Буровая коронка Советский патент 1981 года по МПК E21B10/48 

(54) БУРОВАЯ КОРОНКА

I

Изобретение относится к породоразрушаюшему инструменту, а именно к буровым коронкам.

Известна буровая коронка, состоящая из металлического корпуса и припаянной к нему металлокерамической матрицы. Пайка матрицы по всему кольцевому торцу жесткого металлического корпуса обеспечивает прочное соединение матрицы и корпуса и предотвращает деформацию торца и появление трещин в матрице {1).

Однако при изготовлении небольшие тех- fQ нологическне отклонения в размерах матрицы и корпуса приводят к разновысотному расположению алмазоносных секторов, в результате чего контакт торцовых алмазов с забоем происходит не равномерно по всей площади забоя, а только на F/5 или 1/4 части ts поверхности. Это приводит к значительным перегрузкам работающих алмазов, их разрушению н быстрому выходу коронки из строя.

Известна буровая коронка, содержащая корпус и съемные сектора с ппродоразрушающими элементами. Между корпусом и съемными секторами размещена пружина в виде гофрированного кольца (21.

Эта коронка позволяет частично устранить неравномерность контакта породоразрушающих элементов с горной породой.

Недостатком этой коронки является то, что при бурении трещиноватых пород рабочий сектор на одной стороне коронки может под нагрузкой прижаться к корпусу, а на другой стороне может быть выжат выступами пружины и выступить на значительную величину. При вращении произойдет удар выступившего сектора о породу, что может -привести к сколу породоразрущающих элементов.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая корпус с армированными породоразрушающими элементами рабочими секторами, образованными прорезями (3).

Данная коронка позволяет снизить динамические нагрузки на породоразрушающие элементы за счет упругих свойств материала корпуса. Однако она также не обеспечивает равномерного распределения нагрузок на рабочие секторы, что снижает проХодку и механическую скорость бурения. Цель изобретения - повышение работоспособности коронки за счет более равномерного распределения нагрузок на породор1азрушающие элементы, предотвращение выхода промывочной жидкости из полости корокки. Указанная цель достигается тем, что прорези выполнены над породоразрушаюплими элементами параллельными рядами в шахматном порядке, при этом высота прорезей не превышает максимально допустимую величину прогиба перемычек между прорезями. Прорези заполнены упругим материалом. На фиг. 1 и 2 изображена буровая коpoffKa соответственно в исходном и в рабочем положении, общий вид; на фиг. 3 и 4 - сечение рабочего сектора в исходном и рабочем положениях. Буровая коронка содержит корпус 1, в -центральной части которого выполнены прорези 2. На корпусе закреплены сектора 3 с породоразрушающими элементами, например алмазами 4. Прорези, выполненные сквозными, заполияются упругим материалом, например резиной (не показан). Высота h прорезей 2 должна быть меньше или равна максимально допустимой величине прогиба f, которая определяется расчетным путем. При выполнении коронки, как показано на фиг. 1 и 2, упругие элементы 5, заключенные между прорезями 2, представляют собой упругие балки, зажатые в двух опорах и нагруженные усилием Р посредине. В этом случае высота прорезей h определяется по формуле , ,J . Р-Г igz ЕЭ ; где.- длина балки, 1 - момент инерции, Е -модуль Юнга. Буровая коронка работает следующим образом. При нагрузке на сектор 3 изменяется высота h упругого пояса на расчетную величину, а высота торцового пояса Hj и резьбового пояса Hj, имеющие достаточную величину, при которой сохраняется высокая жесткость этих частей, остаются практически неизменными. Благодаря этому сектора 3 с породоразрушающими элементами 4 предохраняются от трения и разрушеиия и обеспечивается прочное соединение матрицы с корпусом. Кроме того, обеспечивается прочное соединение коронки с колонковой трубой. При максимально допустимом изгибе стенки прорезей 2 соединяются, как видно из фиг. 2 и 4. При этом нагрузка, превышающая опасную величину, жестко передается на корпус 1. Наличие упругого пояса в корпусе коронки позволяет снизить опасиые иагрузки на отдельные участкн и распределить их более равномерно по всей поверхности секторов. Это позволит предохранить алмазы от разрушения и повысить работоспособность коронки. Формула изобретения 1.Буровая коронка, содержащая корпус с армированными породоразрушающими элементами рабочими секторами, образованными прорезями в корпусе, отличающаяся тем, что, с целью более равномерного распределения нагрузок на породоразрушающие элементы, прорези выполнены над породоразрушающими элементами параллельными рядами в шахматном порядке, при этом высота прорезей не превышает максимально допустимую величину прогиба перемычек между прорезями. 2.Буровая коронка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения выхода промывочной жидкости из полости коронки, прорези заполнены упругим материалом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Справочник по алмазиому бурению геологоразведочных скважин. Л., Недра, 1975, с. 74-87. 2.Авторское свидетельство СССР № 579404, кл. Е 21 В 9/36, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР № 622961, кл. Е 21 В 9/16, 1975 (прототип).