Породоразрушающая вставка Советский патент 1984 года по МПК E21B10/46 

1 Изобретение относится к буровой технике, а именно к породоразрушающему.инструменту, и может быть использовано при бурении скважин в условиях часто перемежающихся мягких и крепких пород. Известна вставка для породоразрушающего инструмента, состоящая из твердосплавного и алмазного слоев, «при этом твердосплавный слой в 8-12 раз превосходит по твердости матричный материал, в котором находятся алмазы Гн . Недостатком этой вставки является низкая эффективность ее работы в породоразрушающем инструменте при бурении твердых и перемежакщихся пород. Попадая в твердые породы, передний твердосплавный слой вставки как и в предыдущем случае образует с поверхностью породы непрерыв ньй контакт, в результате чего он подвержен аномальному износу. В сил того, что материал матрицы алмазоносного слоя меньше по износостойкости в 8-10 раз твердосплавного слоя, то он подвергается более интенсивному износу, чем в случае, если бы твердосплавный слой защищал его. Как и в первом случае, при бурении в твердых породах вставка быстро изнашивается и коронка снимается с работы, не исчерпав заложенного Б него .ресурса. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является породоразрущанщая вставка, содержащая материал матрицы и алмазы, образующие несколько смежных рабочих слоев с различной концентра цией алмазов 2 . Недостатком известной вставки яв ляется низкая производительность при бурении в твердых малоабразивны породах из-за значительной контактной поверхности твердосплавного сло с породой, затрудняющей очистку забоя от шлама к охлаждение рабочих кромок, Цель изобретения - повышение про изводительности вставки. Цель достигается тем, что в породоразрушающей вставке, состоящей из материала матрицы и алмазов,образующих несколько смежных рабочих слоев с различной концентрацией алмазов, концентрации алмазов передне го Kf, и заднего Kj по ходу вращения рабочих слоев выбраны в соответст110ВИИ с соотношением Kf,:K 1,55-1,85, а толщина каждого рабочего слоя Б определяется по формуле е, ь -п где К- - концентрация алмазов в i-OM слое, %; dfp - средний размер алмазоносной гранулы, мм; K.JJ - концентрация алмазов в переднем рабочем слое, %. На фиг. 1 изображена вставка, общий вид; на фиг, 2 - схема расположения вставок на торце буровой коронки. Вставка 1 состоит из трех слоев ID II, in, концентрация алмазов в . которых соответственно равна К;, К„, Kj, а толщина слоев - S , Bj s з Может быть и большее количество слоев. Вставка в коронке работает следующим образом. При помощи резьбы, расположенной на корпусе 2, коронка закреплена в колонковой трубе (не показана), которая посредством привода станка через штанги приводится во вращение. Закрепленные поверхностью А в пазах на торце корпуса вставки 1 вступают в контакт с породой поверхностью Б и разрушают ее, В процессе бурения перемежающихся по твердости пород все слои вставки, состоящие из алмазов и матричного материала, принимают активное участие в разрушении породы, Между поверхностями алмазосодержащих слоев и поверхностью породы создается прерывистый контакт. Вызвано э-то тем, что поверхность вставки соприкасается с поверхностью породы через выступающие из материала матрицы алмазы. Это вызывает по сравнению с прототипом улучшение условий промывки за счет возможности прохождения жидкости и частиц шла- ма в зазорах межд,у алмазами. В то же время инценсивность изнашивания слоев вставки в зависимости от концентрации будет различна (при малой концентрации - больше и наоборот) , Расположение алмазных слоев предпочтительно в порядке убывания величины концентрации в них. Пери 1Й слой I, имеющий наибольшую концентрацию и, следовательно, наиболь щую износостойкость, принимает на

ПОРОДОРАЗРУШАЮЩАЯ BCtABKA, состоящая из мате{жала матрицы и aJiMaaoB, обраэунздих несколько смежных рабочих слоев с различной концентрацией алмазов, отличающаяся тем# что, с целью повьппекия ее производительности, концентрации алмазов переднего К., и заднего К по ходу вращения рабочих слоев выбраны в соответствии с отношением К « 1,55-1,85, а толщина каждого рабочего слоя 6- определяется по формуле . 3 l/ .4U,J , п где К - концентрация алмазов в i-OM слое, %; dpp - средний размер алмазоносной гранулы, мм; Кр - концентрация алмазов в переднем рабочем слое, %.