ПОРОДОРАЗРУШАЮЩАЯ ВСТАВКА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК E21B10/46 

Изобретение относится к буровым долотам, а именно к породоразрушающим вставкам для буровых долот, предназначенных для разрушения перемежающихся по твердости пород.

Известна породоразрушающая вставка, включающая рабочую головку с режущей кромкой и хвостовик с боковыми режущими кромками, при этом передняя часть зубка образована цилиндрической поверхностью, радиус которой больше радиуса цилиндрической поверхности задней части зубка (см. авт. СССР №794158, кл. Е21В 10/16, 1981).

Недостатком этой вставки является сложность изготовления и малый ресурс работы из-за частых сколов режущих кромок при разрушении твердых пропластков пород, особенно при использовании его в качестве калибрующего элемента.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является породоразрушающая вставка, включающая хвостовик и рабочую головку с приливом, выступающим в плане за наружный диаметр хвостовика (см. авт.св. СССР №1446267, кл. Е21В 10/16, 1988).

Данная породоразрушающая вставка благодаря выполнению рабочей головки с приливом расширяет область ее применения как для оснащения калибрующих поверхностей бурового инструмента (шарошечных долот и коронок), так и для оснащения промежуточных венцов. К недостаткам ее следует отнести сравнительно малую эффективность, особенно при бурении по абразивным породам. Это связано с тем, что при использовании вставок в качестве калибрующих элементов прилив вставок выходит из строя гораздо быстрее, чем остальная часть рабочей головки, т.к. калибрующая часть любой вставки работает в гораздо более сложных условиях из-за участия его одновременно в разрушении забоя и калибровке стенок скважины или керна.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы вставки, в первую очередь, при использовании ее в качестве калибрующего элемента.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в породоразрушающей вставке, включающей хвостовик и рабочую головку с приливом, выступающим в плане за наружный диаметр хвостовика, согласно изобретению рабочая головка вставки выполнена ступенчатой формы, причем верхняя ступень расположена эксцентрично относительно хвостовика, а прилив рабочей головки образован жестко соединенной с эксцентричной ступенью рабочей головки втулкой, которой снабжена вставка, при этом боковая поверхность втулки армирована материалом, износостойкость которого выше, чем у материала рабочей головки вставки.

По второму варианту указанный технический результат достигается тем, что в породоразрушающей вставке, включающей хвостовик и рабочую головку с приливом, выступающим в плане за наружный диаметр хвостовика, согласно изобретению она снабжена втулкой, рабочая головка вставки выполнена ступенчатой формы, а прилив рабочей головки образован втулкой, выполненной с эксцентричным каналом, диаметр которого соответствует наружному диаметру верхней ступени рабочей головки, которая жестко соединена с втулкой, при этом боковая поверхность втулки армирована материалом, износостойкость которого выше, чем у материала рабочей головки вставки.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 и 2 представлен общий вид вставки в двух вариантах.

Предложенная вставка по первому варианту включает хвостовик 1 и рабочую головку 2 с приливом 3, выступающим в плане за наружный диаметр хвостовика 1. Рабочая головка 2 вставки выполнена ступенчатой формы, причем верхняя ступень 4 ее расположена эксцентрично относительно хвостовика 1. Вставка снабжена втулкой 5, жестко соединенной с эксцентричной ступенью 4 и образующей прилив 3 рабочей головки 2. При этом боковая поверхность втулки 5 армирована материалом, износостойкость которого выше, чем у материала рабочей головки 2 вставки. Так, если рабочая головка 2 вставки изготавливается из твердого сплава, то втулка 5 должна армироваться алмазным слоем. Если же рабочая головка 2 армируется алмазами, то для армировки втулки 2 должны использоваться более качественные алмазы, например, алмазы XX группы для рабочей головки 2 и алмазы ХУ группы для армировки втулки 5.

Породоразрушающая вставка по второму варианту включает хвостовик 1 и рабочую головку 2 с приливом 3, выступающим в плане за наружный диаметр хвостовика 1. Как и в первом варианте, вставка снабжена втулкой 5, рабочая головка 2 вставки выполнена ступенчатой формы, а прилив 3 рабочей головки 2 образован втулкой 5, выполненной с эксцентричным каналом 6, диаметр которого соответствует наружному диаметру верхней ступени 4 рабочей головки 2. Втулка 5 жестко соединена с верхней ступенью 4 рабочей головки 2, при этом боковая поверхность ее армирована материалом, износостойкость которого выше, чем у материала рабочей головки 2 вставки.

При армировке бурового долота или коронки предлагаемые вставки размещают на калибрующей части, ориентируя прилив 3 в сторону стенок скважины или керна. Такая схема расположения вставок позволяет значительно усилить калибрующую способность бурового инструмента и широко варьировать схемой поражения забоя как в буровых коронках, так и при использовании их для вооружения шарошечных долот.

Предложенная вставка позволяет повысить эффективности работы использующих их породоразрушающих инструментов, в первую очередь, при использовании ее в качестве калибрующего элемента.

Группа изобретений относится к буровым долотам, а именно к породоразрушающим вставкам для буровых долот. Обеспечивает повышение эффективности работы вставки. Породоразрушающая вставка включает хвостовик, рабочую головку с приливом, выступающим в плане за наружный диаметр хвостовика, и втулку, образующую своей боковой поверхностью прилив. Втулка жестко соединена с верхней частью ступенчато выполненной рабочей головки. По первому варианту выполнения верхняя ступень рабочей головки расположена эксцентрично относительно хвостовика, а по второму варианту втулка выполнена с эксцентричным каналом. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Породоразрушающая вставка, включающая хвостовик и рабочую головку с приливом, выступающим в плане за наружный диаметр хвостовика, отличающаяся тем, что рабочая головка вставки выполнена ступенчатой формы, причем верхняя ступень расположена эксцентрично относительно хвостовика, а прилив рабочей головки образован жестко соединенной с эксцентричной ступенью рабочей головки втулкой, которой снабжена вставка, при этом боковая поверхность втулки армирована материалом, износостойкость которого выше, чем у материала рабочей головки вставки.

2. Породоразрушающая вставка, включающая хвостовик и рабочую головку с приливом, выступающим в плане за наружный диаметр хвостовика, отличающаяся тем, что она снабжена втулкой, а рабочая головка вставки выполнена ступенчатой формы, при этом прилив рабочей головки образован втулкой, выполненной с эксцентричным каналом, диаметр которого соответствует наружному диаметру верхней ступени рабочей головки, которая жестко соединена с втулкой, при этом боковая поверхность втулки армирована материалом, износостойкость которого выше, чем у материала рабочей головки вставки.