КОРОНКА БУРИЛЬНАЯ Российский патент 2008 года по МПК E21B10/26 E21B10/42 

Предлагаемое изобретение относится к буровой технике и может быть использовано в качестве бурильного инструмента для проходки дегазационных, увлажнительных и других скважин в угольных пластах.

Известен бурильный инструмент (см. Машины и инструменты для бурения скважин в угольных шахтах. / Сафонов М.С., Катанов Б.А. и др. М., изд-во "Недра", 1972, стр.90-91, рис.54), оснащенный съемными резцами. Корпус-державка инструмента в виде пластины. На передний конический конец ее по центру насажен без каких-либо дополнительных креплений опережающий двухлезвийный резец. Другие резцы, периферийные, осуществляют расширение скважины после опережающего резца. Они посажены в конические гнезда с дополнительным креплением от проворачивания при помощи планки, приваренной к корпусу перед передней плоскостью резца. Недостаток этого инструмента в том, что в его конструкции отсутствуют водопроводные каналы-отверстия для подвода охлаждающей жидкости. Вследствие этого резцы перегреваются и выходят из строя из-за отпайки твердосплавных пластинок. Вместе с этим неиспользование промывочно-охлаждающей жидкости не позволяет с необходимой интенсивностью удалять буровой шлам из забоя скважины. Это снижает эффективность бурения, создает дополнительные сопротивления вращению и подачи инструмента. К недостаткам известной конструкции следует отнести также то обстоятельство, что на окружной линии резания расположены диаметрально два периферийных резца. Это создает неустойчивое положение коронки на забое скважины и, как следствие, способствует уводу инструмента в сторону при бурении глубоких скважин.

Известна также режущая коронка (см. Буровой инструмент для станков вращательного бурения. / Перетолчин В.А., Страбыкин Н.И. и др. Иркутск, 1975, стр.12-13, рис.1а) со сменными резцами, установленными в отверстиях плоского корпуса-державки. Центральный опережающий резец с двумя лезвиями. Остальные резцы расширительные с одним лезвием и расположены под некоторым углом к оси коронки. Удаление буровой мелочи (шлама) происходит за счет выдавливания ее коронкой из зоны резания под действием усилия подачи и крутящего момента. Недостаток этой коронки заключается в том, что механизмы подачи и вращения инструмента преодолевают дополнительное сопротивление на перемещения буровой мелочи от режущих лезвий резцов к шнековому транспортеру. Это создает перегрузку привода и, в конечном счете, снижает скорость бурения до 2-х раз. Вместе с этим, конструкция коронки не решает вопрос использования проточной воды для охлаждения резцов, что приводит к перегреву их и уменьшает сроки эксплуатации.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому объекту является буровая коронка по А.с. СССР №418608, кл. E21B 10/44, 1974, выбранная в качестве прототипа. Эта коронка состоит из вала, забурника с несколькими резцами и отдельных секций с режущими зубками. Секции фиксируются на валу при помощи шпонки и запираются в осевом направлении забурником. Отдельная секция выполнена в виде втулки с угловыми секторами. Каждый сектор служит для закрепления в отверстии режущего зубка и одновременно отбирает продукты разрушения с забоя скважины. Наружная поверхность сектора представляет собой участок спирали. Поверхность, обращенная к забою, совпадает с торцевой плоскостью втулки, а противоположная ей поверхность является винтовой и выполняет функции шнекового транспортера. Эти две противолежащие поверхности сходятся и образуют клин, который при вращении коронки внедряется в буровую мелочь, и перемещают ее от обрабатываемого забоя.

Недостатком известной буровой коронки является сложность конструкции и низкая эффективность бурения из-за перегрева зубков.

Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение конструкции бурильной коронки и повышение эффективности бурения.

Этот технический результат достигается тем, что державка выполнена монолитной в виде круглого стержня с несколькими коническими выступами, каждый из которых снабжен коническими гнездами с посаженными в них расширительными резцами числом не менее трех на окружной линии резания, а в промежутке между смежными резцами на выступах державки сделаны штыбопроходные выточки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена коронка бурильная, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Коронка бурильная содержит державку 1, оснащенную сменными резцами 2, 3. Державка представляет собой монолитный круглый стержень с несколькими выступами 4, 5, 6. Один конец державки имеет резьбовое отверстие 7 для соединения с буровым ставом. Противоположный конец 8 выполнен коническим. На него насажен опережающий двухлезвийный резец-забурник 2. Остальные резцы 3 расширительные однолезвийные, располагающиеся в количестве не менее 3-х на каждом выступе державки. Расширительный резец представляет собой зубок с твердосплавной пластинкой 9, посаженный в коническое гнездо 10 под некоторым углом α к оси коронки. Необходимое положение зубка в гнезде вокруг оси задается дополнительным соединением его плоской грани с упором 11 на выступе.

Каждый выступ державки изготовлен большего диаметра по сравнению с остальной цилиндрической частью. Наружная поверхность выступов выполнена конической, что исключает затирание ее о стенки скважины. В промежутке между смежными зубками сделаны выточки 12 радиусами R₁, R₂, R₃, через которые происходит удаление штыба - буровой мелочи от забоя.

На цилиндрической части державки, ближайшей к резьбовому отверстию, изготовлены два паза 13 в размер S под гаечный ключ для свинчивания и развинчивания резьбового соединения с буровой штангой.

Внутри стержня державки выполнены водопроводный канал 14 и поперечные отверстия 15 от него, через которые промывочно-охлаждающая жидкость поступает в забой к каждому резцу.

Процесс бурения скважины протекает так. Опережающий резец-забурник 2 оставляет после себя скважину диаметром d₁. Резцы следующего за ним первого выступа расширяют ее до диаметра d₂, и далее резцы последующих выступов расширяют скважину до диаметров d₃, d₄ и т.д. Конечный диаметральный размер скважины зависит от количества выступов на державке. Такое равномерно-последовательное увеличение диаметрального размера скважины выравнивает силовую нагрузку на резцы; позволяет бурить глубокие скважины режуще-скалывающим разрушением породы на забое. При этом не возникает необходимость разборки бурового става и замены вышедших из строя зубков до того, как скважина будет пробурена на заданную глубину.

Конструктивная форма основной детали инструмента - державки резцов - предельно простая. Это цилиндрический стержень - деталь вращения, которая обрабатывается на токарном станке практически с одной установки.

На окружной линии резания располагаются не менее трех резцов; причем опорные точки резцов на забое одного выступа державки смещены по кругу на угловой шаг по отношению к резцам смежных выступов. Это увеличивает устойчивость бурильной коронки на забое и уменьшает уводку бурового става в сторону при бурении глубоких скважин. Как известно, при уводке скважины возрастают сопротивления вращению и подачи инструмента и, как следствие, снижается эффективность бурения, т.е. скорость проходки скважины.

Все эти и отмеченные выше особенности взаимодействия забоя с резцами инструмента повышают эффективность применения заявляемой бурильной коронки.

Изобретение относится к породоразрушающим инструментам и может быть использовано в качестве бурильного инструмента для проходки скважин различного назначения в угольных пластах. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции бурильной коронки и повышение эффективности бурения. Коронка содержит державку со сменными резцами в виде круглого стержня с несколькими коническими выступами. Один конец державки имеет резьбовое отверстие для соединения с буровым ставом. На другой конический конец насажен опережающий резец-забурник. При этом каждый конический выступ державки снабжен коническими гнездами с посаженными в них расширительными резцами в количестве не менее трех на окружной линии резания. В промежутке между смежными зубками на выступах державки сделаны штыбопроходные выточки. 2 ил.

Коронка бурильная, содержащая державку со сменными резцами и водопроводными каналами-отверстиями, один конец которой имеет резьбовое отверстие для соединения с буровым ставом, а на противоположный конический конец насажен опережающий резец-забурник, отличающаяся тем, что державка выполнена монолитной в виде круглого стержня с несколькими коническими выступами, каждый из которых снабжен коническими гнездами с посаженными в них расширительными резцами числом не менее трех на окружной линии резания, а в промежутке между смежными резцами на выступах державки сделаны штыбопроходные выточки.