Буровая коронка Советский патент 1992 года по МПК E21B10/02 E21B10/46 

Изобретение относится к горному делу, в частности к средствам для бурения скважин большого диаметра.

Известен буровой инструмент, включающий полый цилиндрический корпус с закрепленными на его рабочем торце твердосплавными вставками с клиновидными асимметричными режущими кромками, расположенными под острым углом к радиусу корпуса и выступающими за его наружную поверхность.

Недостатком данного технического решения является низкое качество выбуриваемого керна. Это объясняется тем, что режущие кромки твердосплавных вставок выступают за наружную поверхность корпу-- са и нарушают целостность керна.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к изобретению является техническое решение, в котором буровая коронка состоит из корончатого кольца с центральными, скважино- и кернообразую- щими резцами, установленными с неполным перекрытием забоя и смещенных по высоте скалывателей.

Недостатком данного технического решения также является низкое качество выбуриваемого керна. Это вызвано тем, что скважино- и кернообразующие резцы, а также и центральный резец установлены в одном ряду и не образуют при работе зоны боковых расширений.

Целью изобретения является улучшение качества керна за счет уменьшения возможности образования в нем трещин.

Это достигается тем, что буровая коронка, содержащая короночное кольцо и закрепленные на его рабочем торце скважинообразующие, центральные и кернообразующие резцы, развернутые относительно радиуса коронки в противоположных направлениях таким образом, что скважинообразующие резцы развернуты относительно радиуса по направлению вращения коронки, а кернообразующие - против направления вращения. При этом передняя грань центральных резцов выполнена к л иVI00

I

00

невидной формы, а сами резцы смещены в плане относительно скважино- и кернооб- разующих резцов.

На фиг. 1 изображено короночное кольцо буровой коронки с обозначенными на нем режущими кромками резцов; на фиг. 2 -- сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - развертка траектории реза с изображенными на ней резцами; на фиг. 4- центральный резец; на фиг. 5 - скважинообразующий резец; на фиг. 6 - кернообразующий резец; на фиг. 7 - схема взаимодействия резцов с грунтом, сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 8-тоже, по В-В; на фиг, 9 - изображение группы скважино- и кернообразующих и центральных резцов в аксонометрии.

Бур овая коронка содержит короночное кольцо 1, на котором установлены центральные резцы 2, скважинообразующие резцы 3 и кернообразующие резцы 4.

Центральный резец 2 имеет клиновидную форму с центральным опережающим ребром 5 и запаздывающими передними ребрами 6 и 7, при этом режущая кромка 8 образует с нормалью к продольной оси рез- ца углы у Скважино- и кернообразующие резцы 3 и 4 установлены в одном ряду и имеют опережающее ребро 9, запаздывающее ребро 10 и режущую кромку 11, развернутую в плане относительно продольной оси резцов таким образом, что режущая кромка 11 образует с нормалью к продольной оси резцов угол у1. При этом у скважи- нообразующего резца 3 опережающая кромка 9 располагается со стороны скважи- ны, а у кернообразующего резца 4 - со стороны керна.

При вращении и подаче буровой коронки короночное кольцо 1 посредством резцов 2, 3,4 взаимодействует с неразрушенным мае- сивом грунта, разрабатывая при этом узкую кольцевую щель.

При взаимодействии скважино- и кернообразующих резцов 3 и 4 с грунтом у опережающих ребер 9 и запаздывающих 10

образуются развалы, причем ширина развалов у ребер 10 в 2-2,5 раза больше, чем у ребер 9. Таким образом, максимальные развалы образуются в зоне между резцами 3 и 4 у запаздывающих ребер 10. При этом силы резания от резцов 3 и 4 действуют на неразрушенный гребень грунта, оставленный между ними, в результате чего гребень грунта испытывает напряженное состояние, вследствие чего в нем образуются трещины, что приводит к его ослаблению. Ослабленный гребень легко скалывается опережающим ребром 5 центрального резца 2, который установлен по центру короночного кольца 1 вслед за резцами 3 и 4.

Со стороны опережающих ребер 9 резцов 3 и 4 образующиеся развалы имеют меньшую площадь в поперечном сечении, что способствует образованию прямолинейных стенок скважины и керна и качество керна улучшается.

Такая схема расстановки и форма резцов 3, 4 и 5 исключает вдавливание разрушенного грунта в стенки забоя и керна, благодаря этому напряжение в керне снижается, склонность к трещинообразованию уменьшается, а качество керна улучшается.

Формула изобретения

Буровая коронка, содержащая короночное кольцо и закрепленные на его рабочем торце скважинообразующие, центральные и кернообразующие резцы, из которых скважино- и кернообразующие резцы развернуты относительно радиуса коронки в противоположных направлениях, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества керна за счет уменьшения образования в нем трещин, скважинообразующие резцы развернуты относительно радиуса по направлению вращения коронки, а кернообразующие - против направления вращения, при этом передняя грань центральных резцов выполнена клиновидной формы, а сами резцы смещены в плане относительно скважино- и кернообразующих резцов.

1

эь

В

е--(

Использование: бурение скважин различного назначения с отбором керна. Сущность изобретения: коронка содержит ко- роночное кольцо и закрепленные на его рабочем торце скважинообразующие, центральные и кернообразующие резцы. Скважинообразующие резцы развернуты относительно радиуса коронки по направлению ее вращения, а кернообразующие - против направления вращения. Передняя грань центральных резцов выполнена клиновидной формы, а сами резцы смещены в плане бтносительно скважино- и кернообра- зующих резцов. 9 ил.

в

,ч

Фиг. 3

Фиг://

Фиг. 5

Б -6

JUK

И

6

Фиг. &