Буровой породоразрушающий инструмент Советский патент 1992 года по МПК E21B10/46 

Изобретение относится к области буро- иой техники и касается буровых долот и коронок, оснащенных алмазно-твердосплавными пластинами.

Известен буровой породоразрушаю- щий инструмент, содержащий корпус с про- мыоочными каналами, закрепленные на рабочем торце корпуса резцы, повернутые в горизонтальной плоскости относительно радиуса и оснащенные алмазно-твердосплавными пластинами. Резцы распределены несимметрично, что приводит к возможности смещения центра вращения инструмента от оси скважины и образованию неперекрытых участков забоя. Такое смещение наблюдается при установке возле центра одного или двух резцов, а при смещении центра вращения в сторону между резцами диаметр керна, образующегося в центральной части породоразрушающего инструмента,увеличивается.

Резцы разрушают меньший объем породы на забое, и в первоначальный момент снижается энергоемкость процесса бурения, но затем на увеличенном выступе керна происходит зависание корпуса инструмента, что ведет к снижению механической скорости и прекращению процесса бурения. Кроме того, установка режущих элементов с переменной высотой, уменьшающейся в сторону, противоположную направлению вращения, приводит к неравномерному распределению действующих при разрушении забоя нагрузок на режущие элементы, что также способствует смещению центра вращения инструмента, возникновению вибраций, снижению ресурса и общей эффективности процесса бурения.

Цель изобретения - повышение скорости бурения и ресурса инструмента путем предотвращения смещения центра ардще- ния инструмента и снижения ьибрацип. ,

Поставленная цель достигается тем, что в буровом породорэзрушаю . дзм инструменте, содержащем корпус с промывочными каналами, закрепленные на рабочем торце корпуса резцы, повернутые в горизонтальной плоскости относительно радиуса и оснащенные алмазно-твердосплавными пластинами, резцы на рабочем торце расположены концентрическими рядами и равномерно распределены по окружности в каждом ряду, а количество резцов в каждом ряду не менее трех, причем по радиусу инструмента резцы расположены с чередованием через ряд и в первом от центра рабочего торца ряду резцы повернуты в сторону вращения инструмента, а в каждом последующем - против вращения,

при этом угол в каждом ряду увеличивается

в направлении к периферии рабочего торца.

На фиг.1 изображен буровой породоразрушающий инструмент, общий вид; па

фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. А -схема расположения резцов.

Буровой породоразрушающий инструмент содержит корпус 1 с промывочными

0 каналами 2, связанными с центральным каналом 3. На рабочем торце 4 корпуса закреплены резцы 5, выполненные в виде державок 6 с алмазно-твердосплавными пластинами 7. Держапки G закреплены в

5 гнездах корпуса 1 с помощью штифтов, пайки и сварки. Резцы 5 повернуты в горизонтальной плоскости относительно радиуса К на угол а , размещены на рабочем торце 4 концентрическими рядами Di, Da и Оз, рао0 номерно распределены по окружности в каждом ряду в количестве не менее трех резцов. По радиусу R инструмента резцы расположены с чередованием через ряд, т. е. на одном радиусе R расположены резцы

5 5 первого ряда Di, и третьего Оз, а резцы 5 второго ряда Da размещены в средней части между резцами рядов Di и Оз.

В первом от центра рабочего торца ряду DI резцы 5 повернуты в горизонтальной

0 плоскости относительно радиуса в сторону . направления вращения инструмента (стрелка В) на угол а . Диапазон углов и поворота составляет 2-5°. Резцы 5 каждого последующего ряда Da, Оз.,. повернуты про5 тив вращения на углы о, ОД . Причем угол а в каждом ряду увеличивается в направлении к периферии рабочего торца 4. Гак.сгг составляет 4-6°, а угол аз 6-25°. Выбор величины углов а. определяется необходи0 мостыо более благоприятного распределения нагрузок на режущие элементы и регулирования их уровня с целью снижения вибраций.

Породоразрушающий инструментрабо5 тает следующим образом.

При вращении бурового пала и создании осевого усилия на забой скважины долото или коронка своими резцами 5 внедряется в породу, разрушая ее, Буровой

0 шлам выносится в затрубное пространство. Благодаря тому, что резцы 5 равномерно расположены по окружности каждого концентрического ряда, обеспечивается симметрия всей конструкции инструмента и отдельных ее частей относительно оси вращения 8, а также симметрия возникающих на резцах усилий сил резания. Вследствие этого при бурении вибраций не возникает, режущий алмазный слой алмазно-тпсрдосп5

лавиых пластин 7 не подвергается интенсивному износу, скорость бурения и ресурс увеличиваются. Установка резися 5 по радиусу с чередованием через ряд позволяет создать аффект самоцентриропа- пия инструмента, что обеспечивает устранение воротников и ведет к увеличению ресурса и механической скорости Суре- ния,

Наклон резцов 5 в разных г .онцен гриме- ских рядах на различные угли «с увеличением их от центра к периферии позволяет увеличить режущую способность алмазно-твердосплавных пластин 7, Породоразрушающий инструмент повыша- ет стабильность работы, уменьшает виСра- ции и исключает искриолеиие ствола скважины.

Формула изобретения Буровой породоразрушающип ипстру- мент, содержащий корпус с промывочными

каналами, закрепленные на рабочем торце корпуса резцы, повернутые в горизонтальной плоскости относительно радиуса и оснащенные алмазно-твердосплавными пластинами, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости бурения и ресурса инструмента путем предотвращения смещения центра вращения инструмента и снижения либрации, резцы на рабочем торце расположены концентрическими ррдами и равномерно распределены по окружности и клждом ряду, а количество резцов о каждом ряду не менее трех, причем по радиусу инструмента резцы расположены с чередованием через ряд и о первом от центра рабочего торца ряду резцы повернуты о сторону вращения инструмента, а в каждом последующем ряду - против вращения, при этом угол поворота п каждом последующем ряду увеличивается в направлении к периферии рабочего торца.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к породорэзрушающему инструменту для бурения скважин. Целью изобретения является повышение скорости бурения и ресурса инструмента путем предотвращения смешения центра вращения инструмента и снижения вибраций. Породо- разрушающий инструмент содержит корпус 1 с резцами 5, расположенными на его рабочем торце. Резцы 5 размещены концентрическими рядами и равномерно распределены по окружностям в количестве не менее трех в каждом ряду с шахматной симметрией. Резцы 5 повернуты в горизонтальной плоскости относительно радиуса инструмента на различные в каждом ряду углы поворота с увеличением угла в направлении к периферии рабочего торца. Конструкция инструмента позволяет повысить стабильность работы инструмента, уменьшает вибрации и снижает искривление ствола скважины, 4 ил. ел с VI о VI V ю

ВибА

5-5

Фиг.З

д

4

ФигМ

«.