АЛМАЗНЫЙ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2019 года по МПК E21B10/48 

Изобретение относится к средствам проводки скважин, а именно к породоразрушающим инструментам для бурения горных пород.

Известна бурильная головка, содержащая корпус, алмазоносную матрицу с кольцевыми канавками на торце, промывочные отверстия, выходящие в торец матрицы. Инструмент для бурения скважин. «Недра» М., 1981.

Недостатки бурильной головки, неразвитая промывочная система охлаждения матрицы и выноса шлама.

Прототип изобретения - алмазный породоразрушающий инструмент, содержащий корпус, прикрепленную к нему алмазоносную матрицу с кольцевыми канавками на торце, ограниченную промывочными пазами секторами, продольные отверстия, выходящие в торец матрицы. Патент Республики Казахстан №28042, кл. Е21В 10/28, 2013.

В конструкции выбранного прототипа энергозатратно разрушение образовавшихся гребешков горных пород в кольцевых канавках, присутствует подпор промывочной жидкости под торцом матрицы, сопровождающийся ростом значений осевой нагрузки на инструмент и недостаточное охлаждение периферии матрицы и выноса шлама, что создают технологические трудности работе алмазного породоразрушающего инструмента.

Задача изобретения - улучшение забойных условий работы алмазного породоразрушающего инструмента.

Технический результат-снижение энергозатрат процесса бурения скважин и значений осевой нагрузки на инструмент, повышение его ресурсных возможностей.

Результат достигается тем, что в алмазном породоразрушающем инструменте, содержащем корпус, прикрепленную к нему алмазоносную матрицу с кольцевыми канавками на торце, ограниченную промывочными пазами сектора, продольные отверстия, выходящие в торец матрицы, согласно изобретению промывочные пазы разделены перегородками не меньшей их высоты на ширину матрицы, продольные отверстия проведены выходящими в торец матрицы с тыльной стороны перегородки и гидравлически связаны с кольцевыми канавками, при этом связка продольных отверстий и кольцевых канавок между секторами, чередуясь, смещены по горизонтали, на дне и боковых стенках кольцевых канавок выполнены проточки параллельно последним, простирающиеся до промывочных пазов противоположно вращению инструмента.

Совокупностью отличительных признаков изобретения промывочные пазы разделены перегородками не меньшей их высоты на ширину матрицы, продольные отверстия проведены выходящими в торец матрицы с тыльной стороны перегородки, и гидравлически связаны с кольцевыми канавками, и их связка между секторами, чередуясь, смещены по горизонтали, обеспечиваются разделение потоков подачи промывочной жидкости и выноса шлама, направленное, опережающее разрушение горных пород потоком подачи промывочной жидкости сохранением его потенциальной энергии, объемное, внутреннее охлаждение матрицы породоразрушающего инструмента, снижение трении между разрушаемой горной породой и стенками кольцевых канавок, отсюда износа последних.

Отличительные признаки: на дне и боковых стенках кольцевых канавок выполнены проточки параллельно последним, простирающиеся до промывочных пазов противоположно вращению инструмента, происходит формирование в проточках дополнительных потоков промывочной жидкости, направленных на объемное разрушение гребешков горных пород в кольцевых канавках матрицы в горизонтальной плоскости, выноса шлама, исключением подпорки промывочной жидкости под торцом матрицы, чем достигается повышение эффективности работы инструмента.

Признаки изобретения имеют причинно-следственную связи, совокупно обеспечивают достижение задачи изобретения и технических результатов.

На фиг. 1 изображен торец матрицы алмазного породоразрушающего инструмента, на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1.

Алмазный породоразрушающий инструмент содержит корпус (не показан), прикрепленную к нему алмазоносную матрицу 1 с кольцевыми канавками 2 на торце, ограниченную промывочными пазами 3 на секторы, продольные отверстия 4.

Промывочные пазы 3 разделены перегородками 5, продольные отверстия 4 проведены выходящими в торец матрицы 1 с тыльной стороны перегородки 5, и гидравлически связаны с кольцевыми канавками 2, на дне и боковых стенках последних выполнены проточки 6 и 7, параллельно простирающиеся до промывочных пазов противоположно вращению инструмента.

Алмазный породоразрушающий инструмент работает следующим образом. Началом процесса бурения скважин вращением породоразрушающего инструмента и подачей промывочной жидкости по продольным отверстиям 4, с тыльной стороны перегородки 5, потоки промывочной жидкости направленно попадают под торец матрицы 1, образованием опережающей зоны предразрушения, где часть потока промывочной жидкости, охлаждая торец матрицы 1 и вынося шлам по кольцевым канавкам 2, направляется в промывочные пазы 3 противоположно вращению инструмента, другая часть потока, охлаждая периферии матрицы 2 с тыльной стороны перегородки 5, также выносит шлам в промывочные пазы 3. При этом наличием перегородки 5 обеспечивается разделение потоков подачи промывочной жидкости по отверстиям 4 и выноса шлама по промывочным пазам 3.

При вращении породоразрушающего инструмента и движении промывочной жидкости в проточках 6 и 7 на дне и боковых стенках кольцевых канавок 2 формируются дополнительные потоки промывочной жидкости, направленные на объемное разрушения гребешков горных пород в кольцевых канавках 2, снижением трения между ними, исключающие возможности появления подпорки промывочной жидкости под торцом матрицы 1.

В соответствии с изложенной формулой изобретения была разработана конструкторско-технологическая документация и изготовлены опытные образцы алмазного породоразрушающего инструмента со стандартным диаметром 95,6 м в повариантном исполнении: для бурения скважин с отбором керна и сплошным забоем.

Производственные испытания опытных образцов алмазных породоразрушающих инструментов бурением скважин в твердых и крепких горных породах 9 и 10 категории по буримости показали, что в сопоставимых геологических условиях по основным показателям процесса бурения скважин, как энергозатраты, механическая скорость, ресурсы, они имеют заметное преимущество против серийных, оснащенных более высокосортными алмазами.

Изобретение относится к средствам проводки скважин, а именно к породоразрушающим инструментам для бурения горных пород. Технический результат заключается в снижении энергозатрат процесса бурения скважин и значений осевой нагрузки на инструмент, в повышении его ресурсных возможностей. Алмазный породоразрушающий инструмент содержит корпус, прикрепленную к нему алмазоносную матрицу с кольцевыми канавками на торце, ограниченную промывочными пазами на сектора, продольные отверстия, выходящие в торец матрицы. Промывочные пазы разделены перегородками не меньшей их высоты на ширину матрицы. Продольные отверстия проведены выходящими в торец матрицы с тыльной стороны перегородки и гидравлически связаны с кольцевыми канавками. Связка продольных отверстий и кольцевых канавок между секторами, чередуясь, смещена по горизонтали. На дне и боковых стенках кольцевых канавок выполнены проточки, параллельно последним простирающиеся до промывочных пазов противоположно вращению инструмента. 2 ил.

Алмазный породоразрушающий инструмент, содержащий корпус, прикрепленную к нему алмазоносную матрицу с кольцевыми канавками на торце, ограниченную промывочными пазами на сектора, продольные отверстия, выходящие в торец матрицы, отличающийся тем, что промывочные пазы разделены перегородками не меньшей их высоты на ширину матрицы, продольные отверстия проведены выходящими в торец матрицы с тыльной стороны перегородки и гидравлически связаны с кольцевыми канавками, при этом связка продольных отверстий и кольцевых канавок между секторами, чередуясь, смещена по горизонтали, на дне и боковых стенках кольцевых канавок выполнены проточки, параллельно последним простирающиеся до промывочных пазов противоположно вращению инструмента.