Буровая коронка Советский патент 1993 года по МПК E21B10/02 

Фиг.

Изобретение относится к горному делу, в частностт/, к гГородоразрушающим инструментам.

Известны коронки для колонкового бурения скважин, армированные твердосплавными резцами (1). Недостатками этих коронок являются невысокая работоспособность и ограниченная мягкими опорными породам,область применения. В породах VII категории по буримости эти коронки практически не работают из-за недостаточной прочности твердосплавных резцов, а также плохой калибрующей способности данных коронок.

Известна также коронка для колонкового бурения скважин (2), у которой режущие кромки калибрующих и кернообразующих резцов пересекаются в точке, отстоящей от центра короночного кольца на расстоянии, большем или равном половине радиуса его средней окружности. Недостатком этой конструкции является низкая калибрующая способность резцов, имеющих только одну рабочую боковую грань, которая работает в тяжелых (блокированных) условиях зажатой среды. Кроме того, угол наклона передних торцевых граней резцов в направлении стенок скважины и керна приводит к повышенному износу калибрующих граней, т.к. уже разрушенная опережающей гранью резцов горная порода стремится попасть под калибрующие грани, В результате коронка быстро теряет не только наружный диамётртю и внутренний.

Цель изобретения - повышение эффективности бурения за счет снижения энергоемкости процесса разрушения.

Указанная цель достигается тем, что в каждой группе породоразрушающих элементов коронки режущие кромки скважино- образующих резцов смещены Относительно режущих кромок кернообразующих резцов в сторону вращения коронки и параллельны, при этом величина смещения режущих кромок равна половине стороны скважино- образующего резца, перпендикулярной режущей кромке. Ожидаемый экономический эффект от использования предложенного технического решения может составить 370000 руб. в год при объеме бурения в горных породах V-VIII категории около 100 тыс.м.

На фиг.1 представлена буровая коронка, видео стороны рабочего торца; на фиг.2 - этот же разрез по линии А-А,

Буровая коронка включает корпус 1 с пазами 2 под твердосплавные кернообразу- ющие пластины 3 (фиг.1) и скважинообразующие 4. Отверстия 5 служат для подачи очистного агента на забой скважины.

Буровая коронка работает следующим образом. Под действием осевой нагрузки

твердосплавные вставки 3 и 4 внедряются в горную породу. А при вращении за счет крутящего момента передние торцевые грани вставок разрушают породу скалыванием,

Диаметр скважины формируется сква- жинообразующими резцами 4, передние режущие кромки которых смещены относительно передних режущих кромок кернообразующих резцов в сторону вращения

коронки, т.е. имеют положительное смещение и параллельны между собой. При этом величина положительного смещения передней режущей кромки скважинообразую- щего резца должна быть равна половине его

стороны, перпендикулярной режущей кромке. Такое расположение скважинообразую- щих вставок 4, имеющих в плане форму прямоугольника, дает возможность ее передней периферийной гранью 6 формировать

стенки скважины, а задней внешней боковой гранью 7 подчищать неразрушенную породу стенок скважины. Основная работа по формированию стенок скважины приходится на переднюю внешнюю боковую

грань резца 4, которая со временем изнашивается. В этом случае в работу по формированию стенок скважины вступает задняя внешняя грань резца, поддерживая его в заданном номинале, а т.к. она работает в

предварительно нарушенной зоне, т. ее износостойкость достаточно велика и скважина более длительное время сохраняет первоначальный диаметр. Это весьма важно при бурении горных пород средней твердости с пропластками абразивных твердых пород, где значительная потеря диаметра скважины резко снижает работоспособность новой коронки, вынужденной прорабатывать скважину с заниженным

диаметром.

Необходимо также добавить, что при торцевом расположении резцов в виде параллелепипедов наиболее нагруженные их боковые грани имеют большую толщину, а

следовательно имеют и более высокую прочность.

Важным моментом является и то обстоятельство, что задняя внешняя боковая грань резца работая в предразрушенной зоне требует несколько меньших затрат энергии на формирование стенок скважины, т.е. процесс бурения становится менее энергоемким.

Формула изобретения Буровая коронка, содержащая корпус с рабочим торцом, армированным попарно сгруппированными и смещенными по высоте кернообразующими резцами в форме параллелепипеда, установленными в диаметральной плоскости, и скважинообразую- щими резцами, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности бурения за счет снижения энергоемкости процесса разрушения, в каждой группе режущие кромки скважинообразующих резцов смещены относительно режущих кромок кернообразующих резцов в сторону вращения коронки и параллельны, при этом величина смещения режущих кромок равна половине стороны скважинообразующего резца, перпендикулярной режущей кромке.

Использование: бурение скважины с отбором керна. Сущность изобретения: коронка содержит корпус 1, рабочий торец которого армирован керно- и скважинообразующими резцами, соответственно, 3 и 4, сгруппированными попарно и имеющими форму параллелепипеда. Режущие кромки кернообразующих резцов 3 расположены в диаметральной плоскости параллельно режущим кромкам скважиннообразующих резцов с опережением их по высоте и отставанием по направлению вращения. Величина отставания равна половине длины боковой стороны скважинообразующего резца, Такая схема расположения резцов повышает эффективность работы коронки за счет использования кроме передней кромки 6 резцов 4 также и задних кромок 7. Разрушенная порода выносится очистным агентом, подаваемым на забой через каналы 5. 2 ил.

Фиг.2