БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2013 года по МПК E21B10/46 

Описание патента на изобретение RU2494217C1

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту с твердосплавным или синтетическим алмазным вооружением, преимущественно с асимметричной или клиновидной рабочей кромкой.

Известен буровой инструмент, содержащий корпус с отверстиями, породоразрушающие зубки с рабочей головкой и ступенчатым хвостовиком, закрепленные в отверстиях корпуса посредством основной и цанговой втулок, установленных соответственно на ступенях хвостовика меньшего и большого диаметра (авт. св. СССР №1033691, кл. Е21В 10/16, 1982 г.).

Недостатками данного инструмента являются малая эффективность его работы при бурении по крепким породам и значительный расход твердого сплава из-за невозможности использования по техническим причинам зубков малого диаметра для создания плотной армировки инструмента.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровой инструмент, содержащий корпус с отверстиями, в которых посредством фиксаторов закреплены породоразрушающие зубки с рабочей головкой и хвостовиком (см. патент РФ №2273714, кл. Е21В 10/16, 2006 г.).

К недостаткам данного инструмента можно отнести сложность конструкции и технологии изготовления в связи с необходимостью высокой точности обработки контактных поверхностей как породоразрушающих элементов, так и отверстий под них, а также из-за сравнительно быстрого выхода из строя фиксаторов, поперечные размеры которых весьма ограничены. Выход же из строя фиксаторов может привести к выпадению породоразрушающих зубков из отверстий корпуса и выпадению их на забой скважины и, как следствие этого, к снижению технико-экономических показателей бурового инструмента в целом.

В связи с изложенным технической результатом изобретения является упрощение конструкции бурового инструмента, технологии изготовления и повышение эффективности его работы за счет более надежной фиксации породоразрушающих зубков, особенно с асимметричной или клиновидной рабочей кромкой.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровом инструменте, содержащем корпус с отверстиями, в которых посредством фиксаторов закреплены породоразрушающие зубки с рабочей головкой и хвостовиком, согласно изобретению породоразрушающие зубки выполнены из нескольких элементов, каждый из которых представлен в виде части цилиндра с вертикальной плоской гранью в верхней части, причем хвостовик каждой части зубка выполнен в виде конуса с расширяющимся в сторону дна основанием, а отверстия под зубки выполнены в нижней части с ответным коническим расширением, при этом фиксатор установлен между плоскими гранями частей зубка, причем поверхности фиксатора со стороны стенок отверстия выполнены с выступами, а боковые стенки отверстий - с ответными впадинами.

Дополнительно достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- боковые грани фиксатора в нижней части имеют клиновидную форму, а контактирующие с ними и боковые грани частей зубка - ответную наклонную поверхность;

- части зубка выполнены одинаковой конфигурации;

- фиксатор выполнен из материала с меньшей твердостью, чем материал рабочей головки частей зубка.

На фиг.1 изображен общий вид фрагмента бурового инструмента в разрезе; на фиг.2 - то же, вид в плане.

Буровой инструмент содержит корпус 1, в котором выполнены глухие отверстия 2 с закрепленными в них породоразрушающими зубками, состоящими из нескольких частей 3 в виде части цилиндра с рабочей головкой 4 и хвостовиком 5 и имеющими, по меньшей мере, одну вертикальную плоскую грань 6. Части зубка 3 выполнены одинаковой конфигурации, что упрощает технологию их изготовления, а также сборку и монтаж бурового инструмента. Наружная поверхность хвостовика 5 каждой части зубка имеет форму конуса 7 с расширяющимся в сторону дна основанием, при этом отверстия 2 под зубки выполнены в нижней части с ответным коническим расширением 9, образуя таким образом замковое соединение, исключающее выпадение частей зубков из отверстий 2. Угол конуса определяется опытным путем, однако величина его составляет не более 10-15 градусов. Между плоскими вертикальными гранями 6 частей зубка установлен фиксатор 8. Боковые грани фиксатора 8 в нижней части имеют клиновидную форму 10, а обращенные к ним боковые грани 6 частей 3 зубка ответные наклонные поверхности 11. Это обеспечивает постоянное поджатие частей 3 зубка в процессе работы бурового инструмента, повышая надежность их фиксации. Боковые поверхности фиксатора 8 со стороны стенок отверстия 2 выполнены с выступами 12, а боковые стенки отверстий 2-е ответными впадинами 13. Такое выполнение фиксатора 8 гарантирует зубки от проворота вокруг своей продольной оси и тем самым позволяет сохранить заданную схему поражения забоя, что имеет важнейшее значение при использовании зубков с клиновидной или асимметричной рабочей головкой. Фиксатор 8 выполнен из материала с меньшей твердостью, чем материал рабочей головки частей зубка, что повышает надежность крепления зубков в отверстиях бурового инструмента и одновременно обеспечивает самозатачивание зубков бурового инструмента, особенно при бурении по перемежающимися породам. В качестве материала для фиксатора 8 может использоваться свинец, медь и другие подобные материалы. Использование таких материалов обеспечивает их опережающий износ абразивным шламом по сравнению с частями зубка 3. Это исключает их контакт с забоем скважины, а следовательно, вся осевая нагрузка передается на забой исключительно через породоразрушающие зубки и не требует дополнительного осевого усилия на буровой инструмент. Это увеличивает удельную нагрузку на породоразрушающие элементы, что позволяет в большинстве случаев повысить эффективность разрушения породы. Размеры элементов породоразрушающих зубков связаны между собой определенным образом. Минимально допустимая толщина - b фиксатора 8 выбирается в соответствии с соотношением b=0.5(D-d), где D и d - соответственно максимальный и минимальный диаметры отверстия 2 в корпусе инструмента.

При сборке бурового инструмента вначале в глухие отверстия 2 корпуса 1 устанавливают одну часть зубка и радиально перемещают до контакта со стенками отверстия 2, после этого устанавливают вторую часть зубка и закрепляют их в таком положении фиксатором 8, который размещают между плоскими гранями 6 частей зубка. При этом благодаря наличию наклонных участков 11 у зубков обеспечивается плотное прилегание частей зубка со стенками отверстий 2 и практически полностью исключается вероятность выпадения частей 3 зубков из отверстий 2 корпуса 1. Одновременно с этим, благодаря наличию конического выступа 7 у каждой части зубка увеличивается его контактная поверхность с дном отверстий 2 корпуса бурового инструмента. Это уменьшает удельные нагрузки от зубков на дно отверстий, что позволяет повысить стойкость бурового инструмента, а при использовании данного решения в шарошечных долотах это позволяет увеличить диаметр опоры тем самым увеличить проходку на долото.

Таким образом, применение предложенного бурового инструмента повышает эффективность его работы за счет более надежной фиксации зубков и исключению нарушения заданной схемы поражения забоя, а также упростить конструкцию и монтаж породоразрушающих зубков. Все это позволит снизить стоимость бурового инструмента, а также затраты на проведение буровых работ.

Похожие патенты RU2494217C1

название год авторы номер документа
БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ (ВАРИАНТЫ) 2010
  • Кононов Виктор Михайлович
  • Панин Николай Митрофанович
  • Цатурян Эдуард Ованесович
  • Захаров Юрий Никитович
  • Гавриленко Андрей Васильевич
RU2415249C1
БУРОВОЙ ПОРОДОРАЗРУЩАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ 2005
  • Панин Николай Митрофанович
  • Кремлев Виталий Игоревич
  • Смирнов Вячеслав Геннадьевич
RU2279523C1
БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ 2005
  • Панин Николай Митрофанович
  • Цехмистренко Николай Михайлович
  • Чувилин Анатолий Михайлович
RU2279524C1
БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ (ЕГО ВАРИАНТЫ) 2009
  • Панин Николай Митрофанович
  • Чувилин Михаил Анатольевич
  • Кононов Виктор Михайлович
  • Смирнов Вячеслав Геннадьевич
  • Смирнов Игорь Вячеславович
RU2413833C1
СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ЗУБКОВ В БУРОВОМ ИНСТРУМЕНТЕ 2009
  • Панин Николай Митрофанович
  • Ясашин Виталий Анатольевич
  • Сериков Дмитрий Юрьевич
  • Кремилев Виталий Игоревич
RU2410519C1
БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ 2015
  • Панин Николай Митрофанович
RU2581171C1
ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ (ВАРИАНТЫ) 2004
  • Панин Николай Митрофанович
  • Богомолов Родион Михайлович
  • Чувилин Анатолий Михайлович
RU2273714C1
РАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА 2011
  • Кононов Виктор Михайлович
  • Цатурян Эдуард Ованесович
  • Панин Николай Митрофанович
RU2468180C1
БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ 2013
  • Комаров Михаил Алексеевич
  • Кремлев Виталий Игоревич
  • Гавриленко Андрей Васильевич
  • Сорокин Владимир Федорович
  • Панин Николай Митрофанович
RU2530034C1
ШАРОШКА БУРОВОГО ДОЛОТА 2010
  • Богомолов Родион Михайлович
  • Кремлев Виталий Игоревич
  • Дедов Николай Иванович
  • Шапошников Сергей Дмитриевич
  • Панин Николай Митрофанович
RU2445434C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 494 217 C1

Реферат патента 2013 года БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ

Изобретение относится к буровому инструменту с твердосплавным или синтетическим алмазным вооружением. Обеспечивает повышение эффективности работы бурового инструмента, надежную фиксацию зубков. Буровой инструмент содержит корпус с отверстиями, в которых посредством фиксаторов закреплены породоразрушающие зубки с рабочей головкой и хвостовиком. Породоразрушающие зубки выполнены из нескольких элементов, каждый из которых представлен в виде части цилиндра с вертикальной плоской гранью в верхней части, причем хвостовик каждой части зубка выполнен в виде конуса с расширяющимся в сторону дна основанием, а отверстия под зубки выполнены в нижней части с ответным коническим расширением, при этом фиксатор установлен между плоскими гранями частей зубка, причем поверхности фиксатора со стороны стенок отверстия выполнены с выступами, а боковые стенки отверстий - с ответными впадинами. Боковые грани фиксатора в нижней части могут иметь клиновидную форму, а контактирующие с ними боковые грани частей зубка - ответные наклонные поверхности. Части зубка могут быть выполнены одинаковой конфигурации. Фиксатор может быть выполнен из материала с меньшей твердостью, чем материал рабочей головки частей зубка. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 494 217 C1

1. Буровой инструмент, содержащий корпус с отверстиями, в которых посредством фиксаторов закреплены породоразрушающие зубки с рабочей головкой и хвостовиком, отличающийся тем, что породоразрушающие зубки выполнены из нескольких элементов, каждый из которых представлен в виде части цилиндра с вертикальной плоской гранью в верхней части, причем хвостовик каждой части зубка выполнен в виде конуса с расширяющимся в сторону дна основанием, а отверстия под зубки выполнены в нижней части с ответным коническим расширением, при этом фиксатор установлен между плоскими гранями частей зубка, причем поверхности фиксатора со стороны стенок отверстия выполнены с выступами, а боковые стенки отверстий - с ответными впадинами.

2. Буровой инструмент по п.1, отличающийся тем, что боковые грани фиксатора в нижней части имеют клиновидную форму, а контактирующие с ними боковые грани частей зубка - ответные наклонные поверхности.

3. Буровой инструмент по п.1, отличающийся тем, что части зубка выполнены одинаковой конфигурации.

4. Буровой инструмент по п.1, отличающийся тем, что фиксатор выполнен из материала с меньшей твердостью, чем материал рабочей головки частей зубка.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2494217C1

ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ (ВАРИАНТЫ) 2004
  • Панин Николай Митрофанович
  • Богомолов Родион Михайлович
  • Чувилин Анатолий Михайлович
RU2273714C1
Породоразрушающий орган 1982
  • Линдо Геннадий Васильевич
  • Одинец Сергей Иванович
  • Арестов Виктор Петрович
  • Саркисян Вадим Арташесьянович
  • Пышкин Валентин Павлович
SU1033691A2
ТВЕРДОСПЛАВНАЯ ВСТАВКА ДЛЯ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА 1995
  • Гриневицкий Ю.А.
  • Козлов Ю.Н.
  • Крыловский И.Л.
  • Леванковский И.А.
  • Мультанов С.И.
  • Толстов А.В.
  • Шульц В.Д.
RU2083822C1
БУРОВАЯ КОРОНКА (ВАРИАНТЫ) 2008
  • Панин Николай Митрофанович
  • Носов Николай Васильевич
  • Сорокин Владимир Федорович
  • Татарчук Юрий Серафимович
RU2359100C1
US 5906245 A, 25.05.1999
Приспособление для суммирования отрезков прямых линий 1923
  • Иванцов Г.П.
SU2010A1

RU 2 494 217 C1

Авторы

Сериков Дмитрий Юрьевич

Ясашин Виталий Анатольевич

Кремлев Виталий Игоревич

Панин Николай Митрофанович

Даты

2013-09-27Публикация

2012-06-28Подача