Буровое долото режущего действия Советский патент 1981 года по МПК E21B9/02 

(54) БУРОВОЕ ДОЛОТО РЕЖУЩЕГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к горному делу, а именно к инструменту режущего действия для бурения скважин, Известен режущий элемент, особенностью которого является коифигура.ция проекции его режущей кромки на плоскости, перпендикулярной оси вращения резца 11. Проекция вьшолнена в виде спиральной кривой, форма которой определена пропорциональной зависимостью ее длины от величины площади, описываемой этой проекцией на плоскости при вращении резца. Недоетатком известного режущего элемента является то, что равномерность его износа обеспечивается толь ко в частном случае, а именно при расположении режущей кромки в плоскостях, перпендикулярных оси вращен резца, образующих плоскую или плоскоетупёнчатую формы забоя скважины. При всех других формах торца, имеющих переменный угол наклона поверх ности по радиусу резца, режу1иая час элемента изнашивается неравномерно. Наиболее близким из известных яв ляется буровое лопастное долото, со тоящее из корпуса и закрепленных на нем лопастей с режущей частью, имеющей форму .пространственной крививны 2. Форма пространственной кривизны и ее геометрические параметры не связаны ни с углом наклона торца долота к его оси вращения, ни с удаленностью каждого ее участка от этой оси, которые изменяются по радиусу долота. Это приводит к несоответствию количества вооружения величине выполняемой им работы на разных кольцевых участках забоя скважины и, следовательно, к опережающему .износу наиболее нагруженной части режущих элементов. Таким образом, основным недостатком известных режущих долот с криволинейной или конической формой режущей поверхности торца в осевом сечении является нерациональное расположение их вооружения по радиусу долота, что приводит к его неравномерному износу. В связи с этим существенно ограничивается долговечность работы долот, а следовательно, и эффективность их использования. Цель изобретения - повышение износостойкости вооружения долота. Указанная цель достигается тем, что длина любого участка режущей части лопасти прямо пропорциональна величине проекции площади, описываемой ,этим участком при вращении долота, на плоскость перпендикулярную- его оси вращения. Уравнение кривой, обладающей Tfa кими cBoftcTBciMH, в декартовой системе координат имеет вид; ar.dx л ,ау ,г,,7. Л1 „ . . .v St)- 1(аГЫ где К - постоянный коэффициент, определяющий темп изменения кривизны кривой; P(t),3(l)Xt текущие координаты кривой в параметрическом виде в декартовой системе координат OXyZ, ось OZ которой совпадает с осью вращения долота Расположение вооружения долота п предложенному соотношению обеспечивает одинаковую величину работы каж дым его режущим элементом- и, следовательно, одинаковую износостойкост вооружения по радиусу долота. Дифференциальное уравнение (1) я ляется общим и позволяет при заданной .форме торца долота и его диамет ре однозначно определить расположение кривой в пространстве иэ услови равномерности износа вооружения. На фиг.1 изображено долото режущего действия, фронтальный вид на фиг.2 то же,вид снизу. Долото состоит из корпуса 1 и тр лопастей 2, оснащенных износостойким вооружением. Форма торца долота сферическая и задана уравнением нижней части сфер Z R-T|R -X - ,. (2) где R - радиус сферы, совпадающий с радиусом долота. Режущая часть 3 лопастей имеет вид пространственной кривой, выполненной по уравнению (1) послепоста новки в него значений уравнения (2) Разрушениегорных, пород предлагаемым долотом осуществляется путем егО вращения и создания осевой нагрузки. Величине проекции каждой кол цевой площади, по которой происходи разрушение породы, пропорциональна длина контактируемой с ней режущей части лопасти. Благодаря этому при лурении каждый участок режущей части выполняет одинаковую работу трения, вследствие чего износ вооружения происходит равномерно по всей длине лопасти. Как показали лабораторные исследования, долговечность долот, оснащенных вооружением, расположенным по предложенной кривой, повысилась на 25% по сравнению с известными за счет равномерного износа. Средняя механическая скорость за долбление увеличилась на 25%. Таким образом, использование предлагаемых долот режущего действия позволит увеличить долговечность их работы и эффективность бурения. Формула изобретения Буровое долото режущего действия, включающее корпус и закрепленные на нем лопасти срежущей частью, имеющей форму пространственной кривой, отличающееся тем, что, с целью повышения его износостойкости, длина любого участка режущей части лопасти прямо пропорциональна величине проекции площади, описываемой этим участком при вращении долота, на плоскость, перпендикулярную его оси вращения, причем уравнение кривой, описывающей режущую часть лопасти имеет- вид: ,,.|iM(t af al-fJ-. где К - постоянный коэффициент, определяющий темп изменения кривизны кривой; x(t),y(t), Z(t) - текущие координаты кривой в параметрическом виде в декартовой системе координат OXYZ, ось OZ которой совпадает с осью вращения долота. Источники информации, принятые .во внимание при экспертизе 1.Авгорское свидетельство СССР № 626199, кл. Е 21 С 13/02, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР 323535, кл, Е 21 В 9/02, 1964.

%