается тем, что в алмазной буровой коронке, содержащей корпус и жестко закрепленную на корпусе алмазосодержащую матрицу с гребенчатым в поперечном сечении рабочим торцом, разделенную радиальными промывочными пазами на секторы, матрица выполнена многослойной и имеет под впадинами по всей своей высоте включения материала, прочность которого ниже прочности алмазосодержащего слоя.

Мелкозернистые алмазы применяются при изготовлении коронок, предназначенных для бурения твердых горных пород, и они называются импрегнированными.

Предлагаемая алмазная буровая коронка предусматривает выполнение режущей части с мелкозернистыми алмазами. Алмазоносная режущая часть коронки включает в себя несколько гребенчатовидных режущих алмазоносных слоев, при изготовлении которых производится последовательная засыпка режущего слоя с прессованием, формирующим гребни, засыпка впадин материалом, прочность которого ниже прочности алмазосодержащего слоя, и повторение операций.

В процессе работы гребни, внедряясь в горную породу, изнашиваются до основания. Однако после отработки первого слоя и истирания легкоразрушаемого материала, заполняющего впадины следующего слоя, обнажается последующий рабочий слой, возобновляя механическую скорость до полной отработки коронки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая алмазная буровая коронка отличается тем, что матрица выполнена многослойной и имеет под впадинами по всей своей высоте включения материала, прочность которого ниже прочности алмазосодержащего слоя.

Таким образом, предлагаемая алмазная буровая коронка соответствует критерию изобретения "Новизна".

Анализ известных технических решений в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемой алмазной буровой коронке, и признать данное изобретение соответствующим критерию "Существенные отличия".

На фиг. 1 изображено поперечное сечение алмазной буровой коронки; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Алмазная буровая коронка состоит из корпуса 1 с размещенной на нем алмазосодержащей секторной матрицей 2, разделенной на сектора промывочными пазами 3. Матрица 2 выполнена гребенчатовидной формы с чередованием гребней 4 и впадин 5, причем матрица может состоять из двух и более алмазоносных слоев, где каждый алмазоносный слой 6-8 сформирован последовательно, т.е. с чередованием засыпки алмазоносного слоя и формирования необходимого профиля, а также засыпкой впадин 5 легкоразрушаемым материалом 9.

Алмазная буровая коронка работает следующим образом.

Коронка крепится резьбовой частью корпуса 1 к колонковой трубе (не показана) и опускается на забой скважины. Под действием осевой нагрузки и вращения, передаваемых от станка через колонну бурильных труб и корпус 1, алмазоносная режущая часть коронки, гребни 4 внедряются в забой, разрушая его.

В процессе работы гребни 4 изнашиваются до основания. Однако после отработки первого слоя 6 и истирания легкоразрушаемого материала 9, заполнившего впадины 5, обнажается последующий рабочий слой 7, возобновляя режущую способность коронки.

В отличие от прототипа, т.е. однослойной коронки, где гребень и его режущая способность ограничены величиной алмаза и колеблются в незначительных пределах, предлагаемая конструкция коронки имеет возможность выполняться в двух- и более слойном варианте с высотой от 0,1-2 мм и более и количеством гребней от одного гребня и более.

Следовательно, учитывая физико-механические свойства породы и подбор необходимого оптимального варианта разрушения горной породы, т.е. количество, высоту, угол гребней, количество алмазоносных слоев, можно с одновременным повышением стойкости коронки более активно разрушать буримую породу.

Использование: бурение различного назначения с отбором керна. Сущность изобретения: коронка содержит корпус и жестко закрепленную на корпусе многослойную алмазосодержащую матрицу с гребенчатым в поперечном сечении рабочим торцом. Матрица разделена на секторы радиальными промывочными пазами. Под впадинами рабочего торца матрицы по всей ее высоте имеются включения материала, прочность которого ниже прочности алмазосодержащего слоя. 2 ил.

АЛМАЗНАЯ БУРОВАЯ КОРОНКА, содержащая корпус и жестко закрепленную на корпусе алмазосодержащую матрицу с гребенчатым в поперечном сечении рабочем торцом, разделенную радиальными промывочными пазами на секторы, отличающаяся тем, что, с целью повышения ресурса и стабилизации механической скорости бурения в течение всего времени работы коронки, матрица выполнена многослойной и имеет под впадинами по всей своей высоте включения материала, прочность которого ниже прочности алмазосодержащего слоя.