Притязания на приоритет
Настоящая заявка претендует на приоритет предварительной патентной заявки US 12/537750, поданной 7 августа 2009 г. на "Суперабразивные резцы с пазами на режущей поверхности и снабженные ими буровые долота и инструмент".
Область техники
Настоящее изобретение относится к устройствам, используемым для бурения и создания скважин в подземных породах. В частности, настоящее изобретение относится к резцам с поликристаллическими алмазами и другим суперабразивным резцам, предназначенным для установки на буровом долоте или ином инструменте, используемом для бурения земных или скальных пород, например бурения или расширения стволов скважин в нефте- и газодобыче и геотермальных скважин, а также к долотам и инструменту с такими резцами.
Уровень техники
Существуют долота трех типов, обычно используемые для бурения подземных пород. К ним относятся: (а) долота ударного бурения (также называемые ударными долотами); (б) шарошечные долота, включая трехшарошечные долота; и (в) лопастные долота или долота роторного бурения с фиксированными резцами (включая керновые долота такой конструкции), в бóльшей части которых в настоящее время используются алмазные или другие суперабразивные резцы, причем наибольшее распространение получили резцы со вставками из поликристаллических алмазов (ПКА).
Кроме этого, существуют и другие конструкции, используемые в забое, обобщенно называемые здесь "инструментом", применяемые для бурения или расширения ствола скважины, на поверхности которых могут использоваться суперабразивные резцы, режущие пластины или вставки в качестве резцов или элементов, предотвращающих износ. Такой инструмент может включать, например, расширители, стабилизаторы, бурильные замки, износостойкие вставки и отклоняющий инструмент. Сюда также относится режущий инструмент, используемый в горных работах, например перфораторы и расточнóй инструмент.
Долота ударного бурения используются с буровыми устройствами, которые проникают в породу посредством последовательных ударов в нее, приводящих к разрушению и ослаблению материала породы. Предполагается, что предложенный в изобретении резец будет использоваться в долотах ударного бурения.
Долота, известные как дробящие долота, трехшарошечные долота или шарошечные долота (далее используется "трехшарошечные долота"), используются для бурения различных геологических пород, демонстрируя высокую эффективность при бурении более твердых пород. Существующие шарошечные долота несколько дешевле ПКА лопастных долот, но уступают им по рабочим характеристикам. Эти долота, однако, обладают хорошей долговечностью при использовании во многих сложных для бурения породах. Частным примером известного шарошечного долота может служить долото, показанное на фиг.2. В типичном шарошечном долоте используются три вращающиеся конические шарошки, ориентированные по существу поперек оси долота в треугольной конфигурации, а узкие концы конусов шарошек обращены в точку в центре образованного ими треугольника. На поверхностях шарошек сформированы или установлены резцы. В процессе работы вращение долота вокруг его оси заставляет шарошки вращаться, врезаясь резцами в твердую скальную породу, и удалять материал породы благодаря дробящему действию. В существующих шарошечных долотах достигается скорость проходки (ROP - от англ. rate of penetration) в твердых скальных породах от менее чем 0,03048 м (один фут) в час до примерно 9,144 (тридцать футов) в час. Предполагается, что резец в соответствии с изобретением найдет применение в шарошечных долотах в качестве вставки во вращающейся шарошке, в качестве калибрующего резца или триммера и на износостойких накладках на калибрующей поверхности.
К долотам третьего типа, используемым в уровне техники, относится лопастное долото или долото с фиксированными резцами.
Частный пример лопастного долота представлен на фиг.1. Лопастное долото, показанное на фиг.1, предназначено для его вращения по часовой стрелке (если смотреть вниз на долото в стволе скважины, или против часовой стрелки, если смотреть на лопастное долото со стороны его режущего конца, как показано на фиг.1) вокруг его продольной оси. В большинстве конструкций существующих лопастных долот используются вставки из поликристаллических алмазов (ПКА), установленные на подложке, обычно из цементированного карбида вольфрама (WC). В существующих лопастных долотах ROP может составлять примерно от 0,03048 м (один фут) в час до более чем 304,8 метров (тысяча футов) в час. Недостатком существующих ПКА лопастных долот является их преждевременный износ из-за повреждения резцов под действием ударных нагрузок, поскольку вероятность повреждения резцов очень высока при использовании их в высоконапряженных или прочных породах, состоящих из известняков, доломитов, ангидритов, породах, переслаиваемых сцементированными песчаниками, например глинистый сланцах, переслаиваемых песчаником, известняком и доломитами, либо породах, содержащих твердые "пропластки". Предполагается, что предложенный в изобретении резец найдет применение в лопастных долотах в качестве резца, калибрующего резца или триммера и на износостойких накладках на калибрующей поверхности.
Как отмечалось выше, существуют дополнительные категории конструкций или "инструмента", применяемых для бурения, в которых могут использоваться суперабразивные элементы в качестве резцов или для предотвращения износа, включая расширители, стабилизаторы, бурильные замки, износостойкие вставки и отклоняющий инструмент. Предполагается, что предложенные в настоящем изобретении резцы будут использоваться в подобном скважинном инструменте для указанных целей, а также в режущем и расточном инструменте, используемом в горных работах.
В течение многих лет было известно, что ПКА резцы хорошо работают в лопастных долотах. ПКА резец обычно включает алмазный слой или пластинку, сформированные в условиях высоких температур и давлений на подложке из цементированного карбида (например, цементированного карбида вольфрама), содержащего связующий металл или катализатор, например кобальт. Подложка может быть припаяна тугоплавким припоем или прикреплена иным путем к элементу крепления, например штифту или цилиндрическому опорному элементу, для улучшения ее крепления к торцевой поверхности долота. Режущий элемент может быть прикреплен к буровому долоту либо на прессовую посадку, либо фиксацией штифта в гнезде в лопастном долоте со стальным корпусом, либо запайкой подложки резца тугоплавким припоем (с использованием или без использования цилиндрической опоры) непосредственно в заранее сформированное гнездо, выемку или иное приемное отверстие на торцевой поверхности корпуса долота, как, например, на долоте матричного типа, сформированного из частиц WC, залитых затвердевающим связующим веществом, как правило, на медной основе, как это известно в уровне техники.
При изготовлении ПКА обычно помещают подложку в форме диска из цементированного карбида в контейнер или картридж вместе со слоем алмазных кристаллов или частиц, помещенных в картридж рядом с одной поверхностью подложки. Несколько таких картриджей обычно устанавливается в пресс сверхвысокого давления. Затем подложки и прилегающие к ним слои алмазных кристаллов подвергаются воздействию сверхвысоких температур и давлений. Воздействие сверхвысоких температур и давлений приводит к расплавлению связующего металла в корпусе подложки и проникновению его из области за поверхности подложки, прилегающей к алмазному слою, сквозь алмазные частицы, и выполнению функции реактивной жидкой фазы, способствующей спеканию алмазных частиц для формирования поликристаллической алмазной структуры. В результате алмазные частицы оказываются скрепленными друг с другом с формированием алмазной пластинки на торцевой поверхности подложки, при этом алмазная пластинка также скреплена с поверхностью подложки. Связующий металл может оставаться в алмазном слое внутри пор, имеющихся между алмазными частицами, либо может быть удален или, в варианте выполнения, замещен другим материалом, как это известно в уровне техники, для формирования так называемого термостойкого алмаза (TSD - от англ. thermally stable diamond). Связующий материал удаляется выщелачиванием, либо алмазная пластинка формируется с использованием кремния, материала, имеющего одинаковый с алмазом коэффициент теплового расширения (КТР). В технике используются различные варианты этого базового процесса, а эти подробности приводятся для того, чтобы читателю был понятен принцип спекания алмазного слоя на подложке для формирования ПКА резца. Более подробную информацию, касающуюся процессов, используемых для формирования поликристаллических алмазных резцов, читатель может найти в US 3745623 (Wentorf, Jr. et al.), выданном 17 июля 1973 г.
Срезающее действие в лопастных долотах в основном осуществляется наружной полукруглой частью резцов. По мере вращения бурового долота и его проталкивания вниз бурильной колонной режущие кромки резцов прорезают в породе спиральную канавку в целом полукруглого сечения.
Вибрации бурового долота представляют серьезную проблему как с точки зрения общей эффективности работы бурового долота, так и сроков износа долота, особенно в случае буровых долот лопастного типа. Проблема вибрации бурового долота становится еще более серьезной, когда бурение ствола скважины выполняется под значительным углом к вертикали, например при горизонтальном или направленном бурении. При таком бурении на буровое долото и примыкающую к нему бурильную колонну действует направленная вниз сила тяжести и меняющийся вес, приложенный к буровому долоту. Такие условия создают несбалансированную нагрузку на резцы бурового долота, что вызывает радиальные вибрации, обычно описываемые как вихревое движение долота. Одной из причин вибраций бурового долота является несбалансированность режущих сил, действующих на буровое долото. Несбалансированные тангенциальные силы всегда имеют место при работе бурового долота. Такие силы стремятся толкнуть буровое долото к боковой стенке ствола скважины. Если долото обладает типичной режущей конструкций (структурой), калибрующие резцы на долоте используются для подрезания края ствола скважины. В этом случае увеличивается эффективное трение резцов долота вблизи калибрующей области, в результате чего мгновенный центр вращения бурового долота смещается в точку, не совпадающую с геометрическим центром вращения бурового долота, и возникает вихревое движение долота с обратным или задним вращательным движением в стволе скважины. Вихревое движение бурового долота продолжается из-за недостаточной величины сил трения, развиваемых в стволе скважины между калибрующей поверхностью долота и стенкой ствола скважины, независимо от ориентации долота в скважине. Постоянное изменение центра вращения бурового долота при вихревом движении приводит к убыстрению движения резцов бурового долота в стволе скважины в боковом направлении и в заднем направлении, что создает увеличенные ударные нагрузки на буровое долото.
Воздействие силы тяжести также вызывает вибрации бурового долота при направленном бурении под углом относительно вертикали из-за воздействия на долото радиальных сил, вызывающих вертикальные отклонения, приводящие к вихревому движению долота.
Отклоняющий инструмент бурового долота также вызывает вибрации бурового долота из-за того, что отклоняющий инструмент имеет изогнутый корпус, либо отклоняющие инструменты, соединенные с буровым долотом, имитируют изогнутый корпус. Вибрации бурового долота возникают, когда изогнутый корпус или отклоняющие инструменты, имитирующие изогнутый корпус, вращаются в стволе скважины, создавая эксцентрическое вращение бурового долота и вихревое движение бурового долота. Когда это происходит, конец бурильной колонны и буровое долото слегка отклоняются в стволе скважины.
Слоистая структура породы также вызывает вихревое движение бурового долота. Если в процессе бурения буровое долото, проходящее сквозь относительно мягкую породу, встречает более твердую породу с включенными пропластками, начинается вихревое движение долота, поскольку не все резцы на буровом долоте встречают значительно более твердую породу или твердые пропластки одновременно. Неравномерный захват значительно более твердой породы или твердых пропластков резцами на буровом долоте приводит к возникновению ударных сил, воздействующих на некоторые резцы и создающих локальные нагрузки на буровое долото, приводящие к его вибрации и вихревому движению.
Все вибрации бурового долота и возникающее в результате вихревое движение долота сокращают срок его службы.
В решении проблемы вибраций бурового долота и его вихревого движения используют резцы различной геометрии для улучшения их сопротивления растрескиванию, а также используются калибрующие накладки и выступы, размещаемые за резцами бурового долота. Другие возможные решения проблемы вибраций и вихревого движения бурового долота включают использование на буровом долоте фигурных резцов в предположении, что фигурный резец будет выполнять роль стабилизирующего элемента на буровом долоте. Вне зависимости от эффективности фигурного резца в качестве стабилизирующего элемента на буровом долоте, по мере износа фигурного резца происходит уменьшение любой создаваемой им стабилизирующей силы, действующей на буровое долото в скважине.
Таким образом, требуется повышение стабильности бурового долота, достигаемое режущим элементом на буровом долоте при минимальном изменении его формы в процессе бурения ствола скважины, обладающее бóльшей эффективностью в сравнении с существующими решениями проблемы вибраций и вихревого движения бурового долота.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении предлагаются режущие элементы или резцы для бурового долота или другого бурового инструмента, имеющие по меньшей мере один паз в суперабразивной пластинке резцов.
Некоторые режущие элементы или резцы для бурового долота или другого бурового инструмента включают гребни, сопутствующие по меньшей мере одному пазу в суперабразивной пластинке резцов.
Предлагаются буровые долота и буровой инструмент, включающий режущие элементы или резцы, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 изображен дальний конец, или торцевая поверхность, известного лопастного долота.
на фиг.2 представлен вид сбоку известного шарошечного долота;
на фиг.3 изображен известный алмазный резец;
на фиг.4 иллюстрируется использование известного алмазного резца;
на фиг.5а-5г показан известный резец;
на фиг.5д показан известный резец;
на фиг.6 представлен вид сбоку режущей поверхности известного резца с несколькими областями разной агрессивности;
на фиг.7 представлен вид сбоку режущей поверхности известного резца с несколькими областями разной агрессивности;
на фиг.8 представлен вид сбоку режущей поверхности известного резца с несколькими областями разной агрессивности;
на фиг.9 представлен вид спереди конструкции (далее - структуры) пазов, или каналов, для резца;
на фиг.9А представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.9Б представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.9В представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.9Г представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.9Д представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.9Е представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, с гребнями для резца;
на фиг.10 представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.10А представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.10Б представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.10В представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.10Г представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.10Д представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.11 представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.11А представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.11Б представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.11В представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.11Г представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.11Д представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.12 представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.12А представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.12Б представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.12В представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.12Г представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.12Д представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.13 представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.13А представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.13Б представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.13В представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.13Г представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.13Д представлен вид спереди структуры пазов, или каналов, для резца;
на фиг.14 представлен вид поперечного сечения резца;
на фиг.15 представлен вид поперечного сечения резца;
на фиг.16 представлен вид поперечного сечения резца;
на фиг.17 представлен вид поперечного сечения резца;
на фиг.18 представлен вид поперечного сечения резца;
на фиг.19 представлен вид фрагмента поперечного сечения резца;
на фиг.20 представлен вид фрагмента поперечного сечения резца;
на фиг.21 представлен вид фрагмента поперечного сечения резца;
на фиг.22 представлен вид фрагмента поперечного сечения резца.
Подробное описание осуществления изобретения
На фиг.1 приведено изображение известного лопастного долота с его дальнего конца или торцевой поверхности. Лопастное долото включает несколько резцов 102, 103 и 104, которые, как показано, могут быть расположены рядами, расходящимися, в целом, в радиальном направлении примерно от центра долота 105. Предполагается, что описанные здесь резцы будут в основном использоваться на лопастных долотах любой конфигурации.
На фиг.2 представлено на виде сбоку известное шарошечное долото. Шарошечное долото 201 включает три вращающиеся конические шарошки 202, 203 и 204, на каждой из которых имеется несколько вставных зубьев 205 шарошки. Предполагается, что описанные здесь резцы также будут использоваться на шарошечных долотах различной конфигурации в качестве вставных зубьев шарошки, калибрующих резцов и на износостойких накладках.
На фиг.3 представлен вид сбоку известного поликристаллического алмазного резца, обычно используемого в лопастных долотах. Резец 301 имеет цилиндрическую форму и включает подложку 302, обычно выполняемую из цементированного карбида, например карбида вольфрама (WC) или иных материалов, в зависимости от применения. Резец 301 также включает пластинку 303 из спеченного поликристаллического алмаза, сформированную на подложке 302 посредством упомянутого выше технологического процесса. Резец 301 может быть непосредственно установлен на торцевой поверхности лопастного долота либо закреплен на штифте, который, в свою очередь, закреплен на торцевой поверхности долота.
На фиг.4 изображен известный алмазный резец 401, по примеру резца, показанного на фиг.3, используемый на долоте. Резец 401 имеет ПКА алмазный слой в форме диска или пластинки 402, толщина которых обычно составляет от 0,508 до 0,762 мм (0,020-0,030 дюйма) (хотя, как отмечалось выше, были попытки использования более толстых пластинок), спеченных с подложкой 403 из карбида вольфрама. Резец 401 устанавливается на долото 404. При движении долота 404 с резцом 401 в направлении, показанном стрелкой 405, резец 401 захватывает породу 406, в результате срезая породу 406 алмазным слоем или пластинкой 402, и срезанная порода 407 скользит вдоль режущей поверхности 410, удаляясь от резца 401. Читатель должен заметить, что в пластичных подземных породах срезанная порода 407 может представлять собой довольно длинные полосы, в то время как в непластичной породе срезанная порода 407 может содержать отдельные частицы, как это показано на чертеже. Благодаря эффекту резания в породе 406 образуется глубина вруба D. На чертеже также видно, что с задней стороны резца 401, противоположной направлению резания, как алмазный слой или пластинка 402, так и штифт или подложка 403 находятся в пределах глубины вруба D. Это имеет ряд отрицательных последствий. Было установлено, что в известных резцах наблюдается абразивный и эрозионный износ подложки 403 в пределах глубины вруба D за алмазным слоем или пластинкой 402 при определенных условиях резания. Этот износ имеет обозначение 408. Хотя в некоторых случаях такой износ может быть полезным благодаря самозатачивающемуся эффекту на алмазном слое или пластинке 402 (повышает эффективность резания и позволяет сохранять небольшую нагрузку на долото), износ 408 ухудшает поддержку алмазного слоя или пластинки 402, противодействующую изгибающим напряжениям, и происходит ее преждевременное скалывание, растрескивание или разрушение. Эта склонность к повреждению может усиливаться высокими удельными напряжениями, испытываемыми режущей кромкой 409 режущей поверхности 410.
Другая проблема состоит в том, что режущая поверхность 410 алмазного слоя, или пластинки 402, обладающих высокой твердостью, но также и высокой хрупкостью, поддерживается внутри глубины вруба D не только другим алмазом внутри алмазного слоя или пластинкой 402, но также и частью штифта или подложки 403. Подложка 403 обычно представляет собой карбид вольфрама и имеет меньшую жесткость, чем алмазный слой или пластинка 402. Соответственно, когда на алмазный слой или пластинку 402 и несущую подложку 403 воздействуют большие тангенциальные силы, алмазный слой или пластинка 402, плохо сопротивляющиеся напряжению и легко разрушающиеся под воздействием напряжения, склонны к растрескиванию и разрушению, когда лежащая под ними подложка 403 гнется или иным образом "подается".
Более того, в ходе попыток, в уровне техники, использовать алмазный слой двойной толщины (1,524 мм или 0,060 дюйма), было установлено, что более толстый алмазный слой или пластинка 402 также очень подвержены растрескиванию, скалыванию и разрушению. Представляется, что это обусловлено отчасти величиной, распределением и типом (растягивающие, сжимающие) остаточных напряжений (или их отсутствия), воздействующих на алмазную пластинку в процессе изготовления, хотя может играть свою роль и плохое спекание алмазной пластинки. Алмазная пластинка и карбидная подложка имеют различные коэффициенты теплового расширения и объемные модули упругости, из-за чего возникают разрушительные остаточные напряжения в алмазном слое и на границе раздела между алмазом и подложкой. "Утолщенная" алмазная пластинка в известном резце обладает существенными остаточными растягивающими напряжениями в подложке, непосредственно за режущей кромкой. Кроме того, алмазный слой на режущей кромке имел плохую опору, фактически в основном не опирался на подложку, как это показано на фиг.4, и поэтому обладал пониженным сопротивлением к воздействию тангенциальных сил.
Дальнейшее рассмотрение недостатков существующих резцов, изображенных на фиг.4, можно найти в US 5460233.
В отношении резца известной конструкции (см. фиг.4), было в конце концов установлено, что глубина алмазного слоя должна составлять от 0,508 до 0,762 мм (0,020-0,030 дюйма) для простоты изготовления и предполагаемой устойчивости к растрескиванию и скалыванию. Было принято считать, что использование алмазного слоя толще 0,899 мм (0,035 дюйма) может привести к чрезмерной подверженности резца разрушению и сократить его срок службы.
На фиг.5а-5г приведены вид с торца, вид сбоку, увеличенный вид сбоку и вид в перспективе варианта осуществления известного резца. Резец 501 имеет форму тонкого усеченного конуса и включает круглый алмазный слой, или пластинку 502 (например, поликристаллический алмаз), из суперабразивного материала, плоскость 502' задней поверхности которой прикреплена (т.е. спечена) к цилиндрической подложке 503 (например, из карбида вольфрама). Видно, что граница раздела между алмазным слоем 502 и подложкой 503 состоит из параллельных друг другу гребней, разделенных впадинами, причем гребни и впадины проходят поперек резца 501 от края до края. Естественно, известно много других конфигураций границ раздела, пригодных для использования в изобретении. Алмазный слой 502 имеет толщину "T1". Подложка 503 имеет толщину "Т2". Алмазный слой 502 имеет наклонную кромку 508, проходящую под углом Ф к боковой стенке 506 алмазного слоя 502 (параллельного продольной оси, или центральной линии, 507 резца 501) и проходящую вперед и по радиусу внутрь к продольной оси 507. Угол Ф наклона кромки, в предпочтительном варианте осуществления, определяется как внутренний острый угол между поверхностью наклонной кромки 508 и боковой стенкой 506 алмазного слоя 502, которая, в предпочтительном варианте осуществления, параллельна продольной оси 507. Желательно, чтобы значение угла Ф наклона кромки составляло в интервале от 10° до 80°, но наиболее предпочтительной величиной угла Ф наклона кромки является от 30° до 60°. Представляется, однако, что возможно использовать углы наклона кромки с величиной, выходящей за этот интервал, и обеспечить эффективность резца, использующего предложенные в изобретении конструкции (структуры).
Размеры наклонной кромки 508 имеют значение для работы резца 501. Авторы изобретения установили, что ширина W1 наклонной кромки 508 должна составлять по меньшей мере примерно 1,27 мм (0,050 дюйма), при измерении от внутренней границы наклонной кромки 508 (или центра режущей поверхности 513, если наклонная кромка 508 доходит до нее) до режущей кромки 509 вдоль, или параллельно (т.е. под одинаковым углом), фактической поверхности наклонной кромки 508. Измерение производится, при круговой режущей поверхности 513, обычно в радиальном направлении, но под тем же углом, что и угол наклонной кромки 508. Также может быть желательно, чтобы ширина наклонной кромки 508 (или высота, если смотреть с торца на движущийся резец, установленный на долоте) была равна или превышала проектную глубину резания, хотя изобретение этого не требует.
Алмазный слой 502 также имеет режущую поверхность 513, включающую плоскую центральную площадку 511, расположенную радиально внутри от наклонной кромки 508 и режущей кромки 509. Плоская центральная площадка 511 режущей поверхности 513 параллельна плоскости 502' задней поверхности алмазного слоя или пластинки 502. Между режущей кромкой 509 и подложкой 503 находится часть толщины алмазного слоя 502, называемая базовым слоем 510, а часть толщины между плоской центральной площадкой 511 режущей поверхности 513 и базовым слоем 510 называется слоем 512 наклонной кромки.
Плоская центральная площадка 511 режущей поверхности 513, как показано на фиг.5а, 5в и 5г, представляет собой плоскую поверхность, ориентированную перпендикулярно продольной оси 507, показанной пунктиром на фиг.5а. В альтернативных вариантах изобретения, площадка режущей поверхности может быть выпуклой, например, как описано в US 5332051 (Knowlton). Также возможна конфигурация, в которой поверхность вращения наклонной кромки 508 определяет точку конуса на плоской центральной площадке 511 режущей поверхности 513. Однако предпочтительными вариантами осуществления изобретения являются варианты, изображенные на фиг.5а-5г. В предпочтительном варианте описанного резца 510, толщина T1 алмазного слоя или пластинки 502 составляет от 1,778 до 3,81 мм (0,070-0,150 дюйма), а наиболее предпочтительным вариантом является интервал от 2,032 до 2,54 (0,080-0,100 дюйма). При такой толщине резец в предложенной в изобретении конструкции обладает существенно улучшенной ударной прочностью, стойкостью к истиранию и эрозии.
В описанном варианте осуществления, толщина Т3 базового слоя 510 составляет примерно 1,27 мм (0,050 дюйма), при ее измерении перпендикулярно режущей поверхности 513 несущей подложки 503, параллельно продольной оси 507. Слой 512 наклонной кромки имеет толщину примерно от 0,762 до 1,27 мм (0,030-0,050 дюйма), а величина угла θ наклона наклонной кромки 508 составляет 65° (показано на чертеже), но может и изменяться. Граница 515 плоскости 502' задней поверхности алмазного слоя 502 и подложки 503 должна лежать на расстоянии по меньшей мере 0,381 мм (0,015 дюйма) вдоль оси назад от режущей кромки 509, и, в варианте, показанном на фиг.5а-5г, это расстояние существенно больше. Диаметр изображенного резца составляет примерно 19,05 мм (0,750 дюйма), а толщина подложки 503 Т2 составляет примерно от 5,969 до 5,461 мм (0,235-0215 дюйма), хотя эти размеры и не являются критичными.
Как показано на фиг.5а-5 г, боковая стенка 517 резца 501 параллельна продольной оси 507 резца 501. Таким образом, видно, что угол θ равен углу Ф, т.е. углу между наклонной кромкой 508 и осью 501. Резцы, однако, не обязательно должны быть круглыми или даже симметричными в поперечном сечении, а боковая стенка 517 резца 501 не всегда может быть параллельна продольной оси 507 резца 501. Таким образом, угол наклонной грани 508 может быть определен как угол θ или как угол Ф, в зависимости от конфигурации резца и предпочтений конструктора.
Другим возможным, и желательным, признаком показанного на фиг.5а-5г варианта осуществления является использование антифрикционной чистовой обработки плоской центральной площадки 511 режущей поверхности 513, включая наклонную кромку 508. Предпочтительным видом антифрикционной чистовой обработки является зеркальная полировка, которая, как было установлено, снижает трение между алмазным слоем 502 и материалом прорезаемой породы и улучшает сохранность режущей поверхности 513, как показано в US 5447208 (Lund et al.).
Еще одним элементом, который может быть использован в резце в варианте осуществления, представленном на фиг.5а-5г, является использование небольшой фаски или округления по краю режущей кромки, что, как известно, увеличивает устойчивость кромки резца при прохождении ствола скважины в начале бурения, по меньшей мере на части, которая входит в контакт с породой. Авторам изобретения, однако, не удалось на сегодняшний день экспериментально продемонстрировать необходимости такого элемента. В альтернативном варианте, режущая кромка может быть сточена вместо округления или снятия фаски.
Другим возможным элементом резца, который может быть использован в элементе изобретения, изображенном пунктирными линиями на фиг.5а, является использование опорного цилиндра 516, скрепленного торцевыми поверхностями с задней частью подложки 503. При такой конструкции резца он имеет больший размер (или длину) вдоль его продольной оси 507 для обеспечения бóльшей поверхности прикрепления (например, пайкой тугоплавким припоем) к торцевой поверхности долота, что позволяет резцу выдерживать в процессе использования большие силы, отрывающие его от поверхности долота. Такая конструкция хорошо известна и раскрыта в US 4200159. Однако наличие или отсутствие такого опорного цилиндра не влияет на прочность и износостойкость резца.
На фиг.5д представлен вариант осуществления известного резца 1201. Подложка 1203 скруглена или образует купол 1208 под алмазной пластинкой 1202, как показано пунктирной линией. Алмазная пластинка 1202 имеет боковую стенку 1209, которая показана проходящей параллельно боковой стенке 1211 подложки и продольной оси 1210 резца 1201, показанной пунктирной линией, но которая может проходить и под углом. Алмазная пластинка 1202 также включает режущую кромку 1214, наклонную кромку 1205 и центральную площадку 1207 режущей поверхности. Центральная площадка 1207 режущей поверхности представляет собой часть переднего конца алмазной пластинки 1202 в пределах внутренней границы 1206 наклонной кромки 1205.
На фиг.6 показан известный режущий элемент, пригодный для использования в бурении скважин в породах, твердость которых изменяется от относительно высокой до относительно низкой. Режущий элемент, или резец, 1310 включает суперабразивную или алмазную пластинку 1312, расположенную на подложке 1314 из карбида металла, с использованием известных материалов и технологии изготовления при высоких давлениях и высоких температурах. В качестве материала суперабразивной или алмазной пластинки 1312 может быть использован поликристаллический алмаз (ПКА), а для подложки 1314 может быть использован карбид вольфрама (WC), хотя известны и другие материалы, которые могут быть использованы вместо предпочтительных материалов. Такие альтернативные материалы, пригодные для суперабразивной или алмазной пластинки, включают, например, термостойкий поликристаллический алмаз (TSP), алмазную пленку, кубический нитрид бора и родственные структуры C2N4. Альтернативные материалы, пригодные для подложки 1314, включают цементированные карбиды, например, вольфрама (W), ниобия (Nb), циркония (Zr), ванадия (V), тантала (Та), титана (Ti) и гафния (Hf). Граница 316 раздела обозначает границу, или стык, между суперабразивной или алмазной пластинкой 1312 и подложкой 1314, а воображаемая продольная ось или центральная линия 1318 обозначает продольную центральную линию режущего элемента 1310. Общий продольный размер (длина) суперабразивной или алмазной пластинки 1312 обозначен как размер I, а общий продольный размер подложки 1314 обозначен как размер J, что дает общую длину К резца 1310. У подложки 1314 имеется наружная боковая стенка 1336, а у суперабразивной или алмазной пластинки 1312 имеется наружная стенка 1328, которая, в предпочтительном варианте, имеет такой же диаметр, обозначенный как D (см. фиг.6), которые концентричны и параллельны с воображаемой продольной осью или центральной линией 1318. Суперабразивная или алмазная пластинка 1312 имеет режущую поверхность 1320 с несколькими областями разной агрессивности, которая, как показано на фиг.6, обращена таким образом, чтобы располагаться в целом поперек воображаемой продольной оси 1318.
В предпочтительном варианте, режущая поверхность 1320 с несколькими областями с разной агрессивностью включает: наклонную поверхность или фаску 1326 малой агрессивности, занимающую полную наружную окружность с максимальным радиусом; наклонную режущую поверхность 1324 с промежуточной агрессивностью, занимающую, в целом, полную окружность промежуточного радиуса и имеющую промежуточную длину; и агрессивную режущую поверхность 1322, расположенную радиально внутри или в центре. Наклонная поверхность или фаска 1326 с максимальным радиусом наклонена относительно поверхности 1328 боковой стенки суперабразивной или алмазной пластинки 1312, которая, в предпочтительном варианте, хотя и не обязательно, параллельна продольной оси или центральной линии 1318, которая, в целом, перпендикулярна задней поверхности 1338 подложки 1314. Угол фаски 1326, обозначенный ф1326, также как и угол наклона других показанных и описанных режущих поверхностей, измеряется относительно линии 1327, проходящей вверх от боковой стенки 1328 суперабразивной или алмазной пластинки 1312. Проходящая вертикально линия 1327 отсчета параллельна продольной оси 1318, однако, как это должно быть понятно специалистам, угол фаски может быть измерен и относительно других линий отсчета или базовых уровней. Например, углы фасок могут быть отсчитаны непосредственно от продольной оси, либо от вертикальной линии отсчета, сдвинутой в радиальном направлении внутрь от боковой стенки резца, или относительно задней поверхности 1338. Описанные и показанные здесь углы фасок или углы режущей поверхности будут, как правило, измеряться от проходящей вертикально линии отсчета, параллельной продольной оси 1318. Ширина фаски 1326 определена шириной W1326, как это показано на фиг.6. Уступ 1330, имеющий ширину W1330, желательно, хотя и не обязательно, перпендикулярен продольной оси 1318, и поэтому, в предпочтительном варианте, будет в основном перпендикулярен боковой стенке 1328. Наклонная режущая поверхность 1324, при заданных высоте и ширине, наклонена по отношению к поверхности боковой стенки 1328 так, чтобы угол наклона относительно линии отсчета составлял ф1324. Для упрощения процесса изготовления угол наклона наклонной режущей поверхности 1324 и фаски 1326 может быть, в другом варианте, измерен относительно задней поверхности 1338. Расположенная внутри по радиусу, или центральная, режущая поверхность 1322 диаметром d, предпочтительно, но не обязательно, перпендикулярна продольной оси 1318 и поэтому может быть в целом параллельна задней поверхности 1338 подложки 1314. Расположенная внутри по радиусу, или центральная, режущая поверхность 1322, в предпочтительном варианте, является плоской, а ее диаметр d меньше диаметра D подложки 1314 суперабразивной или алмазной пластинки 1312, или резца 1310, и поэтому находится внутри, на расстоянии С относительно боковой стенки 1328.
Приведенные далее размеры типичны для резца 1310 с несколькими областями разной агрессивности, имеющего ПКА суперабразивную или алмазную пластинку 1312, и толщину, в предпочтительном варианте, примерно от 1,778 мм (0,070 дюйма) до 4,445 мм (0,175 дюйма) или больше, причем для многих применений хорошо подходит толщина примерно 3,175 мм (0,125 дюйма). ПКА суперабразивная или алмазная пластинка 1312 была прикреплена на подложку 1314 из карбида вольфрама (WC) диаметром D с образованием в результате режущего элемента с несколькими областями разной агрессивности, пригодного для бурения пород, твердость которых может лежать в широком диапазоне. В частном примере резец имеет следующие размеры и углы: D находится в интервале примерно от 0,608 мм (0,020 дюйма) до 25,4 мм (1 дюйм) или более, причем размер в интервале примерно от 6,35 до 19,05 мм (примерно от 0,250 до 0,750 дюйма) хорошо подходит для большинства разнообразных применений; d находится в интервале примерно от 2,54 мм до 0,608 мм (примерно от 0,100 до 0,200 дюйма), причем размер в интервале от 3,81 до 4,445 мм (примерно от 0,150 до 0,175 дюйма) хорошо подходит для широкого круга применений; W1326 находится в интервале примерно от 0,127 до 0,608 мм (примерно от 0,005 до 0,020 дюйма), причем размер в интервале от 0,254 до 0,0381 мм (примерно от 0,010 до 0,015 дюйма) хорошо подходит для широкого круга применений; W1324 находится в интервале примерно от 0,635 до 1,905 мм (примерно от 0,025 до 0,075 дюйма), причем размер в интервале от 1,016 до 1,524 мм (примерно от 0,040 до 0,060 дюйма) хорошо подходит для широкого круга применений; W1330 находится в интервале примерно от 0,635 до 1,905 мм (примерно от 0,025 до 0,075 дюйма), причем размер в интервале от 1,016 до 1,524 мм (примерно от 0,040 до 0,060 дюйма) хорошо подходит для широкого круга применений; угол ф1326 находится в интервале примерно от 30° до 60°, причем 45° хорошо подходит для широкого круга применений; и угол ф1324 находится в интервале примерно от 30° до 60°, причем 45° хорошо подходит для широкого круга применений. Следует, однако, понимать, что другие размеры и углы из этих интервалов также могут быть использованы, в зависимости от степени или величины агрессивности, требуемой для каждой режущей поверхности, что, в свою очередь, будет определять глубину резания режущей поверхности для ОННД в породе данной твердости. Кроме того, размеры и углы могут быть также специально подобраны так, чтобы скорректировать радиальную и продольную протяженность, которую должна иметь каждая конкретная режущая поверхность, и повлиять тем самым на общую агрессивность или профиль агрессивности режущей кромки 1320 частного примера режущего элемента или резца 1310.
На фиг.7 и 8 представлены известные режущие элементы, включающие альтернативные режущие поверхности с несколькими областями разной агрессивности, особенно подходящие для использования в предлагаемом способе бурения стволов скважин в подземных породах. Представленные различные резцы, в том числе, не только реализующие признак использования нескольких областей с разной агрессивностью, дополнительно обеспечивают повышенную долговечность и усовершенствованную геометрию режущей поверхности по сравнению с известными резцами, пригодными для установки на долотах роторного бурения подземных пород, например лопастных буровых долот.
Другой альтернативный режущий элемент или резец 1410 показан на фиг.7. Также как и в случае рассмотренных выше резцов, резец 1410 имеет режущую поверхность 1420 с несколькими областями разной агрессивности, которые, в предпочтительном варианте, включают несколько наклонных режущих поверхностей 1440, 1442 и 1444 и центральную, или радиально внутреннюю, режущую поверхность 1422, которая в целом перпендикулярна продольной оси 1418. Задняя поверхность 1438 подложки 1414 также в целом, хотя и не обязательно, параллельна радиально внутренней режущей поверхности 1422. Наклонные режущие поверхности 1440, 1442 и 1444 наклонены относительно боковых стенок 1428 и 1436, которые, в свою очередь, в предпочтительном варианте, параллельны продольной оси 1418. Таким образом, резец 1410 имеет несколько режущих поверхностей, агрессивность которых нарастает по мере уменьшения радиального расстояния, на котором расположена каждая наклонная поверхность 1440, 1442 и 1444. Углы ф1440, ф1442, ф1444 каждой из соответствующих наклонных поверхностей или фасок могут быть приблизительно равны углу, отмеренному от воображаемой линии 1427 отсчета, отходящей от боковой стенки 1428 и параллельной продольной оси 1418. Для многий применений хорошо подходит угол режущей поверхности, составляющий примерно 45°, показанный на чертеже. В вариантах осуществления, углы ф1440, ф1442, ф1444 каждой из соответствующих режущих поверхностей относительно боковой поверхности резца 1410 могут последовательно нарастать в соответствии с радиальным расстоянием каждой наклонной поверхности 1440, 1442 и 1444 от продольной оси 1418. Например, угол ф1440 может быть более острым, например примерно 25°, угол ф1442 может быть несколько больше, например примерно 45°, а угол ф1444 может быть еще больше, например примерно 65°. Агрессивные, в основном не имеющие наклона режущие поверхности или уступы 1430 и 1432 соответственно расположены в радиальном и продольном направлениях между наклонными режущими поверхностями 1440, 1442, 1444. Также, как и радиально самая внутренняя режущая поверхность 1422, наклонные режущие поверхности 1440, 1442 и 1444 в целом перпендикулярны продольной оси 1418, а, значит, также перпендикулярны и боковой стенке 1428 и боковой поверхности режущего элемента 1410.
Также, как и в случае резца 1310, рассмотренного выше, каждая из наклонных режущих поверхностей 1440, 1442, 1444 альтернативного резца 1410, в предпочтительном варианте осуществления наклонены, в пределах соответствующих интервалов, относительно боковой поверхности резца 1410, которая, как правило, хотя и не обязательно, параллельна продольной оси 1418. Другими словами, если рассматривать углы ф1440, ф1442 и ф1444, как они изображены на чертеже, каждый из них равен примерно 45°. Однако углы ф1440, ф1442, ф1444 каждый могут иметь свою величину, отличающуюся от величины другого угла, и не обязательно должны быть равны. Вообще, желательно, чтобы каждая из наклонных режущих поверхностей 1440, 1442, 1444 имела наклон в пределах от 25° до 65°, однако в резцах, в соответствии с настоящим изобретением, могут использоваться и наклонные поверхности с углом наклона за пределами этого предпочтительного интервала.
В предпочтительном варианте, каждая наклонная режущая поверхность имеет соответствующую высоту H1440, H1442 и Н1444 и ширину W1440, W1442 и W1444. В предпочтительном варианте, не имеющие наклона режущие поверхности 1430 и 1432 имеют ширину W1430 и W1432 соответственно. Различные размеры С, d, D, I, J и K идентичны и соответствуют ранее приведенным описаниям других рассмотренных здесь режущих элементов.
Например, следующие соответствующие размеры могут служить примером размеров резца 1419, имеющего диаметр D примерно 19,05 мм (примерно 0,75 дюйма) и диаметр d примерно 8,89 мм (примерно 0,350 дюйма). Наклонные режущие поверхности 1440, 1442 и 1444, соответствующие данному частному варианту осуществления, имеют следующие соответствующие высоту и ширину: H1440 равна примерно 0,762 мм (примерно 0,030 дюйма), Н1442 равна примерно 0,762 мм (примерно 0,030 дюйма), Н1444 равна примерно 0,762 мм (примерно 0,030 дюйма), W1440 равна примерно 0,762 мм (примерно 0,030 дюйма), W1442 равна примерно 0,762 мм (примерно 0,030 дюйма) и W1444 равна примерно 0,762 мм (примерно 0,030 дюйма). Следует иметь в виду, что при осуществлении настоящего изобретения могут быть использованы и другие размеры, отличающиеся от приведенных размеров частного варианта. Следует учитывать, что при выборе различных ширин, высот и углов для различных режущих поверхностей для резца, в соответствии с настоящим изобретением, изменение одной характеристики, например ширины, повлияет, скорее всего, на другие характеристики, например высоту и (или) угол. Таким образом, при конструировании или выборе режущего элемента для использования в настоящем изобретении может оказаться необходимым принять во внимание, как изменение или модификация одной характеристики данного резца повлияет на одну или более другие характеристики данного резца и, соответственно, учесть это при выборе, проектировании, применении или ином использовании настоящего изобретения.
Таким образом, теперь должно быть понятно, что режущий элемент или резец 1410, как показано на фиг.7, включает режущую поверхность 1420, в целом характеризуемую комплексной агрессивностью, которая последовательно нарастает от относительно низкой агрессивности вблизи края резца 1410 к наибольшей агрессивности вблизи центра или продольной оси 1418 режущего элемента или резца 1410, используемого в качестве частного примера. Таким образом, центральная, или радиально внутренняя, режущая поверхность 1422 будет наиболее агрессивной режущей поверхностью при установке режущего элемента или резца 1410 в буровом долоте с заданным продольным передним углом наклона. Резец 1410, как показано на фиг.7, также имеет две сравнительно более агрессивные не имеющие наклона режущие поверхности, или уступы, 1430 и 1432, благодаря радиальному и продольному расположению которых режущая поверхность 1420 получает в целом несколько более агрессивную режущую поверхность с несколькими областями разной агрессивности, для захвата различных пород, твердость которых превышает твердость пород, считающуюся обычной. Таким образом, должно быть понятно как, в соответствии с настоящим изобретением, режущая поверхность резца может быть специально приспособлена или адаптирована для оптимизации интервала твердости и типов пород, бурение которых может потребоваться. Процесс бурения ствола скважины буровым долотом, оснащенным режущими элементами или резцами 1410, по существу не отличается от описанного ранее, применительно к режущему элементу или резцу 1310.
На фиг.8 приведен еще один альтернативный режущий элемент или резец 1510. Также, как и в случае рассмотренных выше резцов, резец 1510 имеет режущую поверхность 1520 с несколькими областями разной агрессивности, которые, в предпочтительном варианте, включают несколько наклонных режущих поверхностей 1540 и 1542 и центральную, или радиально внутреннюю, режущую поверхность 1534, которая в целом перпендикулярна продольной оси 1518. Задняя поверхность 1538 подложки 1514 также в целом, хотя и не обязательно, параллельна радиально внутренней режущей поверхности 1532. Наклонные режущие поверхности 1540 и 1542 наклонены так, чтобы по существу составлять угол с линией 1527 отсчета, отходящей от боковых стенок 1528 и 1536, которые, в свою очередь, в предпочтительном варианте параллельны продольной оси 1518. Таким образом, резец 1510 имеет несколько режущих поверхностей, обладающих разной агрессивностью, которые, в предпочтительном варианте, хотя и не обязательно, все более сильно захватывают пробуриваемую породу пропорционально ее мягкости и (или) конкретной величине ОННД (осевая нагрузка на долото), приложенной к режущему элементу 1510. Каждый из соответствующих продольных передних углов наклона ф1530 и ф1532 могут иметь примерно одинаковую величину, например примерно 60°, как показано на чертеже. В варианте осуществления, угол режущей поверхности ф1540 может быть меньше угла ф1542 для получения нарастающей агрессивности с ростом расстояния по радиусу, на котором каждая поверхность, имеющая существенный наклон, удалена от продольной оси 1518. Например, угол ф1540 может быть равен примерно 60°, в то время как угол ф1542 может быть больше, например примерно 75°, а расположенная радиально внутри режущая поверхность 1534 ориентирована под еще большим углом, например примерно 90°, или перпендикулярно центральной линии 1518 и боковой стенке 1536.
Режущие поверхности 1530 и 1532, имеющие меньший наклон, или менее существенный наклон, могут иметь примерно одинаковый угол, например примерно 45°, как показано на фиг.8, либо эти режущие поверхности 1530 и 1532, имеющие, для примера, меньший наклон, могут быть ориентированы под разными углами так, что углы ф1530 и ф1532 не будут примерно одинаковыми.
Поскольку режущие поверхности 1530 и 1532 с меньшим наклоном менее сильно наклонены относительно продольной оси 1518 или линии 1527 отсчета, эти поверхности будут обладать существенно более низкой агрессивностью при установке резца 1510 в долото, в предпочтительном варианте, под заданным продольным передним углом установки резца, обычно измеряемым от продольной оси 1518 резца 1510, хотя это и не обязательно. Обычно, менее агрессивные режущие поверхности 1530 и 1532 с меньшим наклоном располагаются соответственно радиально и продольно между более агрессивными наклонными режущими поверхностями 1540 и 1542.
Также, как и в ранее рассмотренных резцах 1310 и 1410, в альтернативном резце 1510 каждая из режущих поверхностей 1540 и 1542 с меньшим наклоном, в предпочтительном варианте, соответственно, наклонена в пределах предпочтительных интервалов, относительно боковой поверхности резца 1510, которая обычно, хотя и не обязательно, параллельна продольной оси 1518. Другими словами, угол ф1540 режущей поверхности может составлять в интервале примерно от 10° до 80°, причем угол величиной примерно 60° хорошо подходит для широкого круга применений. В предпочтительном варианте, каждая режущая поверхность 1540, 1542, 1530 и 1532 с соответствующим меньшим наклоном имеет соответствующую высоту H1540, H1542, Н1530 и H1532 и соответствующую ширину W1540, W1542, W1530 и W1532. Различные размеры С, d, D, I, J и К идентичны и соответствуют ранее приведенным описаниям других рассмотренных здесь режущих элементов.
Например, следующие соответствующие размеры могут служить примером размеров резца 1510, имеющего диаметр D примерно 19,05 мм (примерно 0,75 дюйма) и диаметр d примерно 12,7 мм (примерно 0,500 дюйма). Режущие поверхности 1530, 1532, 1540 и 1542, соответствующие данному частному варианту осуществления, имеют следующие соответствующие высоту и ширину: H1530 равна примерно 0,762 мм (примерно 0,030 дюйма), H1532 равна примерно 0,762 мм (примерно 0,030 дюйма), H1540 равна примерно 0,762 мм (примерно 0,030 дюйма), H1542 равна примерно 0,762 мм (примерно 0,030 дюйма), W1530 равна примерно 0,508 мм (примерно 0,020 дюйма), W1532 равна примерно 1,524 мм (примерно 0,060 дюйма), W1540 равна примерно 0,508 мм (примерно 0,020 дюйма) и W1542 равна примерно 1,524 мм (примерно 0,060 дюйма). Кроме того, при осуществлении настоящего изобретения могут быть использованы и другие соответствующие размеры, отличающиеся от приведенных размеров частного варианта. Как было выше показано в отношении резца 1410, описанные режущие поверхности частного варианта резца 1510 могут быть изменены так, что их размеры и углы будут отличаться от приведенных выше в качестве примера размеров и узлов. При этом изменение одной или более соответствующих характеристик, например ширины, высоты и (или) угла, которыми должна обладать данная режущая поверхность, повлияет, скорее всего, на другие характеристики данной режущей поверхности, а также и остальных режущих поверхностей на данном резце.
Альтернативный резец 1510, как показано на фиг.8, включает режущую поверхность 1520, отличающуюся комплексным профилем режущей поверхности с несколькими областями разной агрессивности, включающим наклонную режущую поверхность 1540 с относительно большой агрессивностью вблизи боковой поверхности резца 1510, режущую поверхность 1530 сравнительно меньшей агрессивности, расположенную радиально от режущей поверхности 1540, вторую относительно агрессивную режущую поверхность 1542, расположенную по радиусу дальше внутри относительно режущей поверхности 1540, вторую режущую поверхность 1532 с относительно небольшой агрессивностью, радиально прилегающую к центральной, наиболее агрессивной режущей поверхности 1534, центр которой в целом находится на продольной оси 1518. Таким образом, центральная, или радиально самая внутренняя, режущая поверхность 1534 будет, по всей вероятности, наиболее агрессивной режущей поверхностью, по которой режущей элемент устанавливается с заданным продольным передним углом резца в буровом долоте для бурения подземных пород.
Кроме того, как показано на фиг.8, альтернативный резец 1510 имеет по меньшей мере две агрессивные наклонные режущие поверхности 1540 и 1542, продольное и радиальное расположение которых делает режущую поверхность 1520 режущей поверхностью с несколькими областями разной агрессивности, имеющей меньшую комплексную агрессивность по сравнению с резцом 1410 (фиг.7), обеспечивающую захват различных пород, считающихся несколько более мягкими по сравнению с породами в обычном диапазоне твердости. Таким образом, должно быть понятно как, в соответствии с настоящим изобретением, режущая поверхность резца может быть специально приспособлена или адаптирована для оптимизации интервала твердости и типов пород, бурение которых может потребоваться. Процесс бурения ствола скважины буровым долотом, оснащенным режущими элементами 1510, по существу не отличается от описанного ранее применительно к режущим элементам 1310 (фиг.6) и 1410, однако характеристики резания будут несколько отличаться в том, что по сравнению, например, с режущим элементом 1410 наклонные режущие поверхности 1540 и 1542 будут несколько менее агрессивными, чем не имеющие наклона режущие поверхности 1430 и 1432 режущего элемента 1410, которые были показаны расположенными в целом перпендикулярно продольной оси 1418. Таким образом, в процессе работы режущий элемент 1510 мог бы быть идеально использован для бурения пород с относительной твердостью от средней до низкой, используя наклонные режущие поверхности 1540 и 1542, с соответствующей бóльшей глубиной резания, поскольку эти поверхности, хотя и более агрессивны по сравнению с режущими поверхностями 1530 и 1532, поскольку их соответствующие углы ф1540 и ф1542 являются более тупыми, как показано на фиг.8, не являются очень агрессивными в абсолютном значении. Такие углы позволяют режущим поверхностям 1540 и 1542 с меньшей агрессивностью эффективно захватывать пробуриваемую породу. Еще менее агрессивные режущие поверхности 1530 и 1532, которые могут считаться не агрессивными в абсолютном значении, идеальны для захвата мягких и очень мягких пород благодаря тому, что их соответствующие углы ф1530 и ф1532 являются относительно острыми, как показано на фиг.8.
На фиг.9 показан резец 301 обычного типа, ранее описанный и показанный на чертеже на фиг.3, в котором, в соответствии с вариантом осуществления изобретения, имеются несколько пазов, или каналов, 304, сформированных по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 303 резца 301, образующих в целом Х-образную конструкцию/структуру с несколькими пазами, или каналами, 304, пересекающимися в области геометрического центра С резца 301, формируя общую площадку. Пазы, или каналы, 304 сформированы на диаметрах алмазной пластинки 303 с тем, чтобы повысить устойчивость бурового долота (не показано), на котором установлен резец 301, посредством осколка породы (не показан), срезанного с породы, захватившей пазы, или каналы, 304, перемещающегося по алмазной пластинке 303 резца 301. Когда по диаметрам резца 301 сформированы пазы, или каналы, 304, то при перемещении осколка, отрезанного от породы, по алмазной пластинке 303, воздействующие на резец 301 силы приложены в районе геометрического центра С резца 301. Если на диаметре резца 301 нет сформированных там пазов, или каналов, 304, силы, воздействующие на резец 301 осколком срезанной породы, двигающимся по алмазной пластинке 303 резца 301, не приложены в области геометрического центра С резца 301, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 301 и буровом долоте, на котором установлен резец 301, что, в свою очередь, может привести к вибрациям и вихревому движению бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 304 нарастает от нижней части резца 301 либо в сторону геометрического центра С, либо к его верху. Форма днища пазов, или каналов, 304 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 304 и его скольжению по пазу, или каналу, 304. Ширина пазов, или каналов, 304 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 301. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 304 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 303 резца 301, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 303 на нижней части резца 301 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 303 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 303 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 301.
На фиг.9А представлен резец 301, в котором по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 303 резца 301 сформированы пазы, или каналы, 304 альтернативной конфигурации, имеющей более широкий паз, или канал, 304' в верхней части алмазной пластинки 303 резца 301. Пазы, или каналы, 304 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 303 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 301, посредством захвата пазов, или каналов, 304 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 303 резца 301. Когда по диаметрам резца 301 сформированы пазы, или каналы, 304, то при движении по алмазной пластинке 303 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 301 силы приложены к геометрическому центру С резца 301. Если по диаметрам резца 301 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 304, силы, действующие на резец 301 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 303 резца 301, не приложены в области геометрического центра С резца 301, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 301 и буровом долоте, на котором резец 301 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 304 нарастает от нижней части резца 301 либо в сторону геометрического центра С, либо к его верху. Форма днища пазов, или каналов, 304 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 304, а также его скольжению по пазу, или каналу, 304. Ширина пазов, или каналов, 304 или более широкого паза, или канала, 304' может быть любой, в зависимости от диаметра резца 301 и ширины отдельных пазов, или каналов, 304. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 304 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 303 резца 301 в более широкий паз, или канал, 304', и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 303 на нижней части резца 301 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 303 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 303 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 301.
На фиг.9Б представлен резец 301, в котором по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 303 резца 301 сформировано несколько пазов, или каналов, 304, причем три паза, или канала, 304 сходятся к одиночному пазу, или каналу, 304s в верхней части алмазной пластинки 303 резца 301. Пазы, или каналы, 304 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 303 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 301, посредством захвата пазов, или каналов, 304 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 303 резца 301. Когда по диаметрам резца 301 сформированы пазы, или каналы, 304, то при движении по алмазной пластинке 303 отрезанного от породы осколка, воздействующие на резец силы приложены в области геометрического центра С резца 301. Если по диаметрам резца 301 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 304, силы, действующие на резец 301 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 303 резца 301, не приложены в области геометрического центра С резца 301, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 301 и буровом долоте, на котором резец 301 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 304 нарастает от нижней части резца 301 либо в сторону центра С, либо к его верху. Форма днища пазов, или каналов, 304 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 304, а также его скольжению по пазу, или каналу, 304. Ширина пазов, или каналов, 304 или одиночного паза, или канала, 304s может быть любой, в зависимости от диаметра резца 301 и ширины отдельных пазов, или каналов, 304. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 304 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 303 резца 301 в одиночный паз, или канал, 304s, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 303 на нижней части резца 301 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 303 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 303 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 301.
На фиг.9В представлен резец 301, в котором по диаметрам поликристаллической алмазной пластины 303 резца 301 сформировано несколько пазов, или каналов, 304, заканчивающихся примерно в геометрическом центре С алмазной пластинки 303. Пазы, или каналы, 304 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 303 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 301, посредством захвата пазов, или каналов, 304 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 303 резца 301 в сторону геометрического центра С алмазной пластинки 303. Когда по диаметрам резца 301 сформированы пазы, или каналы, 304, то при движении по алмазной пластинке 303 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец силы приложены к области геометрического центра С резца 301. Если по диаметрам резца 301 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 304, силы, действующие на резец 301 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 303 резца 301, не приложены в области геометрического центра С резца 301, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 301 и буровом долоте, на котором установлен резец 301, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 304 нарастает от нижней части резца 301 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов, или каналов, 304 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 304, а также его скольжению по пазу, или каналу, 304. Ширина пазов, или каналов, 304 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 301 и ширины отдельных пазов, или каналов, 304. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 304 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 303 резца 301 в паз, или канал, 304, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 303 на нижней части резца 301 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 303 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 303 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 301.
На фиг.9Г представлен резец 301, в котором по диаметру поликристаллической алмазной пластины 303 резца 301 сформирован одиночный паз, или канал, 304s, проходящий через геометрический центр С алмазной пластины 303. Паз, или канал, 304 сформирован по диаметру алмазной пластинки 303 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 301, посредством захвата паза, или канала, 304 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 303 резца 301 в геометрический центр С алмазной пластинки 303. Когда по диаметрам резца 301 сформирован паз, или канал, 304, то при движении по алмазной пластинке 303 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец силы приложены в области геометрического центра С резца 301. Если по диаметру резца 301 не сформированы пазы, или каналы, 304, силы, действующие на резец 301 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 303 резца 301, не приложены в области геометрического центра С резца 301, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 301 и буровом долоте, на котором резец установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина паза, или канала, 304 нарастает от нижней части резца 301 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов, или каналов, 304 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 304, а также его скольжению по пазу, или каналу, 304. Ширина пазов, или каналов, 304 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 301 и ширины отдельного паза, или канала, 304. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 304 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 303 резца 301 в паз, или канал, 304, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 303 на нижней части резца 301 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 303 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 303 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 301.
На фиг.9Д представлен резец 301, в котором по диаметру поликристаллической алмазной пластинки 303 резца 301 сформирован одиночный паз, или канал, 304s, заканчивающийся примерно в геометрическом центре С алмазной пластинки 303. Паз, или канал, 304 сформирован по диаметру алмазной пластинки 303 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 301, посредством захвата пазов, или каналов, 304 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 303 резца 301 в сторону геометрического центра С алмазной пластинки 303. Когда по диаметрам резца 301 сформирован паз, или канал, 304, то при движении по алмазной пластинке 303 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец силы приложены в области геометрического центра С резца 301. Если по диаметру резца 301 отсутствует сформированный там паз, или канал, 304, силы, действующие на резец 301 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 303 резца 301, не приложены в области геометрического центра С резца 301, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 301 и буровом долоте, на котором резец 301 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина паза, или канала, 304 нарастает от нижней части резца 301 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов, или каналов, 304 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 304, а также его скольжению по пазу, или каналу, 304. Ширина пазов, или каналов, 304 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 301 и ширины отдельного паза, или канала, 304. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 304 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 303 резца 301 в паз, или канал, 304, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 303 на нижней части резца 301 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 303 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 303 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 301.
На фиг.9Е представлен резец 301, в котором по диаметру поликристаллической алмазной пластины 303 резца 301 сформирован одиночный паз, или канал, 304, заканчивающийся примерно в геометрическом центре С алмазной пластинки 303. Паз, или канал, 304 сформирован по диаметру алмазной пластинки 303 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 301, посредством захвата пазов, или каналов, 304 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 303 резца 301 в сторону геометрического центра С алмазной пластинки 303. Когда по диаметрам резца 301 сформирован паз, или канал, 304, то при движении по алмазной пластинке 303 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец силы приложены в области геометрического центра С резца 301. Если по диаметру резца 301 отсутствует паз, или канал, 304, силы, действующие на резец 301 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 303 резца 301, не приложены в области геометрического центра С резца 301, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 301 и буровом долоте, на котором резец установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина паза, или канала, 304 нарастает от нижней части резца 301 в сторону центра С. Форма днища пазов, или каналов, 304 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 304, а также его скольжению по пазу, или каналу, 304. Ширина пазов, или каналов, 304 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 301 и ширины отдельного паза, или канала, 304. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 304 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 303 резца 301 в паз, или канал, 304, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 303 на нижней части резца 301 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 303 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 303 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 301.
Кроме того, по краям пазов, или каналов, 304 имеются ребра 305. Ребра 305 могут быть сформированы выступающими от или над поверхностью 303 либо иметь одинаковый или равный уровень с поверхностью 303. Ребра 305 могут быть выполнены из алмаза, карбида вольфрама, кубического нитрида бора, подвергнутого выщелачиванию поликристаллического алмаза, кобальта и др.
Когда ребра 305 выполнены выступающими и сформированы с использованием кубического нитрида бора или карбида вольфрама, резец 301 может быть использован для резки материала обсадной колонны и компонентов для пробуривания сквозь башмак обсадной колонны, алмазный башмак обсадной колонны или ее боковую стенку, в результате чего произойдет износ ребер 305 и дальнейшее бурение может продолжаться поликристаллическим алмазом алмазной пластинки 303. Когда ребра 305 вставлены на поверхность алмазной пластинки 303, если происходит повреждение ребра из-за перегрузки, любое растрескивание в ребре 305 не передается в материал основания. Ребра 305 и пазы, или каналы, 304 способствуют увеличению поверхности охлаждения резца 301. Ребра 305 и пазы, или каналы, 304 способствуют зацеплению торцевой поверхности резца 301 с породой посредством снижения поперечных вибраций бурового долота и осевых вибраций бурового долота. Благодаря ребрам 305 и пазам, или каналам, 304 резец 301 срезает в процессе бурения тонкие полоски материала породы для лучшей очистки резца 301 и обеспечивается улучшение потока материала породы вокруг бурового долота в процессе бурения, лучшее отведение материала породы долотом 301 в процессе бурения и лучшая очистка при меньшем расходе бурового раствора в процессе бурения. Кроме того, ребра 305 и пазы, или каналы, 304 обеспечивают увеличение площади поверхности на торце резца 301 и дополнительный объем алмазного материала для улучшенного теплоотвода и более эффективного охлаждения резца 301. Кроме того, путем изменения угловой ориентации и топографии ребер 305 силой, прикладываемой резцом 301 к породе, можно варьировать, независимо от площади контакта, и сосредоточенная нагрузка, создаваемая резцом 301, может быть увеличена.
На фиг.10 показан резец 501 по типу, например, описанного выше и показанного на фиг.5а-5г, в котором имеются несколько пазов, или каналов, 504, сформированных по диаметрам алмазной пластинки 502 резца 501, образующих в целом Х-образную структуру с несколькими пазами, или каналами, 504, пересекающимися в области геометрического центра С резца 501, формируя общую площадку. Пазы, или каналы, 504 сформированы на диаметрах алмазной пластинки 502 с тем, чтобы повысить устойчивость бурового долота (не показано), на котором установлен резец 501, посредством осколка породы (не показан), срезанного с породы, захватившей пазы, или каналы, 504, перемещающегося по алмазной пластинке 502 резца 501. Когда пазы, или каналы, 504 сформированы на диаметрах резца 501, при перемещении осколка, отрезанного от породы, по алмазной пластинке 502, воздействующие на резец 501 силы приложены в районе геометрического центра С резца 501. Если на диаметре резца 501 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 504, силы, воздействующие на резец 501 осколком срезанной породы, двигающимся по алмазной пластинке 502 резца 501, не приложены в области геометрического центра С резца 501, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 501 и буровом долоте, на котором установлен резец 501, что, в свою очередь, может привести к вибрациям и вихревому движению бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 504 нарастает от нижней части резца 501 либо в сторону геометрического центра С, либо к его верху. Форма днища пазов, или каналов, 504 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом или каналом, 504 и его скольжению по пазу, или каналу, 504. Ширина пазов, или каналов, 504 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 501. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 504 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 502 резца 501, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 502 на нижней части резца 501 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 502 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 502 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 501.
На фиг.10А представлен резец 501, в котором по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 502 резца 501 сформированы пазы, или каналы, 504 альтернативной конфигурации, имеющей более широкий паз, или канал, 504' в верхней части алмазной пластинки 502 резца 501. Пазы, или каналы, 504 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 502 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 501, посредством захвата пазов, или каналов, 504 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 502 резца 501. Когда по диаметрам резца 501 сформированы пазы, или каналы, 504, то при движении по алмазной пластинке 502 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 501 силы приложены в области геометрического центра С резца 501. Если по диаметрам резца 501 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 504, силы, действующие на резец 501 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 502 резца 301, не приложены в области геометрического центра С резца 501, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 501 и буровом долоте, на котором резец 501установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 504 нарастает от нижней части резца 501 либо в сторону геометрического центра С, либо к его верху. Форма днища пазов, или каналов, 504 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 504, а также его скольжению по пазу, или каналу, 504. Ширина пазов, или каналов, 504 или более широкого паза, или канала, 504' может быть любой, в зависимости от диаметра резца 501 и ширины отдельного паза, или канала, 504. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 504 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 502 резца 501 в более широкий паз, или канал, 504', и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 502 на нижней части резца 501 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 502 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 502 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 501.
На фиг.10Б представлен резец 501, в котором по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 502 резца 501 сформировано несколько пазов, или каналов, 504, причем любой из трех пазов, или каналов, 504 сходится к одиночному более широкому пазу, или каналу, 504' в верхней части алмазной пластинки 502 резца 501. Пазы, или каналы, 504 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 502 для повышения устойчивости бурового долота, на котором установлен резец 501, посредством захвата пазов, или каналов, 504 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 502 резца 501. Когда по диаметрам резца 501 сформированы пазы, или каналы, 504, то при движении по алмазной пластинке 502 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 501 силы приложены в области геометрического центра С резца 501. Если по диаметрам резца 501 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 504, силы, действующие на резец 501 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 502 резца 501, не приложены в области геометрического центра С резца 501, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 501 и буровом долоте, на котором резец 501 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 504 нарастает от нижней части резца 501 либо в сторону центра С, либо к его верху. Форма днища пазов, или каналов, 504 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 504, а также его скольжению по пазу, или каналу, 504. Ширина пазов, или каналов, 504 или более широкого паза, или канала, 504' может быть любой, в зависимости от диаметра резца 501 и ширины отдельного паза, или канала, 504. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 504 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 502 резца 501 в более широкий паз, или канал, 504', и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 502 на нижней части резца 501 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 502 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 502 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 501.
На фиг.10В представлен резец 501, в котором по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 502 резца 501 сформировано несколько пазов, или каналов, 504, заканчивающихся примерно в геометрическом центре С алмазной пластинки 502. Пазы, или каналы, 504 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 502 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 501, посредством захвата пазов, или каналов, 504 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 502 резца 501 в сторону геометрического центра С алмазной пластинки 502. Когда по диаметрам резца 501 сформированы пазы, или каналы, 504, то при движении по алмазной пластинке 502 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 501 силы приложены к области геометрического центра С резца 501. Если по диаметрам резца 501 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 504, силы, действующие на резец 501 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 502 резца 501, не приложены в области геометрического центра С резца 501, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 501 и буровом долоте, на котором установлен резец 501, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 504 нарастает от нижней части резца 501 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов, или каналов, 504 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 504, а также его скольжению по пазу, или каналу, 504. Ширина пазов, или каналов, 504 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 501 и ширины отдельного паза, или канала, 504. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 504 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 502 резца 501 в паз, или канал, 504, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 502 на нижней части резца 501 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 502 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 502 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 501.
На фиг.10Г представлен резец 501, в котором по диаметру алмазной пластины 502 резца 501 сформирован одиночный паз, или канал, 504, проходящий через геометрический центр С алмазной пластины 502. Одиночный паз, или канал, 504 сформирован по диаметру алмазной пластинки 502 для повышения устойчивости бурового долота, на котором установлен резец 501, посредством захвата паза, или канала, 504 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 502 резца 501 к геометрическому центру С алмазной пластинки 502. Когда по диаметрам резца 501 сформирован паз, или канал, 504, то при движении по алмазной пластинке 502 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 501 силы приложены в области геометрического центра С резца 501. Если по диаметру резца 501 нет сформированного там паза, или канала, 504, силы, действующие на резец 501 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 502 резца 501, не приложены в области геометрического центра С резца 501, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 501 и буровом долоте, на котором резец 501 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина паза, или канала, 504 нарастает от нижней части резца 501 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов, или каналов, 504 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 504, а также его скольжению по пазу, или каналу, 504. Ширина паза, или канала, 504 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 501 и ширины отдельного паза, или канала, 504. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 504 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 502 резца 501 в паз, или канал, 504, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 502 на нижней части резца 501 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 502 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 502 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 501.
На фиг.10Д представлен резец 501, в котором по диаметру поликристаллической алмазной пластинки 502 резца 501 сформирован одиночный паз, или канал, 504, заканчивающийся примерно в геометрическом центре С алмазной пластинки 502. Паз, или канал, 504 сформирован по диаметру алмазной пластинки 502 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 501, посредством захвата пазов, или каналов, 504 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 502 резца 501 в сторону геометрического центра С алмазной пластинки 502. Когда по диаметрам резца 501 сформирован паз, или канал, 504, то при движении по алмазной пластинке 502 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец силы приложены в области геометрического центра С резца 501. Если по диаметру резца 501 отсутствует сформированный там паз, или канал, 504, силы, действующие на резец 501 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 502 резца 501, не приложены в области геометрического центра С резца 501, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 501 и буровом долоте, на котором резец 501 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина паза, или канала, 504 нарастает от нижней части резца 501 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов, или каналов, 504 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 504, а также его скольжению по пазу, или каналу, 504. Ширина пазов, или каналов, 504 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 501 и ширины отдельного паза, или канала, 504. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 504 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 502 резца 501 в паз, или канал, 504, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 502 на нижней части резца 501 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 502 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 502 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 501.
На фиг.11 показан резец 1310 по типу, например, описанного выше и показанного на фиг.6, в котором имеются несколько пазов, или каналов, 1304, сформированных по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 1312 резца 1310, образующих в целом Х-образную структуру с несколькими пазами, или каналами, 1304, пересекающимися в области геометрического центра С резца 1310, формируя общую площадку. Пазы, или каналы, 1304 сформированы на диаметрах алмазной пластинки 1312 с тем, чтобы повысить устойчивость бурового долота, на котором установлен резец 1310, посредством осколка породы, срезанного с породы, захватившей пазы, или каналы, 1304, перемещающегося по алмазной пластинке 1312 резца 1310. Когда на диаметрах резца 1310 сформированы пазы, или каналы, 1304, при перемещении осколка, отрезанного от породы, по алмазной пластинке 1312, воздействующие на резец 1310 силы приложены в области геометрического центра С резца 1310. Если на диаметре резца 1310 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 1304, силы, воздействующие на резец 1310 осколком срезанной породы, двигающимся по алмазной пластинке 1312 резца 1310, не приложены в области геометрического центра С резца 1310, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1310 и буровом долоте, на котором установлен резец 1310, что, в свою очередь, может привести к вибрациям и вихревому движению бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 1304 нарастает от нижней части резца 1310 либо в сторону геометрического центра С, либо к его верху. Форма днища пазов, или каналов, 1304 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом или каналом, 1304 и его скольжению по пазу, или каналу, 1304. Ширина пазов, или каналов, 1304 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1310. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1304 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1312 резца 1310, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1312 на нижней части резца 1310 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1312 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1312 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1310.
На фиг.11А представлен резец 1310, в котором по диаметрам алмазной пластинки 1312 резца 1310 сформированы пазы, или каналы, 1304 альтернативной конфигурации, имеющей более широкий паз, или канал, 1304' в верхней части алмазной пластинки 1312 резца 1310. Пазы, или каналы, 1304 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 1312 для повышения устойчивости бурового долота, на котором установлен резец 1310, посредством захвата пазов, или каналов, 1304 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1312 резца 1310. Когда по диаметрам резца 1310 сформированы пазы, или каналы, 1304, то при движении по алмазной пластинке 1312 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 1310 силы приложены в области геометрического центра С резца 1310. Если по диаметрам резца 1310 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 1304, силы, действующие на резец 1310 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1312 резца 1310, не приложены в области геометрического центра С резца 1310, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1310 и буровом долоте, на котором резец 1310 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 1304 нарастает от нижней части резца 1310 либо в сторону геометрического центра С, либо к его верху. Форма днища пазов, или каналов, 1304 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1304, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1304. Ширина пазов, или каналов, 1304 или более широкого паза, или канала, 1304' может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1310 и ширины отдельного паза, или канала, 1304. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1304 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1312 резца 1310 в более широкий паз, или канал, 1304', и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1312 на нижней части резца 1310 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1312 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1312 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1310.
На фиг.11Б представлен резец 1310, в котором по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 1312 резца 1310 сформировано несколько пазов, или каналов, 1304, причем любой из трех пазов, или каналов, 1304 сходятся к одиночному пазу, или каналу, 1304s в верхней части алмазной пластинки 1312 резца 1310. Пазы, или каналы, 1304 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 1312 для повышения устойчивости бурового долота (не показан), на котором установлен резец 1310, посредством захвата пазов, или каналов, 1304 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1312 резца 1310. Когда по диаметрам резца 1310 сформированы пазы, или каналы, 1304, то при движении по алмазной пластинке 1312 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 1310 силы приложены в области геометрического центра С резца 1310. Если по диаметрам резца 1310 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 1304, силы, действующие на резец 1310 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1312 резца 1310, не приложены в области геометрического центра С резца 1310, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1310 и буровом долоте, на котором резец 1310 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 1304 нарастает от нижней части резца 1310 либо в сторону центра С, либо его верха. Форма днища пазов, или каналов, 1304 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1304, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1304. Ширина пазов, или каналов, 1304 или одиночного паза, или канала, 1304s может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1310 и ширины отдельного паза, или канала, 1304. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1304 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1312 резца 1310 в паз, или канал, 1304, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1312 на нижней части резца 1310 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1312 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1312 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1310.
На фиг.11В представлен резец 1310, в котором по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 1312 резца 1310 сформировано несколько пазов, или каналов, 1304, заканчивающихся примерно в геометрическом центре С алмазной пластинки 1312. Пазы, или каналы, 1304 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 1312 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 1310, посредством захвата пазов, или каналов, 1304 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1312 резца 1310 в сторону геометрического центра С алмазной пластинки 1312. Когда по диаметрам резца 1310 сформированы пазы, или каналы, 1304, то при движении по алмазной пластинке 1312 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 1310 силы приложены к области геометрического центра С резца 1310. Если по диаметрам резца 1310 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 1304, силы, действующие на резец 1310 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1312 резца 1310, не приложены в области геометрического центра С резца 1310, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1310 и буровом долоте, на котором установлен резец 1310, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 1304 нарастает от нижней части резца 1310 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов, или каналов, 1304 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1304, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1304. Ширина пазов, или каналов, 1304 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1310 и ширины отдельного паза, или канала, 1304. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1304 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1312 резца 1310 в паз, или канал, 1304, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1312 на нижней части резца 1310 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1312 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1312 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1310.
На фиг.11Г представлен резец 1310, в котором по диаметру поликристаллической алмазной пластины 1312 резца 1310 сформирован одиночный паз, или канал, 1304s, проходящий через геометрический центр С алмазной пластины 1312. Паз, или канал, 1304 сформирован по диаметру алмазной пластинки 1312 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 1310, посредством захвата паза, или канала, 1304 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1312 резца 1310 к геометрическому центру С алмазной пластинки 1312. Когда по диаметрам резца 1310 сформирован паз, или канал, 1304, то при движении по алмазной пластинке 1312 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 1310 силы приложены в области геометрического центра С резца 1310. Если по диаметру резца 1310 отсутствует сформированный там паз, или канал, 1304, силы, действующие на резец 1310 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1312 резца 1310, не приложены в области геометрического центра С резца 1310, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1310 и буровом долоте, на котором резец 1310 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина паза, или канала, 1304 нарастает от нижней части резца 1310 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов, или каналов, 1304 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1304, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1304. Ширина паза, или канала, 1304 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1310 и ширины отдельного паза, или канала, 1304. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1304 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1312 резца 1310 в паз, или канал, 1304, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1312 на нижней части резца 1310 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1312 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1312 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1310.
На фиг.11Д представлен резец 1310, в котором по диаметру поликристаллической алмазной пластинки 1312 резца 1310 сформирован одиночный паз, или канал, 1304s, заканчивающийся примерно в геометрическом центре С алмазной пластинки 1312. Паз, или канал, 1304 сформирован по диаметру алмазной пластинки 1312 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 1310, посредством захвата пазов, или каналов, 1304 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1312 резца 1310 в сторону геометрического центра С алмазной пластинки 1312. Когда по диаметрам резца 1310 сформирован паз, или канал, 1304, то при движении по алмазной пластинке 1312 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец силы приложены в области геометрического центра С резца 1310. Если по диаметру резца 1310 отсутствует сформированный там паз, или канал, 1304, силы, действующие на резец 1310 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1312 резца 1310, не приложены в области геометрического центра С резца 1310, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1310 и буровом долоте, на котором резец 1310 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина паза, или канала, 1304s нарастает от нижней части резца 1310 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов, или каналов, 1304 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1304, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1304. Ширина пазов, или каналов, 1304 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1310 и ширины отдельного паза, или канала, 1304. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1304 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1312 резца 1310 в паз, или канал, 1304, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1312 на нижней части резца 1310 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1312 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1312 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1310.
На фиг.12 показан резец 1410 по типу, например, описанного выше и показанного на фиг.7, в котором имеются несколько пазов, или каналов, 1404, сформированных по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 1412 резца 1410, образующих в целом Х-образную структуру с несколькими пазами, или каналами 1404, пересекающимися в области геометрического центра С резца 1410, формируя общую площадку. Пазы, или каналы, 1404 сформированы на диаметрах алмазной пластинки 1412 с тем, чтобы повысить устойчивость бурового долота (не показано), на котором установлен резец 1410, посредством осколка породы, срезанного с породы, захватившей пазы, или каналы, 1404, перемещающегося по алмазной пластинке 1412 резца 1410. Когда на диаметрах резца 1410 сформированы пазы, или каналы, 1404, при перемещении осколка, отрезанного от породы, по алмазной пластинке 1412, воздействующие на резец 1410 силы приложены в области геометрического центра С резца 1410. Если на диаметре резца 1410 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 1404, силы, воздействующие на резец 1410 осколком срезанной породы, двигающимся по алмазной пластинке 1412 резца 1410, не приложены в области геометрического центра С резца 1410, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1410 и буровом долоте, на котором установлен резец 1410, что, в свою очередь, может привести к вибрациям и вихревому движению бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 1404 нарастает от нижней части резца 1410 либо в сторону геометрического центра С, либо к его верху. Форма днища пазов, или каналов, 1404 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1404 и его скольжению по пазу, или каналу, 1404. Ширина пазов, или каналов, 1404 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1410. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1404 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1412 резца 1410, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1412 на нижней части резца 1410 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1412 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1412 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1410.
На фиг.12А представлен резец 1410, в котором по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 1412 резца 1410 сформированы пазы, или каналы, 1404 альтернативной конфигурации, имеющей более широкий паз, или канал, 1404' в верхней части алмазной пластинки 1412 резца 1410. Пазы, или каналы, 1404 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 1412 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 1410, посредством захвата пазов, или каналов, 1404 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1412 резца 1410. Когда по диаметрам резца 1410 сформированы пазы, или каналы, 1404, то при движении по алмазной пластинке 1412 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 1410 силы приложены в области геометрического центра С резца 1410. Если по диаметрам резца 1410 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 1404, силы, действующие на резец 1410 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1412 резца 1410, не приложены в области геометрического центра С резца 1410, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1410 и буровом долоте, на котором резец 1410 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 1404 нарастает от нижней части резца 1410 либо в сторону геометрического центра С, либо к его верху. Форма днища пазов, или каналов, 1404 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом или каналом, 1404, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1404. Ширина пазов, или каналов, 1404 или более широкого паза, или канала, 1404' может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1410 и ширины отдельного паза, или канала, 1404. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1404 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1412 резца 1410 в более широкий паз, или канал, 1404', и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1412 на нижней части резца 1410 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1412 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1412 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1410.
На фиг.12Б представлен резец 1410, в котором по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 1412 резца 1410 сформировано несколько пазов, или каналов, 1404, причем любой из трех пазов, или каналов, 1404 сходятся к одиночному пазу, или каналу, 1404s в верхней части алмазной пластинки 1412 резца 1410. Пазы, или каналы, 1404 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 1412 для повышения устойчивости бурового долота (не показан), на котором установлен резец 1410, посредством захвата пазов, или каналов, 1404 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1412 резца 1410. Когда по диаметрам резца 1410 сформированы пазы, или каналы, 1404, то при движении по алмазной пластинке 1412 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 1410 силы приложены в области геометрического центра С резца 1410. Если по диаметрам резца 1410 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 1404, силы, действующие на резец 1410 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1412 резца 1410, не приложены в области геометрического центра С резца 1410, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1410 и буровом долоте, на котором резец 1410 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 1404 нарастает от нижней части резца 1410 либо в сторону центра С, либо к его верху. Форма днища пазов, или каналов, 1404 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1404, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1404. Ширина пазов, или каналов, 1404 или более широкого паза, или канала, 1404' (одиночного паза, или канала, 1404s) может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1410 и ширины отдельного паза, или канала, 1404. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1404 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1412 резца 1410 в паз, или канал, 1404, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1412 на нижней части резца 1410 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1412 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1412 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1410.
На фиг.12В представлен резец 1410, в котором по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 1412 резца 1410 сформировано несколько пазов, или каналов, 1404, заканчивающихся примерно в геометрическом центре С алмазной пластинки 1412. Пазы, или каналы, 1404 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 1412 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 1410, посредством захвата пазов, или каналов, 1404 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1412 резца 1410 в сторону геометрического центра С алмазной пластинки 1412. Когда по диаметрам резца 1410 сформированы пазы, или каналы, 1404, то при движении по алмазной пластинке 1412 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 1410 силы приложены к области геометрического центра С резца 1410. Если по диаметрам резца 1410 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 1404, силы, действующие на резец 1410 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1412 резца 1410, не приложены в области геометрического центра С резца 1410, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1410 и буровом долоте, на котором установлен резец 1410, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 1404 нарастает от нижней части резца 1410 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов, или каналов, 1404 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1404, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1404. Ширина пазов, или каналов, 1404 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1410 и ширины отдельного паза, или канала, 1404. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1404 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1412 резца 1410 в паз, или канал, 1404, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1412 на нижней части резца 1410 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1412 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1412 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1410.
На фиг.12Г представлен резец 1410, в котором по диаметру поликристаллической алмазной пластины 1412 резца 1410 сформирован одиночный паз, или канал, 1404s, проходящий через геометрический центр С алмазной пластины 1412. Паз, или канал, 1404 сформирован по диаметру алмазной пластинки 1412 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 1410, посредством захвата паза, или канала, 1404 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1412 резца 1410 к геометрическому центру С алмазной пластинки 1412. Когда по диаметрам резца 1410 сформирован паз, или канал, 1404, то при движении по алмазной пластинке 1412 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 1410 силы приложены в области геометрического центра С резца 1410. Если по диаметру резца 1410 отсутствует сформированный там паз, или канал, 1404, силы, действующие на резец 1410 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1412 резца 1410, не приложены в области геометрического центра С резца 1410, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1410 и буровом долоте, на котором резец 1410 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина паза, или канала, 1404 нарастает от нижней части резца 1410 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов, или каналов, 1404 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1404, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1404. Ширина паза, или канала, 1404 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1410 и ширины отдельного паза, или канала, 1404. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1404 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1412 резца 1410 в паз, или канал, 1404, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1412 на нижней части резца 1410 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1412 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1412 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1410.
На фиг.12Д представлен резец 1410, в котором по диаметру поликристаллической алмазной пластинки 1412 резца 1410 сформирован одиночный паз, или канал, 1404s, заканчивающийся примерно в геометрическом центре С алмазной пластинки 1412. Паз, или канал, 1404 сформирован по диаметру алмазной пластинки 1412 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 1410, посредством захвата пазов, или каналов, 1404 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1412 резца 1410 в сторону геометрического центра С алмазной пластинки 1412. Когда по диаметрам резца 1410 сформирован паз, или канал, 1404, то при движении по алмазной пластинке 1412 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец силы приложены в области геометрического центра С резца 1410. Если по диаметру резца 1410 отсутствует сформированный там паз, или канал, 1404, силы, действующие на резец 1410 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1412 резца 1410, не приложены в области геометрического центра С резца 1410, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1410 и буровом долоте, на котором резец 1410 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина паза, или канала, 1404s нарастает от нижней части резца 1410 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов 1404 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1404, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1404. Ширина пазов, или каналов, 1404 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1410 и ширины отдельного паза, или канала, 1404. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1404 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1412 резца 1410 в паз, или канал, 1404, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1412 на нижней части резца 1410 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1412 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1412 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1410.
На фиг.13 показан резец 1510 по типу, например, описанного выше и показанного на фиг.8, в котором имеются несколько пазов, или каналов, 1504, сформированных по диаметрам алмазной пластинки 1512 резца 1510, образующих в целом Х-образную структуру с несколькими пазами, или каналами 1504, пересекающимися в области геометрического центра С резца 1510, формируя общую площадку. Пазы, или каналы, 1504 сформированы на диаметрах алмазной пластинки 1512 с тем, чтобы повысить устойчивость бурового долота (не показано), на котором установлен резец 1510, посредством осколка породы, срезанного с породы, захватившей пазы, или каналы, 1504, перемещающегося по алмазной пластинке 1512 резца 1510. Когда на диаметрах резца 1510 сформированы пазы, или каналы, 1504, при перемещении осколка, отрезанного от породы, по алмазной пластинке 1512, воздействующие на резец 1510 силы приложены в области геометрического центра С резца 1510. Если на диаметре резца 1510 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 1504, силы, воздействующие на резец 1510 осколком срезанной породы, двигающимся по алмазной пластинке 1512 резца 1510, не приложены в области геометрического центра С резца 1510, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1510 и буровом долоте, на котором установлен резец 1510, что, в свою очередь, может привести к вибрациям и вихревому движению бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 1504 нарастает от нижней части резца 1510 либо в сторону геометрического центра С, либо к его верху. Форма днища пазов, или каналов, 1504 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1504 и его скольжению по пазу, или каналу, 1504. Ширина пазов, или каналов, 1504 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1510. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1504 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1512 резца 1510, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1512 на нижней части резца 1510 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1512 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1512 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1510.
На фиг.13А представлен резец 1510, в котором по диаметрам поликристаллической алмазной пластинки 1512 резца 1510 сформировано несколько пазов, или каналов, 1504 альтернативной конфигурации, имеющей более широкий паз, или канал, 1504' в верхней части алмазной пластинки 1512 резца 1510. Пазы, или каналы, 1504 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 1512 для повышения устойчивости бурового долота, на котором установлен резец 1510, посредством захвата пазов, или каналов, 1504 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1512 резца 1510. Когда по диаметрам резца 1510 сформированы пазы, или каналы, 1504, то при движении по алмазной пластинке 1512 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 1510 силы приложены в области геометрического центра С резца 1510. Если по диаметрам резца 1510 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 1504, силы, действующие на резец 1510 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1512 резца 1510, не приложены в области геометрического центра С резца 1510, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1510 и буровом долоте, на котором резец 1510 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 1504 нарастает от нижней части резца 1510 либо в сторону геометрического центра С, либо к его верху. Форма днища пазов, или каналов, 1504 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1504, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1504. Ширина пазов, или каналов, 1504 или более широкого паза, или канала, 1504' может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1510 и ширины отдельного паза, или канала, 1504. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1504 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1512 резца 1510 в более широкий паз, или канал, 1504', и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1512 на нижней части резца 1510 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1512 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1512 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1510.
На фиг.13Б представлен резец 1510, в котором по диаметрам алмазной пластинки 1512 резца 1510 сформировано несколько пазов, или каналов, 1504, причем любой из трех пазов, или каналов, 1504 сходятся к одиночному пазу, или каналу, 1504s в верхней части алмазной пластинки 1512 резца 1510. Пазы, или каналы, 1504 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 1512 для повышения устойчивости бурового долота, на котором установлен резец 1510, посредством захвата пазов, или каналов, 1504 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1512 резца 1510. Когда по диаметрам резца 1510 сформированы пазы, или каналы, 1504, то при движении по алмазной пластинке 1512 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 1510 силы приложены в области геометрического центра С резца 1510. Если по диаметрам резца 1510 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 1504, силы, действующие на резец 1510 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1512 резца 1510, не приложены в области геометрического центра С резца 1510, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1510 и буровом долоте, на котором резец 1510 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 1504 нарастает от нижней части резца 1510 либо в сторону центра С, либо его верха. Форма днища пазов, или каналов, 1504 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1504, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1504. Ширина пазов, или каналов, 1504 или одиночного паза, или канала, 1504s может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1510 и ширины отдельного паза, или канала, 1504. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1504 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1512 резца 1510 в паз, или канал, 1504, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1512 на нижней части резца 1510 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1512 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1512 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1510.
На фиг.13В представлен резец 1510, в котором по диаметрам алмазной пластинки 1512 резца 1510 сформировано несколько пазов, или каналов, 1504, заканчивающихся примерно в геометрическом центре С алмазной пластинки 1512. Пазы, или каналы, 1504 сформированы по диаметрам алмазной пластинки 1512 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 1510, посредством захвата пазов, или каналов, 1504 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1512 резца 1510 в сторону геометрического центра С алмазной пластинки 1512. Когда по диаметрам резца 1510 сформированы пазы, или каналы, 1504, то при движении по алмазной пластинке 1512 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 1510 силы приложены к области геометрического центра С резца 1510. Если по диаметрам резца 1510 отсутствуют сформированные там пазы, или каналы, 1504, силы, действующие на резец 1510 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1512 резца 1510, не приложены в области геометрического центра С резца 1510, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1510 и буровом долоте, на котором установлен резец 1510, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина пазов, или каналов, 1504 нарастает от нижней части резца 1510 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов, или каналов, 1504 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1504, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1504. Ширина пазов, или каналов, 1504 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1510 и ширины отдельного паза, или канала, 1504. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1504 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1512 резца 1510 в паз, или канал, 1504, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1512 на нижней части резца 1510 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1512 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1512 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1510.
На фиг.13Г представлен резец 1510, в котором по диаметру алмазной пластины 1512 резца 1510 сформирован одиночный паз, или канал, 1504s, проходящий через геометрический центр С алмазной пластины 1512. Паз, или канал, 1504 сформирован по диаметру алмазной пластинки 1512 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 1510, посредством захвата паза, или канала, 1504 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1512 резца 1510 к геометрическому центру С алмазной пластинки 1512. Когда паз, или канал, 1504 сформирован по диаметрам резца 1510, то при движении по алмазной пластинке 1512 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец 1510 силы приложены в области геометрического центра С резца 1510. Если по диаметру резца 1510 не сформирован паз, или канал, 1504, силы, действующие на резец 1510 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1512 резца 1510, не приложены в области геометрического центра С резца 1510, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1510 и буровом долоте, на котором резец 1510 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина паза, или канала, 1504 нарастает от нижней части резца 1510 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов, или каналов, 1504 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1504, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1504. Ширина паза, или канала, 1504 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1510 и ширины отдельного паза, или канала, 1504. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1504 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1512 резца 1510 в паз, или канал, 1504, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1512 на нижней части резца 1510 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1512 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1512 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1510.
На фиг.13Д представлен резец 1510, в котором по диаметру алмазной пластинки 1512 резца 1510 сформирован одиночный паз, или канал, 1504s, заканчивающийся примерно в геометрическом центре С алмазной пластинки 1512. Паз, или канал, 1504 сформирован по диаметру алмазной пластинки 1512 для повышения устойчивости бурового долота (не показано), на котором установлен резец 1510, посредством захвата пазов, или каналов, 1504 срезанным осколком породы, когда он перемещается по алмазной пластинке 1512 резца 1510 в сторону геометрического центра С алмазной пластинки 1512. Когда по диаметрам резца 1510 сформирован паз, или канал, 1504, то при движении по алмазной пластинке 1512 отрезанного от породы осколка воздействующие на резец силы приложены в области геометрического центра С резца 1510. Если по диаметру резца 1510 отсутствует сформированный там паз, или канал, 1504, силы, действующие на резец 1510 со стороны отрезанного от породы осколка, движущегося по алмазной пластинке 1512 резца 1510, не приложены в области геометрического центра С резца 1510, в результате чего возникает разбаланс сил на резце 1510 и буровом долоте, на котором резец 1510 установлен, что, в свою очередь, может вызвать вибрацию и вихревое движение бурового долота.
Глубина паза, или канала, 1504 нарастает от нижней части резца 1510 в сторону геометрического центра С. Форма днища пазов 1504 может быть любой, способствующей захвату отрезаемого осколка породы пазом, или каналом, 1504, а также его скольжению по пазу, или каналу, 1504. Ширина пазов, или каналов, 1504 может быть любой, в зависимости от диаметра резца 1510 и ширины отдельного паза, или канала, 1504. При этом отрезаемый от породы осколок захватывает паз, или канал, 1504 с бóльшей стабилизирующей силой, когда осколок движется по алмазной пластинке 1512 резца 1510 в паз, или канал, 1504, и в то же время поддерживается толщина алмазной пластинки 1512 на нижней части резца 1510 для снижения вероятности того, что воздействующие на алмазную пластинку 1512 силы вызовут дробление, скалывание или растрескивание алмазной пластинки 1512 в процессе работы бурового долота, на котором установлен резец 1510.
На фиг.14 представлен резец 301, по типу резца, показанного на фиг.3, модифицированного в соответствии с представленной на фиг.9 конфигурацией, который изображен в сечении по линии 9-9 на чертеже фиг.9. Глубина паза, или канала, 304 в алмазной пластинке 303 резца 301 нарастает от нижней части резца 301 к его геометрическому центру С и падает от геометрического центра С резца 301 к его верху.
На фиг.15 представлен резец 501, по типу резца, показанного на фиг.5а-5г, модифицированного в соответствии с представленной на фиг.10 конфигурацией, который изображен в сечении по линии 10-10 на чертеже фиг.10. Глубина паза, или канала, 504 в алмазной пластинке 502 резца 501 нарастает от нижней части резца 501 к его геометрическому центру С и падает от геометрического центра С резца 501 к его верху.
На фиг.16 представлен резец 1310, по типу резца, показанного на фиг.6, модифицированного в соответствии с представленной на фиг.11 конфигурацией, который изображен в сечении по линии 11-11 на чертеже фиг.11. Глубина паза, или канала, 1304 в алмазной пластинке 1312 резца 1310 нарастает от нижней части резца 1310 к его геометрическому центру С и падает от геометрического центра С резца 1310 к его верху.
На фиг.17 представлен резец 1410, по типу резца, показанного на фиг.7, модифицированного в соответствии с представленной на фиг.12 конфигурацией, который изображен в сечении по линии 12-12 на чертеже фиг.12. Глубина паза, или канала, 1404 в алмазной пластинке 1412 резца 1410 нарастает от нижней части резца 1410 к его геометрическому центру С и падает от геометрического центра С резца 1410 к его верху.
На фиг.18 представлен резец 1510, по типу резца, показанного на фиг.8, модифицированного, как показано на фиг.13, который изображен в сечении по линии 13-13 на чертеже фиг.13. Глубина паза, или канала, 1504 в алмазной пластинке 1512 резца 1510 нарастает от нижней части резца 1510 к его геометрическому центру С и падает от геометрического центра С резца 1510 к его верху.
На фиг.19 представлена часть резца 301, по типу резца, показанного на фиг.3, в котором днище 308 паза, или канала, 304, сформированного в алмазной пластинке 303, имеет расположенный на нем уступ 309. Форма днища 308 паза 304 в резце 301, хотя и показана применительно к резцу 301, может быть использована в любом описанном здесь резце как конструктивное решение, в зависимости от характеристик пород, которые предполагается бурить долотом с резцом 301.
На фиг.20 представлена часть резца 301, по типу резца, показанного на фиг.3, в котором днище 308 паза, или канала, 304, сформированного в алмазной пластинке 303, имеет извивающуюся или волнообразную форму. Форма днища 308 паза 304 в резце 301, хотя и показана применительно к резцу 301, может быть использована в любом описанном здесь резце как конструктивное решение, в зависимости от характеристик пород, которые предполагается бурить долотом с резцом 301.
На фиг.21 представлена часть резца 301, по типу резца, показанного на фиг.3, в котором днище 308 паза, или канала, 304, сформированного в алмазной пластинке 303, имеет V-образную форму. Форма днища 308 паза 304 в резце 301, хотя и показана применительно к резцу 301, может быть использована в любом описанном здесь резце как конструктивное решение, в зависимости от характеристик пород, которые предполагается бурить долотом с резцом 301.
На фиг.22 представлен другой вариант осуществления резца 1201 показанного на фиг.5д типа, который может быть использован в качестве предложенного в настоящем изобретении резца, имеющего паз, или канал, в алмазной пластинке для улучшения устойчивости бурового долота (не показано), на котором используется резец 1201, для предотвращения вибрации и вихревого движения бурового долота. В резце 1201 имеется алмазная пластинка 1202 поверх подложки 1203. Подложка 1203 под алмазной пластинкой 1202 закруглена или имеет форму купола 1208, показанного пунктирными линиями. Алмазная пластинка 1202 имеет боковую стенку 1209, которая показана в целом параллельной боковой стенке 1211 подложки 1203 и продольной оси 1210 резца 1201, хотя в другом варианте может быть и наклонена. Алмазная пластинка 1202 также включает режущую кромку 1214, наклонную кромку 1205 и центральную площадку 1207 режущей поверхности. Центральная площадка 1207 режущей поверхности представляет собой часть ближнего конца алмазной пластинки 1202 в пределах внутренней границы 1206 наклонной кромки 1205. У алмазной пластинки 1202 имеется паз, или канал, 1204, показанный пунктирной линией, сформированный так, что его глубина увеличивается от внутренней границы 1206 наклонной кромки 1205 к центру С резца 1201, расположенному на продольной оси 1210 резца 1201.
В то время как настоящее изобретение было описано и проиллюстрировано применительно к ряду конкретных вариантом осуществления, для специалистов должно быть понятно, что возможны изменения и модификации, не выходящие за пределы представленных и заявленных здесь принципов изобретения. Пазы и каналы в режущих поверхностях режущих элементов могут достигать максимальной глубины в любом заданном месте режущей поверхности, могут иметь любую необходимую ширину, могут иметь любую заданную форму, любую заданную глубину в любом месте режущей поверхности, любую требуемую конфигурацию, могут иметь любую необходимую форму на днище паза и др. Режущие элементы, в соответствии с одним или более из раскрытых вариантов осуществления, могут использоваться совместно с режущими элементами того же или другого раскрытого варианта осуществления, либо с обычными режущими элементами, в паре или других комбинациях, включая, без ограничения, размещение в ряд или последовательно друг за другом в комбинациях различных конфигураций. Настоящее изобретение может быть осуществлено в других конкретных формах без отступления от его существа или основных характеристик. Описанные варианты осуществления должны восприниматься во всех отношениях только в качестве иллюстрации, не ограничивающими изобретение. Поэтому область притязаний изобретения определяется приложенной формулой, а не приведенным выше описанием. Этой областью притязаний также охватываются все изменения, которые возможны в пределах значения и эквивалентных признаков формулы.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ЛОПАСТНОЕ ДОЛОТО С ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ РЕЖУЩЕЙ СТРУКТУРОЙ | 2017 |
|
RU2652727C1 |
| РАЗМЕЩЕНИЕ РЕЖУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА БУРОВОМ ДОЛОТЕ С ФИКСИРОВАННЫМИ РЕЗЦАМИ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ СОКРАЩЕНИЕ РАСТРЕСКИВАНИЯ АЛМАЗНЫХ ПЛАСТИНОК | 2010 |
|
RU2532950C2 |
| ДОЛОТО ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ И РАСШИРИТЕЛЬНОЕ ДОЛОТО ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ | 2010 |
|
RU2544946C2 |
| БУРОВОЕ ДОЛОТО, ИМЕЮЩЕЕ ФАСОННЫЙ ПЕРЕДНИЙ РЕЗЕЦ И ИМПРЕГНИРОВАННЫЙ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ РЕЗЕЦ | 2018 |
|
RU2768347C2 |
| ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ | 2003 |
|
RU2247216C2 |
| ГИБРИДНОЕ БУРОВОЕ ДОЛОТО С БОЛЬШИМ БОКОВЫМ ПЕРЕДНИМ УГЛОМ НАКЛОНА ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ДУБЛИРУЮЩИХ РЕЗЦОВ | 2009 |
|
RU2531720C2 |
| Буровое долото PDC с демпферами для вращающихся резцов | 2021 |
|
RU2768306C1 |
| АЛМАЗНОЕ ДОЛОТО С МЕХАНИЧЕСКИМ КРЕПЛЕНИЕМ РЕЗЦОВ | 2013 |
|
RU2536901C2 |
| ЛОПАСТНОЕ ДОЛОТО | 2014 |
|
RU2559261C1 |
| БУРОВОЕ ДОЛОТО PDC С РАЗЖИМНЫМ ПРУЖИННЫМ СТОПОРОМ ДЛЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ РЕЗЦОВ | 2022 |
|
RU2785702C1 |
Группа изобретений относится к конструкциям для использования в бурении подземных пород, включающим по меньшей мере один режущий элемент, в частности, к буровым долотам и инструменту с режущими элементами. Техническим результатом является повышение стабильности и срока службы бурового долота. Режущий элемент содержит объем суперабразивного материала, включающий: режущую поверхность, проходящую в двух измерениях и поперек продольной оси режущего элемента, причем часть режущей поверхности может быть не перпендикулярна продольной оси режущего элемента; заднюю границу, расположенную сзади режущей поверхности; и по меньшей мере один паз в режущей поверхности, начинающийся вблизи ее боковой границы и проходящий через по меньшей мере часть режущей поверхности. Паз может иметь переменную глубину, проходить через или по диаметру (диаметрам) режущей поверхности. К пазу могут прилегать ребра. 8 н. и 2 з.п. ф-лы, 22 ил.
1. Конструкция для использования в бурении подземных пород, включающая по меньшей мере один режущий элемент, содержащий объем суперабразивного материала, включающий: режущую поверхность, проходящую в двух измерениях и, в целом, поперек продольной оси по меньшей мере одного режущего элемента; заднюю границу, расположенную сзади режущей поверхности; и по меньшей мере один паз в режущей поверхности, начинающийся вблизи ее боковой границы и проходящий через по меньшей мере часть режущей поверхности; при этом по меньшей мере один паз включает паз, имеющий максимальную глубину примерно в центре режущей поверхности, или паз, имеющий максимальную глубину примерно на противоположной стороне боковой границы режущей поверхности от начала паза, и включает паз, имеющий максимальную глубину в промежутке между противоположными сторонами боковой границы режущей поверхности.
2. Конструкция для использования в бурении подземных пород, включающая по меньшей мере один режущий элемент, содержащий объем суперабразивного материала, включающий: режущую поверхность, проходящую в двух измерениях и, в целом, поперек продольной оси по меньшей мере одного режущего элемента; заднюю границу, расположенную сзади режущей поверхности; и по меньшей мере один паз в режущей поверхности, начинающийся вблизи ее боковой границы и проходящий через по меньшей мере часть режущей поверхности; при этом по меньшей мере один паз включает паз, проходящий через диаметр режущей поверхности внутри ее боковой границы и имеющий переменную глубину.
3. Конструкция для использования в бурении подземных пород, включающая по меньшей мере один режущий элемент, содержащий объем суперабразивного материала, включающий: режущую поверхность, проходящую в двух измерениях и, в целом, поперек продольной оси по меньшей мере одного режущего элемента; заднюю границу, расположенную сзади режущей поверхности; и по меньшей мере один паз в режущей поверхности, начинающийся вблизи ее боковой границы и проходящий через по меньшей мере часть режущей поверхности; при этом по меньшей мере один паз включает несколько пазов, каждый из которых расположен по диаметру режущей поверхности.
4. Конструкция для использования в бурении подземных пород, включающая по меньшей мере один режущий элемент, содержащий объем суперабразивного материала, включающий: режущую поверхность, проходящую в двух измерениях и, в целом, поперек продольной оси по меньшей мере одного режущего элемента, причем по меньшей мере часть режущей поверхности не перпендикулярна продольной оси этого по меньшей мере одного режущего элемента; заднюю границу, расположенную сзади режущей поверхности; и по меньшей мере один паз в режущей поверхности, начинающийся вблизи ее боковой границы и проходящий через по меньшей мере часть режущей поверхности; при этом режущая поверхность имеет несколько пазов, расположенных по ее диаметрам.
5. Конструкция для использования в бурении подземных пород, включающая по меньшей мере один режущий элемент, содержащий объем суперабразивного материала, включающий: режущую поверхность, проходящую в двух измерениях и, в целом, поперек продольной оси по меньшей мере одного режущего элемента, причем по меньшей мере часть режущей поверхности не перпендикулярна продольной оси этого по меньшей мере одного режущего элемента; заднюю границу, расположенную сзади режущей поверхности; и по меньшей мере один паз в режущей поверхности, начинающийся вблизи ее боковой границы и проходящий через по меньшей мере часть режущей поверхности; при этом по меньшей мере один паз включает паз, имеющий максимальную глубину примерно в центре режущей поверхности или примерно с противолежащей режущей кромке стороны на боковой границе режущей поверхности, или в промежуточной точке боковой границы режущей поверхности.
6. Конструкция для использования в бурении подземных пород, включающая по меньшей мере один режущий элемент, содержащий объем суперабразивного материала, включающий: режущую поверхность, проходящую в двух измерениях и, в целом, поперек продольной оси по меньшей мере одного режущего элемента, причем по меньшей мере часть режущей поверхности не перпендикулярна продольной оси этого по меньшей мере одного режущего элемента; заднюю границу, расположенную сзади режущей поверхности; и по меньшей мере один паз в режущей поверхности, начинающийся вблизи ее боковой границы и проходящий через по меньшей мере часть режущей поверхности; при этом по меньшей мере один паз включает паз, проходящий через диаметр режущей поверхности внутри ее боковой границы и имеющий переменную глубину.
7. Конструкция для использования в бурении подземных пород, включающая по меньшей мере один режущий элемент, содержащий объем суперабразивного материала, включающий; режущую поверхность, проходящую в двух измерениях и, в целом, поперек продольной оси по меньшей мере одного режущего элемента, причем по меньшей мере часть режущей поверхности не перпендикулярна продольной оси этого по меньшей мере одного режущего элемента; заднюю границу, расположенную сзади режущей поверхности; и по меньшей мере один паз в режущей поверхности, начинающийся вблизи ее боковой границы и проходящий через по меньшей мере часть режущей поверхности; при этом режущая поверхность имеет несколько пазов, каждый из которых расположен по диаметру режущей поверхности, начинаясь примерно на боковой границе режущей поверхности внутри нее.
8. Конструкция по п.7, дополнительно включающая ребро, прилегающее к части по меньшей мере одного из нескольких пазов.
9. Конструкция по п.8, в которой ребро выполнено из материала, выбранного из группы материалов, включающих алмаз, поликристаллический алмаз, карбид вольфрама, кубический нитрид бора, подвергнутый выщелачиванию поликристаллический алмаз, кобальт и любые их комбинации.
10. Буровое долото или корпус бурового инструмента, на которых установлен по меньшей мере один режущий элемент по любому из пп.1-9.
| EP 0542237 A1, 19.05.1993 | |||
| US 6000483 A, 14.12.1999 | |||
| US 4872520 A, 10.10.1989 | |||
| ТВЕРДОСПЛАВНАЯ ВСТАВКА ДЛЯ БУРОВЫХ КОРОНОК | 1998 |
|
RU2202030C2 |
| Твердосплавный зубок для породоразрушающего интрумента | 1984 |
|
SU1352032A1 |
