Комбинированная буровая коронка Советский патент 1992 года по МПК E21B10/48 

Изобретение относится к горной промышленности, а в частности к породоразру- шающему инструменту с алмазным вооружением для вращательного бурения.

Известна буровая коронка с подвижными и неподвижными секторами, оснащенная пооодоразрушающими элементами различном твердости, Недостатком этой коронки является сложность в изготовлении, неравномерное распределение тангенциальных нагрузок на алмазы, которое вызвано тем, что первый ряд алмазов снимает более толстый слой породы, чем последующие алмазы.

Известно комбинированное долото, снабженное на своей торцовой части насечками и двумя лезвиями, направленными в сторону вращения. Недостатком этого долота является неравномерное нагружение передних и последу ощих насечек долота. Из-за того, что резцы установлены независимо от шага насечек по линии их резания, толщина слоя породы, снимаемого передними насечками, различна. Поэтому, когда первые ряды насечек снимают более толстый слой, они быстрее разрушаются и следом за ними разрушаются последующие ряды насечек. А когда резцы установлены ближе к первому ряду насечек, чем шаг между последующими насечками, то первые ряды насечек недогружены, и скорость бурения снижается. Таким образом, у этих долот показатели стойкости и скорости бурения будут очень нестабильными и будут существенно отличаться друг от друга, нежели чем у долот, которые имеют регламентированную связь между шагом насечек и расстоянием установки лезвий резцов от первого по ходу вращения коронки ряда насечек.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является буровое долото, где впереди алмазного сектора установлены резцы со сплошным лезвием, при этом расстояние между резцом и первым рядом алмазов в 4-5,5 раза больше, чем между алмазами. В этом мы видим существенный недостаток. Дело в том, что если выпуск алмазов позволяет, то толщина слоя породы, снимаемого первым по ходу вращения коронки рядом алмазов, больше толщины слоя породы,

XJ

О

о о

а

снимаемого последующими рядами алмазов, Следовательно, первые ряды алмазов будут испытывать наибольшие усилия резания и перегрузки, Если толщина слоя, приходящегося на первые ряды алмазов, превышает выпуск алмазов, т.е. их режущую способность, тогда коронка матрицей садится на участок породы, который соответствует расстоянию от первого ряда до режущей кромки лезвия. Все это приводит к ограниченной восприимчивости алмазных долот к осевым нагрузкам и снижает эффективность работы последующих алмазов в секторе. В целом это снижает эффективность работы долота, снижается механиче- екая скорость бурения и уменьшается проходка на долото.

Цель изобретения - повышение стойкости коронки за счет обеспечения равномерного нагружения алмазного вооружения.

Поставленная цель достигается тем, что алмазы на торце секторов расположены по радиальным рядам, при этом шаг между рядами выбран равным расстоянию от первого по ходу вращения ряда алмазов до лезвия.

На фиг. 1 изображена схема работы коронки с подвижными и неподвижными секторами; на фиг. 2 - схема расположения лезвия резцов на долоте на расстоянии большем, чем шаг насечек; на фиг. 3-схема расположения лезвия резцов на расстоянии, равном шагу нас ечек; на фиг. 4 - схема расположения лезвия резцов на расстоянии, меньшем, чем шаг насечек; на фиг. 5 - об- щий вид предлагаемой коронки; на фиг. 6 - вид коронки снизу; на фиг. 7- схема работы породоразрушающих элементов предлагаемой коронки; на фиг. 8 - разрез фиг. 7 по А-А; на фиг. 9 - разрез фиг. 7 по Б-Б.

Предлагаемая коронка состоит из корпуса 1, алмазных секторов 2, содержащих алмазы 3, резцов 4 со сплошным лезвием. Лезвия установлены от первого по ходу вра- щения коронки ряда алмазов на расстоянии I, равном t - шагу между рядами алмазов.

Коронка работает следующим образом. При постановке снаряда на забой резец 4 и алмазы 3 раздавливают микронеровности забоя и внедряются в породу, а затем с вращением снаряда под действием осевой силы прорезывают канавки 5, фиг. 8. Причем при бурении .твердых пород глубина этих канавок значительно больше, чем величина внедрения алмазов, что намного облегчает внедрение резцов 4 в породу.

При вращении коронки алмазы образуют гребешки б, фиг. 8. Резец 4 снимает эти гребешки и тем самым облегчает работу передних алмазов, фиг. 9. Эта работа и усилие резания передними алмазами сопоставимы с работой и усилием резания последующих алмазов, так как толщина стружки, снимаемая этими алмазами, одинакова, . Последнее обстоятельство есть результат того, что резцы со сплошным лезвием установлены от передних алмазов на расстоянии I, равном t-шагу между рядами алмазов. Благодаря этому выравниваются тангенциальные нагрузки на алмазы, и повышается срок службы передних алмазов по сравнению с прототипом. Существенным моментом в работе предлагаемой коронки является то Что гребешки не раздавливаются торцом коронки,как обычно, а срезаются резцом.

Поэтому в предлагаемой коронке образуется меньше шлама под торцом алмазного сектора, улучшаются условия очистки и уменьшается теплонагруженность алмазов.

Формула изобретения

Комбинированная буровая коронка, включающая корпус и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы, передняя грань которых перекрыта лезвием, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости коронки за счет обеспечения равномерного нагружения алмазного вооружения, алмазы на торце секторов расположены по радиальным рядам, при этом шаг между рядами выбран равным расстоянию от первого по ходу вращения ряда алмазов до лезвия.

Н

Фиг. 1

Использование: бурение скважин вращательным способом по твердым породам. Сущность изобретения: коронка включает корпус и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы. Передняя грань каждого сектора перекрыта сплошным лезвием. Алмазы на торце секторов расположены по радиальным рядам с шагом между рядами, равным расстоянию от первого по ходу вращения ряда алмазов до лезвия. 9 ил.

Фиг. 2

Фиг.з

(

«t lt t

Фаг. А

фиг. 5

Фиг. 6

i

3 4

Фиг.

f

ZW

U

5-6

Фиг.9