СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ЗУБКОВ В БУРОВОМ ИНСТРУМЕНТЕ Российский патент 2011 года по МПК E21B10/16 

Описание патента на изобретение RU2410519C1

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к способу крепления породоразрушающих зубков из твердого сплава или синтетических алмазов в буровом инструменте, преимущественно большого диаметра.

Известен способ крепления породоразрушающих зубков в буровом инструменте, включающий установку хвостовиков зубков в глухие отверстия корпуса и фиксацию их посредством основной и цанговой втулок (авт. св. СССР № 1033691, кл. Е21В 10/16, 1982 г.).

Недостатком данного способа является вероятность проворота зубков вокруг продольной оси, что приводит к нарушению заданной схемы разрушения породы. Кроме того, проворот зубков снижает надежность их крепления и как следствие этого ведет к выпадению зубков, что снижает проходку и механическую скорость бурения. Одновременно с этим известно, что оставление зубков на забое скважины требует проведения дополнительных материальных и трудовых затрат на очистку забоя, причем эти затраты резко увеличиваются с ростом глубины скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ крепления породоразрушающих зубков в буровом инструменте, включающий установку хвостовиков зубков в глухие отверстия корпуса и фиксацию их посредством втулок, которые устанавливают между боковыми стенками отверстий и наружной поверхностью породоразрушающих зубков (патент РФ № 2273714, Е21В 10/16, 2006 г.).

К негативным моментам данного способа следует отнести недостаточную надежность крепления зубков, особенно при бурении по трещиноватым твердым и крепким породам. Бурение по таким породам сопровождается сильной вибрацией, что часто приводит к расшатыванию зубков и их последующему выпадению.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение надежности крепления зубков и как следствие этого - снижение стоимости буровых работ.

Достижение поставленного технического результата обеспечивается тем, что в способе крепления породоразрушающих зубков в буровом инструменте, включающем установку хвостовиков зубков в глухие отверстия корпуса и фиксацию их посредством втулок, которые устанавливают между боковыми стенками отверстий и наружной поверхностью породоразрушающих зубков, согласно изобретению для крепления зубков используют втулки с коническими внутренней или наружной поверхностями, контактирующими соответственно с коническими боковыми поверхностями отверстий или с коническими поверхностями хвостовиков зубков и изменяющимися наружным и внутренним диаметрами под действием осевой нагрузки, которую передают на втулку через рабочую головку породоразрушающего зубка, причем рабочую головку зубка выполняют с большим диаметром по сравнению с максимальным внутренним диаметром втулки, а втулку устанавливают с возможностью ограниченного осевого перемещения.

Реализация предложенного способа иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 показаны варианты использования предложенного способа.

На фиг.1 показан буровой инструмент, содержащий корпус 1, выполненный с глухими цилиндрическими отверстиями 2, в которых устанавливают породоразрушающие зубки 3 с рабочей головкой 4 и хвостовиком 5 с конической наружной поверхностью. Каждый из зубков 3 крепят в отверстии 2 корпуса 1 посредством втулки 6 с продольным разрезом 7, обеспечивающим изменение наружного и внутреннего диаметра втулки 6 под действием силы реакции забоя - Р, воспринимаемой через рабочую головку 4 породоразрушающего зубка 3. При этом рабочая головка 4 зубка 3 в процессе работы постоянно контактирует с верхним торцом втулки 6, которая установлена с возможностью ограниченного осевого перемещения - l.

Буровой инструмент на фиг.2 в отличие от первого варианта выполнен с конической контактной поверхностью между боковыми стенками отверстий 2 и наружной поверхностью втулки 6, при этом хвостовик 5 зубка 3 и контактирующая с ним внутренняя поверхность втулки 6 выполнены с цилиндрической поверхностью. Как и в 1-ом варианте втулка 6 выполнена с продольным разрезом 7 и установлена между боковыми стенками отверстия 2 в корпусе 1 и хвостовиком 5 зубка 3 с возможностью ограниченного осевого перемещения. С этой целью в обоих вариантах втулка 6 имеет длину меньше длины хвостовика 5. Изменение диаметра втулки 6, как и в первом варианте, обеспечивается осевой нагрузкой - Р, передаваемой на нее через рабочую головку 4 зубка 3, которая постоянно контактирует с верхним торцом втулки 6.

Принцип работы бурового инструмента заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие зубки 3 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода выносится с забоя промывочной жидкостью или сжатым воздухом, обеспечивая работу породоразрушающих зубков 6 по чистому забою, что значительно повышает эффективность их работы. В процессе работы осевая нагрузка - Р, действующая на породоразрушающий зубок 3, передается через его рабочую головку 4 на разрезную втулку 6, которая находится в постоянном контакте с породоразрушающим зубком 3.

В примере, представленном на фиг.1, где контакт между хвостовиком 5 зубка 2 и втулкой 6 выполнен в виде конической поверхности, хвостовик 5 зубка 3 под действием осевой нагрузки - Р постоянно стремится разжать втулку 6 и прижать ее к стенкам отверстия 2. При этом радиальная составляющая осевой нагрузки со стороны стенок отверстия 2 на коническую поверхность втулки 6 обеспечивает плотный обхват хвостовика 5 разрезной втулкой 6 и надежное его крепление. Причем, чем выше осевая нагрузка, тем с большим усилием разрезная втулка 6 охватывает хвостовик и удерживает зубок 3 от выпадения.

В примере, представленном на фиг.2, где контакт между хвостовиком 5 зубка 2 и втулкой 6 выполнен в виде цилиндрической поверхности, осевая нагрузка - Р на втулку 6 передается через рабочую головку 4 зубка 3. При этом осевая нагрузка - Р постоянно поджимает втулку 6 вниз. В результате на границе между коническими поверхностями боковых стенок отверстия 2 и наружной поверхностью втулки 6 возникает радиальная составляющая осевой нагрузки, которая обеспечивает плотный обхват хвостовика 5 разрезной втулкой 6 и надежное его удержание от выпадения. Как и в первом варианте, чем выше осевая нагрузка на зубки 3, тем больше радиальная составляющая и тем с большим усилием разрезная втулка 6 охватывает хвостовик 5 и удерживает зубок 3 от выпадения.

Таким образом, применение предложенного способа крепления зубков бурового инструмента повышает надежность фиксации зубков инструмента от выпадения и тем самым - эффективность его работы.

Похожие патенты RU2410519C1

название год авторы номер документа
БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ (ЕГО ВАРИАНТЫ) 2009
  • Панин Николай Митрофанович
  • Чувилин Михаил Анатольевич
  • Кононов Виктор Михайлович
  • Смирнов Вячеслав Геннадьевич
  • Смирнов Игорь Вячеславович
RU2413833C1
БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ (ВАРИАНТЫ) 2010
  • Кононов Виктор Михайлович
  • Панин Николай Митрофанович
  • Цатурян Эдуард Ованесович
  • Захаров Юрий Никитович
  • Гавриленко Андрей Васильевич
RU2415249C1
БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ 2005
  • Панин Николай Митрофанович
  • Цехмистренко Николай Михайлович
  • Чувилин Анатолий Михайлович
RU2279524C1
БУРОВОЙ ПОРОДОРАЗРУЩАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ 2005
  • Панин Николай Митрофанович
  • Кремлев Виталий Игоревич
  • Смирнов Вячеслав Геннадьевич
RU2279523C1
БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ 2012
  • Сериков Дмитрий Юрьевич
  • Ясашин Виталий Анатольевич
  • Кремлев Виталий Игоревич
  • Панин Николай Митрофанович
RU2494217C1
ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ (ВАРИАНТЫ) 2004
  • Панин Николай Митрофанович
  • Богомолов Родион Михайлович
  • Чувилин Анатолий Михайлович
RU2273714C1
БУРОВОЙ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ 2009
  • Панин Николай Митрофанович
  • Якимов Вадим Петрович
  • Титов Виталий Иванович
  • Гущин Альберт Федорович
  • Козырев Николай Иванович
RU2392413C1
ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ 2017
  • Панин Николай Митрофанович
RU2635669C1
БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ 2015
  • Панин Николай Митрофанович
RU2581171C1
ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ 2017
  • Панин Николай Митрофанович
RU2635672C1

Реферат патента 2011 года СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ЗУБКОВ В БУРОВОМ ИНСТРУМЕНТЕ

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к способу крепления породоразрушающих зубков из твердого сплава или синтетических алмазов в буровом инструменте, преимущественно большого диаметра. Технический результат - повышение надежности крепления зубков и как следствие этого - снижение стоимости буровых работ. Способ включает установку хвостовиков зубков в глухие отверстия корпуса и фиксацию их посредством втулок, которые устанавливают между боковыми стенками отверстий и наружной поверхностью породоразрушающих зубков. Особенностью способа является то, что для крепления зубков используют втулки с коническими внутренней или наружной поверхностями, контактирующими соответственно с коническими боковыми поверхностями отверстий или с коническими поверхностями хвостовиков зубков и изменяющимися наружным и внутренним диаметрами под действием осевой нагрузки, которую передают на втулку через рабочую головку породоразрушающего зубка, причем рабочую головку зубка выполняют с большим диаметром по сравнению с максимальным внутренним диаметром втулки, а втулку устанавливают с возможностью ограниченного осевого перемещения. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 410 519 C1

Способ крепления породоразрушающих зубков в буровом инструменте, включающий установку хвостовиков зубков в глухие отверстия корпуса и фиксацию их посредством втулок, которые устанавливают между боковыми стенками отверстий и наружной поверхностью породоразрушающих зубков, отличающийся тем, что для крепления зубков используют втулки с коническими внутренней или наружной поверхностями, контактирующими соответственно с коническими боковыми поверхностями отверстий или с коническими поверхностями хвостовиков зубков и изменяющимися наружным и внутренним диаметрами под действием осевой нагрузки, которую передают на втулку через рабочую головку породоразрушающего зубка, причем рабочую головку зубка выполняют с большим диаметром по сравнению с максимальным внутренним диаметром втулки, а втулку устанавливают с возможностью ограниченного осевого перемещения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2410519C1

Породоразрушающий орган 1982
  • Линдо Геннадий Васильевич
  • Одинец Сергей Иванович
  • Арестов Виктор Петрович
  • Саркисян Вадим Арташесьянович
  • Пышкин Валентин Павлович
SU1033691A2
Породоразрущающий орган 1980
  • Линдо Геннадий Васильевич
  • Одинец Сергей Иванович
  • Подкопаев Петр Александрович
  • Саркисян Вадим Арташесьянович
  • Арестов Виктор Петрович
SU909100A1
Буровой инструмент 1987
  • Панин Николай Митрофанович
  • Думкин Лев Николаевич
  • Ардасов Лев Владимирович
  • Лавренов Валентин Семенович
  • Митюшин Владимир Николаевич
SU1439192A1
Буровой инструмент 1987
  • Питерский Владимир Михайлович
  • Панин Николай Митрофанович
  • Суслов Евгений Иванович
  • Козырев Николай Иванович
SU1479605A1
ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ (ВАРИАНТЫ) 2004
  • Панин Николай Митрофанович
  • Богомолов Родион Михайлович
  • Чувилин Анатолий Михайлович
RU2273714C1
БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ 2005
  • Панин Николай Митрофанович
  • Цехмистренко Николай Михайлович
  • Чувилин Анатолий Михайлович
RU2279524C1
БУРОВОЙ ПОРОДОРАЗРУЩАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ 2005
  • Панин Николай Митрофанович
  • Кремлев Виталий Игоревич
  • Смирнов Вячеслав Геннадьевич
RU2279523C1
US 4505342 A, 19.03.1985.

RU 2 410 519 C1

Авторы

Панин Николай Митрофанович

Ясашин Виталий Анатольевич

Сериков Дмитрий Юрьевич

Кремилев Виталий Игоревич

Даты

2011-01-27Публикация

2009-12-04Подача