Буровое одношарошечное долото Советский патент 1984 года по МПК E21B10/16 

1111 Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к одношарошечным буровым долотам. Известно буровое шарошечное долото, включающее корпус с наклонной цапфой, на которой посредством запорного пальца установлена коническая шарошка, армированная твердосплавными зубками со сферической рабочей головкой . Основным недостатком данного доло- 1 та является то, что коническая шарошка имеет значительно меньшие размеры, чем диаметр скважины, поэтому в процессе работы долота шарошка перекатывается вокруг оси скважины. Это 1 чет за собой уменьшение устойчивости волота и возникновение поперечных Kcut лебаний шарсмики, что снижает эффективность работы долота, что усугубляется малой вооруженностью долота и малым 2 ресурсом работы опоры. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому: результату является буровое одношарошечное долото, содержащее корпус с на клонной цапфой и установленную на ней сферическую Шарошку с центром на пересечении осей долота и цапфы, осна щенную вставками с рабочими головками, режущая кромка которых образована двумя поверхностями, одна из которых, ориентированная в сторону вращения корпуса, выпуклая. Использование сферической шарощки позволяет увеличить во оруженность и мощность опоры и обеспечивает плавную, без больших динамических ударов работу шарошки 2j . Однако применяемые для вооружения шарошки вставки цилиндрической формы с указанной рабочей головкой не обеспёчивают эффективной работы долота из-за резкого снижения механической скорости бурения даже при небольшом износе твердосплавных вставок и невозможности обеспечения достаточно полного перекрытия забоя вставками цилиндрической формы, заз-оры между которыми, исходя из условия технологичности изготовления, должны быть не менее диаметра хвостовика вставок. Цель изобретения - повьш1ение эффективности работы долота путем исключения непоражаемых участков забоя, обеспечения самозатачивания режущей кромки и лучшего удаления разрушенной породы. . 9 Цель достигается тем, что в буровом одношарошечном долоте, содержащем корпус с наклонной цапфой и установленную на ней сферическую шарошку с центром на пересечении осей долота и цапфы, оснащенную вставками с рабочими головками, режущая кромка которых образована двумя поверхностями, одна из. крторых ориентированная в сторону вращения корпуса, выпуклая, режущая кромка вставок выполнена по радиусу Rt, связанному с радиусом долота Rg соотношением Ь/р 0,9-1,1, а длина ее L связана с Rg соотношением / ,58. При этом другая поверхность рабочей головки вставки, ориентированная в сторону, противополсясную вращению корпуса, имеет вогнутую форму. На фиг. 1 изображен общий вид долота с продольной схемой размещения вставок на фиг. 2 - вставка, вид сбоку, на фиг. 3 - то же, план; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 2 на жг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 2f ка фиг. 6 - схема размещения вставок на шарошке. Буровое долото включает корпус 1 и сферическую шарошку 2, армированную тве15досплавными вставками 3, которые в зависимости от свойств разбуриваемых пород могут устанавливаться под различными углами к продольной оси шарошки. Режущая кромка 4 рабочей головки 5 вставки 3 образов на двумя поверхностями: выпуклой 6, ориентированной в сторону вращения корпуса 1, и вогнутой 7. Заостренная выпукло-вогнутая кромка 4 может быть образована по разному, например пересечением двух торов, имеющих одну ось. При этом радиус на вогнутой поверхности Rj меньше ради-, уса RJ поверхности тора на выпуклой стороне. При необходимости на вогнутой стороне могут быть размещены поперечные ребра жесткости. Длина Li режущей кромки составляет (0,380|58)Rg, а радиус ее Rj равен 0,91,1, радиуса долота Rg. Основание 8 вставки 3 может иметь различную форму, обеспечивающую надежное ее .закрепление в теле шарошки 2 любым известным способом - пайкой, завальцовкой, заливкой твердеющим материалом, и т.д. Угол наклона вставок 3 относительно радиуса шарошки 2 выбирается

из условия обеспечения наилучшего самозатачивания режущей кромки во время бурения.

На фиг. 2-6 показан вариант с плоким основанием и боковыми плоскими гранями, выполненными со скосом под острым углом об в сторону рабочей породоразрушающей кромки. Короткие торщ. вставки могут иметь плоскую или цилиндрическую поверхность (на фиг. 3 показано пунктиром).

Фрезерованный паз - гнездо также выполняется различной формы, ответной форме вставки 3, например с таким же углом ct . , .

Величина угла заострения режущей кромки А выбирается с учетом прочностных свойств разбуриваемых пород, величины трения и эффективности резания,

Предлагаемая выпукло-вогнутая форма обеспечивает легкий и интенсивный сход стружки породы по вогнуто поверхности, а выпуклая обратная поверхность обеспечивает максимальную прочность режущего клина (например, по сравнению с обратной плоской поверхностью) .

Выполнение радиуса режущей кромки RK равным 0,9-1,1 радиуса долота Rj обусловленно допусками на изготовление вставок и самого долота и кинематикой работы одношарошечного долота, при которой во время вращения щарошки 2 вставки 3 осуществля

«от сложное планетарное пространствен ное перемещение по поверхности сферы диаметром, равным диаметру долота.

Выполнение радиуса режущей кр.омки 4 меньше 0,9 Rg ведет к образованию неперекрытых зон на забое, так . как в зтом случае уменьшается контактная поверхность вставок с забоем, а при выполнении режущей кромки с радиусом, больше 1,1 Rg, ухудшается вписываейость шарошки в заданный диаметр, причем в этом случае в работе участвуют только концевые участки режущей кромки 4.

Выбор длины LI режущей кромки 4, равной 0,38-0,58, позволяет резко увеличить перекрытие забоя, исключив непоражаемые участки, ширина которых определяется величиной зазора между вставками. Ликвидащ1я непоражаемых участков на забое обеспечивает повьш1ение механической скорости бурения.

Таким образом, применение вставок предлагаемой формы для вооружения одношарошечных долот позволяет повысить эффективность работы последних за счет самозатачивания режущей кроМКи, минимального темпа прироста контактной поверхности при абразивном износе вставок, лучшего удаления разрушенной породы по вогнутой поверхности и исключения непоражаемых участков на забое .

фиг 6

1. БУРОВОЕ ОДНОШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО, содержащее корпус с наклонной цапфой и установленную на ней сферическую шарошку с центром на пересечении осей долота и цапфы, оснащенную вставками с рабочими головками, кромка которых образована двумя поверхностями, одна из которых, ориентированная в сторону вращения - выпуклая, отличающеес я тем, что, с целью повьпиения его эффективности в работе путем исключения непоражаемых участков забоя, режущая кромка вставок выполнена по радиусу RI,, связанному с радиусом долота Pvg соотношением Ь рд 0,9-1,1, а длцна ее Lr связана с Rg соотношением Уи 0,38-0,58. 2. Долото по п. 1, отличающееся тем, что, с целью самозатачивания режущей кромки и лучшего удаления разрушенной породы, другая (О поверхность рабочей головки вставки, ориентированная в сторону, противоположную вращению корпуса, имеет вогнутую форму. Jib Nj ;0