ТВЕРДОСПЛАВНАЯ ВСТАВКА Российский патент 2015 года по МПК E21B10/56 

Изобретение относится к буровому инструменту, а именно к твердосплавным вставкам для армировки буровых долот и коронок.

Известна твердосплавная вставка, содержащая цилиндрический хвостовик и рабочую головку с вершиной, имеющей треугольную форму (авт. свидетельство СССР №308189, кл. Е21В 10/60, 1971 г.).

К недостаткам данной твердосплавной вставки следует отнести наличие концентраторов напряжений в виде острых углов на торце, приводящих к быстрому разрушению вставки, что отрицательно сказывается как на проходке бурового инструмента, оснащенного данными вставками, так и на механической скорости бурения.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является твердосплавная вставка, содержащая полый цилиндрический хвостовик и рабочую головку с торцом в виде полутора (см. авторское свидетельство СССР №1778265, кл. Е21В 10/56, 1992 г.).

В данной вставке благодаря исключению концентраторов напряжений с ее рабочей поверхности обеспечивается более высокая прочность вставки. Однако эффективность работы таких вставок невелика, особенно в ее центральной части.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы породоразрушающей вставки.

Указанный технический результат достигается тем, что в твердосплавной вставке, содержащей полый цилиндрический хвостовик и рабочую головку с торцом в виде полутора, согласно изобретению на внутренней поверхности рабочей головки выполнены клиновидные выступы, расположенные под острым углом к диаметральной плоскости рабочей головки, при этом вершины клиновидных выступов имеют закругленную форму.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что осевой канал хвостовика вставки выполнен с винтовыми пазами на боковой поверхности канала.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид вставки; на фиг.2 - вид со стороны рабочего торца; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Предложенная твердосплавная вставка включает цилиндрический хвостовик 1 с каналом 7 для подачи очистного агента и рабочую головку 2 с торцом 3 в виде полутора. На внутренней поверхности рабочей головки 2 выполнены клиновидные выступы 4, расположенные под острым углом α к диаметральной плоскости рабочей головки 2. При этом вершины клиновидных выступов 4 в поперечном сечении имеют закругленную форму, например в форме арккосинуса 6, а боковые грани 5 выступов 4 могут иметь как симметричную, так и асимметричную форму, что определяется физико-механическими свойствами разрушаемых пород.

Предусмотрен вариант выполнения осевого канала 7 хвостовика 1 вставки с винтовыми пазами 8 на боковой поверхности.

В процессе бурения вставка своей рабочей головкой 2 взаимодействует с разрушаемой породой. При этом контактная линия каждой вставки с забоем будет в форме окружности, причем полутороидальная поверхность рабочей головки 2 каждой вставки создает ударные волны, которые, суммируясь с ударными волнами от смежных вставок, производят эффективное разрушение забоя скважины. Повышению эффективности работы вставки способствует и выполнение внутренней поверхности рабочей головки 2 с клиновидными выступами 4, обеспечивающими дополнительное разрушение или ослабление участков забоя внутри кольцевой поверхности рабочей головки 2. Этому способствует также и эффективное удаление подаваемым по каналу 7 очистным агентом разрушенной в полости рабочей головки 2 породы в момент отрыва ее от забоя до нанесения следующего удара. Этот эффект усиливается благодаря выполнению каналов 7 с винтовыми пазами 8 на их боковой поверхности, особенно при совмещении угла наклона выступов 4 с направлением винтовых пазов 8. Наиболее эффективно порода разрушается при расположении внутренних концов клиновидных выступов 4 со смещением относительно оси хвостовика 1.

Таким образом, использование предложенной твердосплавной вставки благодаря выполнению ее с клиновидными выступами 4 на внутренней поверхности рабочей головки 2, исключению концентраторов напряжений на торце рабочей головки 2 и своевременному удалению шлама из под рабочей головки 2 очистным агентом позволяет значительно снизить энергоемкость процесса разрушения породы и повысить производительность бурового инструмента.

Изобретение относится к буровому инструменту, а именно к твердосплавным вставкам для армировки буровых долот и коронок, преимущественно для ударного и ударно-вращательного способов бурения. Твердосплавная вставка содержит полый цилиндрический хвостовик и рабочую головку с торцом в виде полутора. На внутренней поверхности рабочей головки выполнены клиновидные выступы, расположенные под острым углом к диаметральной плоскости рабочей головки. Вершины клиновидных выступов в поперечном сечении имеют закругленную форму. Технический результат заключается в повышении эффективности работы породоразрушающей вставки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Твердосплавная вставка, содержащая полый цилиндрический хвостовик и рабочую головку с торцом в виде полутора, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности рабочей головки выполнены клиновидные выступы, расположенные под острым углом к диаметральной плоскости рабочей головки, при этом вершины клиновидных выступов в поперечном сечении имеют закругленную форму.

2. Твердосплавная вставка по п.1, отличающаяся тем, что осевой канал хвостовика вставки выполнен с винтовыми пазами на боковой поверхности канала.