БУРОВОЕ ДОЛОТО РЕЖУЩЕГО ТИПА Российский патент 1997 года по МПК E21B10/12 E21B10/62 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту режущего действия и преимущественно может быть использовано при бурении скважин в горных породах на карьерах и разрезах, а также в геологоразведочном бурении.

Известно долото режущего типа для бурения горных пород, состоящее из хвостовика, съемного корпуса, сменных резцов, замковых пальцев и корпуса (Симкин Б.А. Кутузов Б.Н. Буткин В.Д. Справочник по бурению на карьерах. М. Недра, 1990. 224 с). Однако, резцы в корпусе установлены неподвижно и не имеют возможности регулировать диаметр долота.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является буровое долото режущего типа, состоящее из корпуса с ребрами и смонтированных между ними на осях и на опорах скольжения режущих дисков, плоскость режущих граней которых расположена под углом у диаметральной плоскости корпуса (Брюхов Б.Ф. Буткин В. Д. и др. Буровое долото режущего типа. А.с. N 231467: Опубл. 28.11.1968, Б.И. N 36).

Однако использование известного устройства не позволяет бурить скважины различного диаметра из-за отсутствия возможности регулирования диаметр долота, что снижает его технологические возможности при бурении горных пород с различными физико-механическими свойствами.

Основная задача изобретения заключается в увеличении технологических возможностей устройства для бурения горных пород за счет возможности регулирования диаметр при бурении скважин в породах с различными физико-механическими свойствами.

Другой задачей является повышение надежности устройства за счет увеличения его срока службы.

Для решения поставленных задач буровое долото режущего типа содержит корпус с ребрами, закрепленные в ребрах оси и установленные на осях режущие диски, плоскость режущих граней которых расположена под углом к диаметральной плоскости корпуса, причем режущие диски эксцентрично установлены относительно осей посредством втулок с возможностью изменения расположения расстояния между осями вращения режущих дисков для бурения скважин различных диаметров в зависимости от коэффициента крепости горных пород. Эксцентриковые втулки связаны с осями посредством шлицевых соединений. Оси закреплены на ребрах посредством шлицевых соединений.

По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки: режущие диски эксцентрично установлены относительно осей посредством втулок с возможностью изменения расстояния между осями вращения режущих дисков для бурения скважин и различных диаметров в зависимости от коэффициента крепости горных пород. Эксцентриковые втулки связаны с осями посредством шлицевых соединений. Оси закреплены на ребрах также посредством шлицевых соединений. Втулки выполнены с внутренними отверстиями, расположенными эксцентрично окружающей, образующих внешние поверхности втулок и посажены на шлицевые оси, установленные в шлицевых отверстиях ребер корпуса. На втулках свободно смонтированы режущие диски таким образом, что между осями вращения режущих дисков и осями отверстий втулок образуются эксцентриситеты.

Между отличительными признаками и решаемой задачей существует следующая причинно-следственная связь. Втулки со шлицевыми отверстиями, выполненными эксцентрично, могут устанавливаться на шлицевых осях с изменением положения эксцентриситета относительно оси вращения устройства. При этом регулируется диаметр последнего, а следовательно, и скважины. Это увеличивает технологические возможности устройства при бурении горных пород с различным коэффициентом крепости.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг. 1 буровое долото с минимальным диаметром; на фиг. 2 - буровое долото с максимальным диаметром; на фиг. 3 разрез А-А; на фиг. 4 - вид Б.

Заявляемое изобретение состоит из корпуса 1 с ребрами 2, режущих дисков 3, оснащенных твердосплавными зубками 4, шлицевых втулок 5 и шлицевых осей 6. Шлицевые оси 6 закреплены в шлицевых отверстиях ребер корпуса 1. На шлицевых осях 6 посажены шлицевые втулки 5, внутренние отверстия которых имеют шлицы и выполнены эксцентрично относительно окружности, образующей внешнюю поверхность этих шлицевых втулок.

На шлицевых втулках 5 свободно установлены режущие диски 3. Осями вращения режущих дисков 3 являются линии O₁-O₁, проходящие через центры окружностей, образующих внешние поверхности шлицевых втулок 5. Таким образом, между осями вращения O₁-O₁ режущих дисков 2 и осями отверстий O₂-O₂ шлицевых втулок 5 образуют эксцентриситеты (фиг. 4). При изменении положения эксцентриситетов относительно оси вращения долота изменяется его диаметр. При этом обеспечивается возможность регулирования диаметра долота, а следовательно, и диаметра скважины при бурении горных пород с различными физико-механическими свойствами.

Регулирование диаметра долота для бурения горных пород осуществляют перед бурением скважины. Шлицевую ось 6 вынимают из шлицевых отверстий ребер 2 корпуса 1. Затем устанавливают шлицевые втулки 5 с расположенными на них режущими дисками. 3 поочередно между ребрами корпуса 1 и, размещая эксцентриситет в нужном положении относительно оси вращения режущих дисков 3 (фиг. 1 и фиг. 2), вводит шлицевые оси 6 в шлицевые отверстия ребер корпуса 1 и втулок 5. ОТ выпадания шлицевые оси фиксируют, например, шплинтами.

В процессе работы в случае установки шлицевых втулок 5 таким образом, что оси вращения O₁-O₂ режущих дисков 3 и оси отверстий O₂-O₂ шлицевых втулок 5 будут расположены в горизонтальной плоскости, а оси O₁-O₁ находятся в крайнем ближнем положении к оси вращения устройства (положение 1, фиг 3), диаметр устройства и диаметр рассечки будут минимальными (d_min и d_pmin, фиг. 1). Например, при среднем значении диаметра устройства d_ср 244,5 мм и эксцентриситете e 15 мм d_min 214,5 мм, d_pmin 2 мм. Эти параметры являются рациональными при бурении скважин по более крепким породам (крепостью f 6^oC8) и монолитным.

В том случае, если оси O₁-O₁ и O₂-O₂ расположены в горизонтальной плоскости, а оси O₁-O₁ находятся в крайнем дальнем положении от оси вращения устройства (положение 11, фиг. 3), диаметр устройства и диаметр рассечки будут максимальными (d_max 274,5 мм, d_pmax 62 мм фиг. 2). Эти параметры являются рациональными при бурении скважин по породам небольшой крепости (f 2^oC4) и неоднородным (слоистым, с естественной макро- и микротрещиноватостью).

В этом случае, если оси O₁-O₁ и O₂-O₂ расположены в вертикальной плоскости, а оси O₁-O₂ находятся в среднем положении относительно осей вращения режущих дисков, (положение 111, фиг 3), диаметры и рассечки будут иметь средние значения (d_ср 244,5 мм и d_р.ср 32 мм). Эти параметры устройства являются рациональными при бурении скважин по породам средней крепости (f 4^oC6).

При изменении диаметра долота возможно регулирование действующего на него осевого усилия и частоты вращения. Это позволит увеличить срок службы и повысить его надежность при одновременном увеличении технологических возможностей долота при бурении горных пород с различными коэффициентами крепости.

Использование: изобретение относится к породоразрушающему инструменту режущего действия и преимущественно может быть использовано при бурении скважин в горных породах на карьерах и разрезах, а также в геологоразведочном бурении. Сущность изобретения: буровое долото режущего типа содержит корпус с ребрами, закрепленные в ребрах оси и установленные на осях режущие диски, плоскость режущих граней которых расположена под углом к диаметральной плоскости корпуса. Режущие диски эксцентрично установлены относительно осей посредством втулок с возможностью изменения расстояния между осями вращения режущих дисков для бурения скважин различных диаметров в зависимости от коэффициента крепости горных пород. Эксцентриковые втулки связаны с осями посредством шлицевых соединений. Оси закреплены на ребрах посредством шлицевых соединений. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Буровое долото режущего типа, содержащее корпус с ребрами, закрепленные в ребрах оси и установленные на осях режущие диски, плоскость режущих граней которых расположена под углом к диаметральной плоскости корпуса, отличающееся тем, что режущие диски эксцентрично установлены относительно осей посредством втулок с возможностью изменения расстояния между осями вращения режущих дисков для бурения скважин различных диаметров в зависимости от коэффициента крепости горных пород. 2. Долото по п. 1, отличающееся тем, что эксцентриковые втулки связаны с осями посредством шлицевых соединений. 3. Долото по п. 1, отличающееся тем, что оси закреплены на ребрах посредством шлицевых соединений.