Буровая коронка Советский патент 1981 года по МПК E21B10/52 

(54) БУРОВАЯ КОРОНКА

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровым коронкам для вращательного бурения. Известна буровая коронка, содержащая корпус и износостойкие вставки, породоразрушающие кромки которых размещены по кривой линии |1. Недостаток этой коронки состоит в том, что она не обеспечивает равномерного распределения энергии крутящего момента бурового механизма поплощади забоя скважины, так как в периферийной части забоя коронка должна разрущить большую площадь забоя, чем в центральной его части. Это ведет к потерям энергии и уменьшению скорости бурения. Цель изобретения - повышение эффективности бурения за счет равномерного распределения энергии крутящего момента по забою скважины. Поставленная цель достигается тем, 4to породоразрущающие кромки размещены по кривой линии, описываемой следующим ра венством ., /Zc3Vp е..1..еЦ« при Го :,3г«, , где 8 , г - цилиндрические координаты с осью Z, направленной по оси коронки;Го - расстояние от оси коронки до начала криволинейного участка, см; Гц - радиус коронки, см. Выполнение средней линии вставок в соответствии с указанной зависимостью позволит равномерно распределить энергию крутящего момента по площади забоя скважины и на этой основе повысить скорость бурения. На фиг. I показана буровая коронка, осевой разрез; на фиг. 2 - торец буровой коронки со вставками, имеющими среднюю линию предложенной кривизны; на фиг. 3 - торец буровой коронки, в которой отдельные вставки криволинейной формы смещены в азимутальном направлении, но расположены вдоль линий предложенной кривизны. Буровая коронка состоит из корпуса Ь юбки 2 и твердосплавных вставок 3, запрессованных в корпус I коронки. Каждая вставка имеет постоянное поперечное сечение режушей кромки 4 и криволинейную среднюю линию 5, которая в пределах Гд 0,3г до РЛ выполнена в соответствии с зависимостью

.(t)

(обозначения приведены выше). В пределах от О до Го вставка может быть прямая или. вообще отсутствовать, так как в этом случае цеитральная часть забоя при го 0,3гк разрушается скалыванием.

Для доказательства необходимости выбранной зависимости (1) воспользуется зависимостью формы, средней линии вставки у коронки вращательно-ударного бурения, которая равномерно распределяет энергию осевого усилия и крутящего .момента бурового механизма по площади забоя скважин (при выше приведенных обозначениях).

ajji, llry- 0..П1 arcjin -- VlTv) 1

Vl-afel

-iarajA E VE iir

y a-U-

(r-(г/Г(, о 0,3 0,38 0,45 0,52 0,60 Q° О О1,2 162639 г/Г(, О 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ,

Возможны несколько вариантов коронки: со сплошными (фиг. 2) и разделенными вставками (фиг. 3). В каждом варианте ко ронки имеются отверстия 6 промывочных каналов.

Бурение осуществляется следующим об.разом.

Поворотом бурового механизма режущая кромка 4 вставки 3 внедряется в породу, разрушая ее резанием и скалыванием.

Оценим приближенно увеличение скорости бурения предлагаемой коронкой Vj в сравнении со скоростью бурения известной коронкойУ| У известной коронки длины вставок от О до 0,5гк и от 0,5гк до Гк находятся в соотношении примерно 3:5 (причем, от О до примерно 0,2гк вставка вообще отсутствует). У предлагаемой коронки длины вставок для тех же пределов (в пределах от 0,2г до О.Згк вставка прямая) находятся в соотношении 2:6. Следовательно, соотношение энергий на забое сцважины составит (0,25 X 2 -(- 0,75 X 6): (0,25 X 3 + 0,75 X 5) -1,113. Таким образом, 11, энергии крутящего момента у известной коронки не расходуется на разрушение. Считаем, что скорость бурения примерно пропорциональна

ПРИ a4l, ,ir«/

/Ц-ГоГл .

гдеа

,-и.

М - крутящий момент, бурового механизма;

9 - угол поворота коронки после каждого удара;

Q - осевое усилие бурового механизма. Для перехода от режима вращательноударного бурения к режиму вращательного бурения следует положить ср 0. В этом случае (2) в результате предельного перехода при а 0 преобразуется в зависимость {1).

Конкретная реализации предлагаемой бу ровой коронки приведена в таблице в виде координат (в единицах г) средней линии 5, выполненной в соответствии с зависимостью (I), при Го 0,3rf (строки 1 и 2) и при Го 0,4г (строки 2 и 3).

корню квадратному из энергии, тогда прирост скорости бурения предлагаемой коронкой составит 5,6%.

Для взрывания 1 млн т. руды требуетс5Г пробурить 40000 п/м скважин при стоимости I п/м от 0,97 до 5 руб. Экономический Эффект при этом составит (0,97-5,00) X 0,056Х40000 (2,18-11,2) тыс. руб/1 млкг.

Формула изобретения

Буровая коронка, содержащая корпус и износостойкие вставки, породоразрушающие кромки которых размещены по кривой линии, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности бурения за счет равномерного распределения энергии крутящего MOMeirra по забою скважины, породоразрущающие кромки размещены по криЬой линии, описываемой следующим равенством

e-VfeRi-9

Го 0,3r«,

при 0,68 0,75 0,90 1,00 526392110 0,9 1,00 где в, г - цилиндрические координаты с осью Z, направленной по оси коронки;Го - расстояние от оси коронки до начала криволинейного участка, см; Гц - раднус коронки, см. 859592 № тип 6 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР 626199, кл. Е 21 С 13/02, 1976 (прото).