Буровое шарошечное долото Советский патент 1992 года по МПК E21B10/50 

Изобретение относится к породоразру шающему инструменту, а именно к буровым долотам шарошечного типа.

Известно шарошечное долото, у которого обратный конус шарошки армирован твердосплавными зубками, которые необходимы для улучшения калибровки ствола скважины.

Недостатком данного изобретения является то, что твердосплавные зубки расположены заподлицо с поверхностью обратного конуса шарошки. Такое расположение зубков исключает возможность образования обнаженных режущих кромок и ухудшает калибровку ствола скважины При работе.

Наиболее близким к предлагаемому является шарошечное долото, у которого твердосплавн е зубки на обратном конусе шарошки выступают на некоторую величину. Такое расположение зубков позволяет иметь несколько обнаженных режущих кромок.

Однако при работе долота на забое наблюдается значительное количество сколотых зубков на обратном криусе шарошки. Связано это с тем, что на выступающей части зубков в процессе бурения под воздействием ударных нагрузок появляются сколы и трещины, так как выступающая часть зубка не защищена телом шарошки.

Цель изобретения - повышение долговечности долота за счет более высокой прочности калибрующих зубков.

Указанная цель достигается тем, что узел обнажения зубков выполнен в виде кольцевой полости, расположенном на обратном конусе от точки пересечения зубка с наружной поверхностью конуса в сторону вращения шарошки под углом у к поверхности конуса, определяемым из выражения

у arctg 0,1 - ,

где I - длина зубка;

S - расстояние от края полости до оси зубка:

0,1 - коэффициент прочности крепления зубка,/

причем, ось симметрии полости расположена перпендикулярно образующей обратного конуса.Наклонные цилиндрические пазы делаются с целью увеличения обнаженных режущих кромок цилиндрических твердосплавных зубков, которые в значительной степени улучшают калибровку стенок скважины и с целью увеличения прочности их крепления. Выполнены цилиндрические пазы с наклоном в направлении, перпендикулярном образующей обратного конуса, развернутого на угол to. Пазы наклонены к оси зубка под углом у.

Угловая координата to для центровой окружности, на которой расположены твердосплавные зубки, определяется известным способом.

Угол у и смещение 5 оси цилиндрических пазов относительно оси твердосплавного зубка должны обеспечивать обнажение граней зубка с таким расчетом, чтобы обнажение зубка со стороны соприкосновения со стенкой скважины был максимально возможным (0,5 - 3 мм), в зависимости от диаметра зубка, а с противоположной cTOpoHiii - минимальным (О - 1 мм). Это условие достигается наклоном пазов, угол наклона рассчитывается по указанной формуле,

В шарошечных долотах на обратных конусах шарошек для калибровки стенок скважины применяются в основном трудносплавные зубки, имеющие цилиндрическую форму с плоской рабочей поверхностью формы Г54 ГОСТ 8,80-75.

Величина 6 Я + (0-2)мм, где R-радиус зубка.

Для определения зависимости

у arctg 0,1 - проведены следующие

о .

расчеты. Основным условием при расчете было такое требование, чтобы при определении угла у величина одностороннего обнажения (обозначим ее условно К) не должна превышать 0,5 - 3 мм, причем величина обнажения зубка должна увеличиваться с увеличением диаметра и высоты зубка. Из ГОСТ 880-75 были использованы основные размеры зубков: длина ) и радиус R. Затем определялась величина s,, причем пределы были увеличены до ±2 мм, и в дальнейшем по величине s определялся угол у. Наиболее приемлемые углы у получаются при использовании величины s, у которой предел колеблется 0-2 мм, т. е. s R +(0...2). В этом пределе угол у 4,7 11°. При использовании предела от О до -2 - угол у 11 - 76°, что не приемлемо.

Аналогичный расчет произведен для определения величины К, при этом использовались величины угла у .Величина К наиболее приемлема при использовании

предела 0-2 мм. Величина обнажения зубка К изменяется 0,4 - 1,6 мм в зависимости от его диаметра, что вполне приемлемо и подтверждается экспериментальными работами.

При расчете угла у использован коэффициент 0,1, который наиболее приемлем. При использовании коэффициента 0,2 угол у увеличивается вдвое и резко увеличивается величина обнажения зубка К,

что в значительной степени повлияет на надежность крепления зубка; при использовании коэффициента, равного 0,05, обнажение зубка настолько уменьшается, что теряется эффективность использования.

Длина полости должна иметь такую величину, чтобы при размещении скважинообразующих зубков, дне этих зубков должно, отстоять от края полости на 1 - 1,5 мм. В противном случае произойдет ослабление

крепления скважинообразующих зубков. При шахматном порядке расположения их относительно калибрующих зубков длина полости ограничивается пространством между двумя скважинообразующими зубкамй.

На фиг. 1 изображена шарошка долота; на фиг. 2 -вид А на фиг. 1; на фиг. 3-сечение Б-Б на фиг. 2.

Буровое шарошечное долото состоит из

шарошек 1 и лап 2. Шарошке 1 на обратном конусе 3 расположены твердосплавные зубки 4, которые находятся в пазах 5. Цилиндрические пазы 5 развернуты относительно оси 6 шарошки на величину угловой

координаты to. Ось цилиндрического паза 5 перпендикулярна образующей обратного конуса.

Кроме того, пазы 5 наклонены к оси твердосплавного зубка, под углом у. Ось

зубка смещена от края паза на величину s R + (О - 2) мм, где R - радиус зубка; 1о смещение осей шарошки и долота.

Долото работает следующим образом. Шарошки перекатываются по забою, в

процессе вращения долота, разрушают породу, формируя скважину. При этом калибрующие зубки, расположенные в кольцевой полости, способствуют интенсивному формированию стенок скважины, за счетдополнительных режущих кромок. При этом зубки, надежно удерживаются при работе. Наличие дополнительной полости снижает моментоемкость шарошек, исключая торможение ее за счет уменьшения площади со

Изобретение относится к породоразру- шающему инструменту, а именно к буровым долотам шарошечного типа, и позволяет повысить долговечность долота за счет более высокой стойкости калибрующих зубков. Это достигается тем, что вокруг зубков 4 выполнены полости 5 под углом у к наружной поверхности обратного корпуса 3,определяемым из выражения у = arctg 0,1 l/s, где I - ,длина зуба; s - расстояние от начала полости до оси зубка; 0,1 - коэффициент прочности крепления зубка 4. Наклонные полости 6 при работе долота обнажают режущие кромки зубков 4 без ослабления степени его крепления. 3 ил.