БУРОВАЯ КОРОНКА Российский патент 2004 года по МПК E21B10/38 

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к коронкам для ударно-вращательного бурения шпуров и скважин.

Известна коронка для ударно-вращательного бурения, содержащая хвостовик и рабочую часть, армированную клиновидными твердосплавными вставками и выполненную с продувочными каналами для очистки забоя от шлама (см. патент США № 4716976, кл. 175-410, 1988 г.)

Недостатком этой коронки является сравнительно невысокие показатели по скорости бурения и проходке, что объясняется нерациональной схемой размещения твердосплавных вставок на ее рабочей части.

Наиболее близким к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая корпус с присоединительным элементом и рабочей частью, выполненной с очистными каналами, перьями, разделенными между собой шламоотводящими пазами, и цилиндрической кернообразующей выемкой, дно которой и перья армированы твердосплавными зубками (см. авт. св. СССР № 1747668, кл. Е 21 В 10/36, 1990 г.)

Данная коронка, благодаря выполнению ее рабочей части с кернообразующей выемкой, имеет более высокие по сравнению с аналогом технико-экономические показатели бурения. Однако эти показатели также нельзя признать оптимальными. Это связано с недостаточно эффективным способом разрушения центральной части забоя и значительным удельным расходом твердого сплава на 1 м бурения. Это, в свою очередь, объясняется неоптимальной схемой размещения твердосплавных зубков и неоптимальным соотношением размеров между рабочими элементами рабочей части коронки.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является повышение проходки и скорости бурения при одновременном снижении стоимости 1 м бурения за счет более эффективного разрушения забоя и более рационального использования твердосплавных зубков, расположенных в периферийной части коронки.

Поставленная задача решается тем, что в буровой коронке, содержащей корпус с присоединительным элементом и рабочей частью, выполненной с очистными каналами, перьями, разделенными между собой шламоотвотводящими пазами, и цилиндрической кернообразующей выемкой, дно которой и перья армированы твердосплавными зубками, согласно изобретению высота Нв кернообразующей выемки связана с глубиной Нз пазов под твердосплавные зубки на перьях и высотой Нп шламоотводящих пазов неравенством: Нв<Нп<Нз, при этом диаметры кернообразующей выемки d и коронки D связаны соотношением

d/D=0,4-0,6.

Достижению указанной цели способствует также и то, что:

- твердосплавные зубки на дне кернообразующей выемки расположены на разном расстоянии от оси коронки;

- твердосплавные зубки на дне кернообразующей выемки и шламоотводящие пазы расположены в плане с угловым смещением одних относительно других;

- зубки на дне кернообразующей выемки смещены относительно близлежащих шламоотводящих пазов в сторону вращения буровой коронки.

На фиг.1 изображен общий вид буровой коронки в продольном разрезе; на фиг.2 - вид А на фиг.1

Буровая коронка содержит корпус с присоединительным элементом 1 и рабочей частью, выполненной с очистными каналами 2, перьями 3, разделенными между собой шламоотводящими пазами 4, и цилиндрической кернообразующей выемкой 5. Перья 3 и дно 6 кернообразующей выемки 5 армированы соответственно твердосплавными зубками 7 и 8. На чертеже представлен вариант выполнения зубков 7 с призматическим хвостовиком 9 и клиновидной рабочей головкой 10, а зубков 8 - с цилиндрическим хвостовиком 11 и полусферической рабочей головкой 12. Этот вариант выполнения коронки является предпочтительным. В то же время в зависимости от конкретных условий работы буровых коронок, а именно от физико-механических свойств разбуриваемых пород, форма выполнения рабочих головок зубков 7 и 8 и хвостовиков 9 и 11 может быть и другой. Цилиндрическая кернообразующая выемка 5 имеет высоту Нв, которая связана с высотой Нп шламоотводящих пазов 4 и глубиной Нз пазов 13 под твердосплавные зубки 7 неравенством: Нв<Нп<Нз, при этом диаметр d выемки 5 связан с диаметром D коронки соотношением: d/D=0,4-0,6. Твердосплавные зубки 8 на дне 6 кернообразующей выемки 5 установлены на разном расстоянии от оси коронки и с угловым смещением относительно шламоотводящих пазов 4, причем зубки 8 смещены относительно близлежащих шламоотводящих пазов 4 в сторону вращения коронки.

Коронка работает следующим образом. После соединения ее корпуса с буровым ставом, например, при бурении шпуров или с ударным механизмом погружного двигателя - при бурении скважин, коронку опускают на забой. Под действием крутящего момента, осевых и ударных нагрузок зубки 7 и 8 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода удаляется с забоя скважины или шпура очистным агентом, подаваемым на забой с поверхности через буровой став и каналы 3 в корпусе коронки. В качестве очистного агента может быть использован как сжатый воздух, так и промывочная жидкость. В процессе углубки скважины на забое образуется столбик керна, который, располагаясь в выемке 5, центрирует коронку и тем самым уменьшает смещение коронки в горизонтальной плоскости. При этом, благодаря выполнению максимальной высоты пазов 4 не менее высоты кернообразующей выемки 5, в процессе всего бурения обеспечивается беспрепятственное удаление шлама с забоя скважины или шпура. Этому же способствует и угловое смещение твердосплавных зубков 8 относительно шламоотводящих пазов 4 и расположение их со смещением в сторону вращения коронки. Благодаря такой схеме размещения зубков и шламоотводящих пазов, разрушенная порода сразу же попадает в шламоотводящие пазы и не подвергается повторному измельчению. Выбор же указанного соотношения между диаметрами кернообразующей выемки 5 и коронки обеспечивает эффективное разрушение забоя благодаря образованию дополнительной плоскости обнажения и обеспечению наиболее оптимального соотношения между вооружением периферийной части коронки, представленной зубками 7 на перьях 3, и центральной части коронки, представленной зубками 8, расположенными на дне 6 выемки 5. Этому же способствует и размещение зубков 8 на разном расстоянии от оси коронки, что позволяет полностью перекрыть центральную часть забоя. Выполнение высоты пазов под твердосплавные зубки 7 больше высоты кернообразующей выемки 5 обеспечивает наиболее полное использование твердого сплава, благодаря возможности увеличения перезаточек клиновидных вершин зубков 7. Все это в целом позволяет увеличить проходку на коронку, скорость бурения и снизить себестоимость буровых работ.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к коронкам для ударно-вращательного бурения. Коронка включает корпус с присоединительным элементом и рабочей частью, которая выполнена с очистными каналами, перьями, разделенными между собой шламоотводящими пазами, и цилиндрической кернообразующей выемкой. Перья и дно цилиндрической выемки армированы твердосплавными зубками. Высота кернообразующей выемки Нв связана с высотой Нп шламоотводящих пазов и глубиной Нз пазов под твердосплавные зубки на перьях неравенством: Нв<Нп<Нз. Диаметр кернообразующей выемки d и коронки D связаны соотношением d/D=0,4-0,6. Твердосплавные зубки на дне кернообразующей выемки расположены на разном расстоянии от оси коронки и с угловым смещением относительно шламоотводящих пазов в сторону вращения коронки. Увеличивается скорость бурения, снижается себестоимость буровых работ. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Буровая коронка, содержащая корпус с присоединительным элементом и рабочей частью, выполненной с очистными каналами, перьями, разделенными между собой шламоотводящими пазами, и цилиндрической кернообразующей выемкой, дно которой и перья армированы твердосплавными зубками, отличающаяся тем, что высота Н_в кернообразующей выемки связана с глубиной Н_з пазов под твердосплавные зубки на перьях и высотой Н_п шламоотводящих пазов неравенством Н_в<Н_п<Н_з, при этом диаметр d кернообразующей выемки и диаметр D коронки связаны отношением d/D=0,4-0,6.2. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что твердосплавные зубки на дне кернообразующей выемки расположены на разном расстоянии от оси коронки.3. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что твердосплавные зубки на дне кернообразующей выемки и шламоотводящие пазы расположены в плане с угловым смещением одних относительно других.4. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что зубки на дне кернообразующей выемки смещены относительно близлежащих шламоотводящих пазов в сторону вращения коронки.