Коронка для ударно-вращательного бурения Советский патент 1984 года по МПК E21B10/48 E21B10/36 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту для бурения скважин, а более конкретно к коронкам, армированным твердосплавными вставками и предназначенным для бурения разведочных скважин ударно-вращательным способом в крепких породах. Известна коронка для бурения разведочных скважин ударно-вращательным способом, включающая корпус, рабочий торец которого армирован, скважино-кернообразующие и центральные резцы, последние из которых установлены с опережением по высоте относительно первых 1. Недостатком такой коронки, особенно при бурении в крепких породах, является высокий износ периферийных и кернообразующих вставок при вращении в промежутках времени между ударами, гак как сила прижатия их к забою неизменна и определяется осевой нагрузкой. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является коронка для ударно-вращательного бурения, включающая корпус, рабочий торец которого разделен пазами для очистного агента на секторы, армированные периферийными, центральными и кернообразующими щтырями 2. Недостатком известной коронки является повыщенный износ периферийных и кернообразующих щтырей в связи с тем, что они кроме разрущения забоя участвуют также и в калибровке стенок скважины и керна. Все это снижает стойкость коронки в целом. Цель изобретения - повыщение эксплуатационной стойкости коронки. Эта цель достигается тем, что в коронке для ударно-вращательного бурения, включающей корпус, рабочий торец которого разделен пазами для очистного агента на секторы, армированные периферийными, центральными и кернообразующими штырями, центральные штыри установлены в задней части каждого сектора, диаметр их в 1,5-2,0 раза больше диаметра периферийных и кернообразующих щтырей, а рабочая головка их выполнена со скосом 15-30° в сторону вращения. На фиг. 1 изображена буровая коронка со стороны рабочего торца; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1. Коронка включает корпус 1, периферийные 2, кернообразующие 3, центральные 4 щтыри, продувочные пазы 5 и секторы 6. Периферийные щтыри 2 расположены от кернообразующих 3 на расстоянии, превышающем диаметр щтырей. Количество секторов 6 и щтырей 2-4 зависит от диаметра щтырей и коронки. Количество центральных штырей 4 соответствует количеству секторов коронки. Эти штыри расположены в конце каждого сектора по ходу вращения в середине кольцевого торца коронки. Они имеют в 1,5 - 2 раза больший диаметр, выступают над остальными щтырями на 1-5 мм (фиг. 2) и имеют скос 15-30° в сторону вращения коронки и радиус при вершине, исключающий их поломку. Первыщение центральных щтырей 4 над остальными определяется свойствами буримых пород и диаметром кернообразующих и периферийных щтырей 2 и 3. Величина последних определяет глубину разрущения породы и величину угла воронки разрущения. Для исключения трения указанных штырей о породу между ударами, опережение центральных щтырей должно обеспечить при повороте подъем периферийных и кернообразующих штьфей на величину их внедрения в породу при ударе. Глубина внедрения сферических штырей (как показали исследования) в зависимости от свойств породы и их диаметра колеблется в пределах 1-5 мм. Диаметр центральных штырей 4 должен быть таким, чтобы обеспечить при внедрении его в породу размер зоны упругой деформации, охватывающей периферийные и кернообразующие штыри 2-3. Этим обеспечивается уменьшение энергоемкости разрущения породы и, как следствие, увеличение скорости бурения. Для обеспечения указанного необходимо, чтобы диаметр центральных щтырей был в 1,5-2 раза больше остальных. Угол наклона переднего скоса центральных щтырей 4, для обеспечения минимальных сил трения, должен быть равным углу скоса воронок разрушения, который в зависимости от свойств разбуриваемых пород составляет 15-30°С. Работа коронки осуществляется следующим образом. В момент приложения ударной нагрузки рабочие части всех щтырей внедряются в породу. При этом центральные штыри 4 внедряются более глубоко, так как в начальный момент внедрения на ни-х приходится практически вся энергия удара. Между периферийными 2 и кернообразующими 3 щтырями остаются неразрушенные участки породы, размеры которых зависят от параметров удара и физико-механических свойств буримых пород. Центральные штыри 4, имея скос в сторону вращения коронки, при повороте в промежутках между ударами как бы «наезжают на указанные участки породы, поднимая при этом периферийные 2 и кернообразующие 3 щтыри из образованных ими лунок разрушения и исключая тем самым их трение о породу. Следуюший удар происходит, тогдакогда центральные штыри 4 находятся на гребне неразрушенного участка. Осевая нагрузка при этом увеличивается за счет подъема коронки и сжатия элементов бурового снаряда, что благоприятно сказывается на разрушении центральных участков забоя штырями. Эффективность разрушения . указанных участков увеличивается

кроме тогр, за счет образования дополнительных плоскостей обнажения и микротрещин от предыдущих ударов.

Применение предложенной коронки позволит эффективно бурить скважины ударновращательным способом в крепких породах

за счет повышения стойкости в сравнении с базовым объектом, увеличения длины рейса, сокращения затрат времени на спуско-подъемные операции. Стойкость предлагаемой коронки по предварительным испытаниям на 30-40% выше стойкости базовой коронки.

КОРОНКА ДЛЯ УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ, включающая корпус, рабочий торец которого разделен пазами для очистного агента на секторы, армированные периферийными, центральными и кернообразующими штырйми, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее эксплуатационной стойкости, центральные штыри установлены в задней части каждого сектора, диаметр их в 1,5-2,0 раза больше диаметра периферийных и кернообразуюших штырей, а рабочая головка их выполнена со скосом 15-30° в сторону враш,ения. (Л ;о со сх со

ВидА

Фиг.2