RU1776284C - Алмазна бурова коронка - Google Patents

Abstract

Использование: бурение геологоразведочных скважин. Сущность изобретени : коронка содержит корпус с промывочными каналами и рабочими секторами. Сектора размещены по периметру рабочего торца корпуса и выполнены с продольным профилем двух типов - выпуклым и вогнутым. Профили секторов чередуютс  по периметру рабочего торца корпуса. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к разрушению горных пород, а именно к бурению разведочных скважин.

Известна алмазна  бурова  коронка, включающа  корпус и твердосплавную матрицу ступенчатой формы с режущими высту- пами, разделенными промывочными каналами на отдельные сектора и наклоненными соответственно к горизонтальной и вертикальной плоскост ми, образу  между собой острый угол.

Недостатком этой алмазной буровой коронки  вл етс  то, что по периметру корпуса , все режущие кромки секторов наход тс  в режиме непрерывного бурени  породы. В нем нет участков, которые бы находились в запасе, в пассиве и про вл лись бы со временем , включа сь в режим активного бурени  поэтапно, раст нуто во времени. Отсутствие такого режима работы буровой коронки приводит к тому, что режущие кромки срабатываютс  посто нно по всему периметру рабочих секторов буровой коронки . При этом у буровой коронки не остаетс  потенциала, необходимого дл  активного бурени  наперед в течение всего дальнейшего периода бурени . Такой режим бурени  приводит к тому, что чем больше бурова  коронка бурит, тем хуже она бурит, поскольку дальнейшее бурение осуществл етс  затупленными режущими кромками рабочих секторов. Последнее снижает производительность и качество бурени . В конечном итоге это приводит к снижению механической скорости бурени .

Известна бурова  коронка, включающа  корпус и армированную породоразру- шающими элементами матрицу, жестко закрепленную с корпусом.

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что в нем режуща  поверхность матрицы по периметру коронки, вс  одновременно находитс  при бурении в режиме непрерывного взаимодействи  с разрушаемой породой , что ведет к тому, что бурова  коронка вс  подвергаетс  износу, а процесс бурени  практически с самого начала ведетс  на притупленном инструменте в режиме монотонного бурени  с малой механической скоростью разрушени  горной породы, низкой производительностью и в целом с низкой эффективностью введени  процесса бурени . Это очевидно приводит к снижению

(Л

С

vi х| О

ю

00

4

GJ

надежности и долговечности буровой коронки , так как режим бурени  на притупленном инструменте далеко не комфортный. Любой монотонный процесс бурени  с одним характером разрушени , осуществл в- мым по всему периметру коронки, больше направлен на переизмельчение породы, ведет к понижению эффективности бурени , так как в нем заложен принцип консервативного режима бурени  горной породы - бурить затупленным инструментом в режиме переизмельчени  разрушаемой горной породы. Это устройство прин то а качестве прототипа.

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние эффективности бурени  горных пород.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что за вл ема  алмазна  бурова  коронка, включающа  корпус с закрепленными на его рабочем орце алмазосодержащей мат- рицей, разделенной на рабочие сектора промывочными пазами, снабжена рабочими секторами с продольными профил ми двух типов: выпуклой и вогнутой формы. При этом рабочие сектора с выпуклым и вогну- тым профилем чередуютс  по периметру рабочего торца корпуса коронки. Кроме того выпуклые и вогнутые профили рабочих секторов выполнены с одинаковым радиусом кривизны.

Новыми признаками за вл емой буровой коронки  вл ютс  выполнение рабочих секторов с продольными профил ми двух типов: выпуклой и вогнутой формы, размещение этих профилей выпуклых и вогнутых по периметру рабочего торца корпуса коронки в чередующейс  последовательности , попеременно. Кроме того новым  вл етс  выполнение выпуклых и вогнутых продольных профилей с одинаковым радиу- сом кривизны.

Эти новые признаки позвол ют повысить механическую скорость бурени , производительность , равномерность бурени  во времени, за счет того, что в процессе бурени  в любой момент времени в непосредственный контакт с разрушаемой горной породой входит лишь часть рабочей поверхности рабочих секторов, тогда как находитс  в резерве, пассиве с точки эре- ни  участи  в процессе бурени . Пассивна  часть рабочих секторов вводитс  в активный режим бурени  в дальнейшем, в течение всего периода бурени  равномерно, по мере изнашивани  активной части рабочих секторов буровой коронки. Этот характер бурени  заложен в конструктивном признаке - в выполнении продольных кромок выпуклыми и вогнутыми. В выпуклых профил х рабо-чих секторов первоначальному активному взаимодействию с породой подвергаетс  срединна  его часть, тогда как концевые в режиме резани  горной породы оставлены на потом. В согнутых профил х, наоборот, сначала в процессе бурени  горной породы активно взаимодействуют концевые зоны, тогда как срединна  его часть оставлена на потом, на резание по мере изнашивани  краевых зон рабочих секторов в процессе бурени . Така  стратеги  бурени  позвол ет оптимально использовать режущий потенциал буровой коронки во времени. Бурить всем массивом рабочих секторов буровой коронки - это значит допускать неоправданную роскошь в процессе бурени , так как при этом достигаетс  лишь получение м; новенного эффекта, достаточно ощутимого , но привод щего к одновременному затуплению всех рабочих секторов буровой коронки. Последнее обрекает весь оставшийс  период бурени  вести на затупленном инструменте, что конечно снижает механическую скорость, производительность , а также надежность и долговечность работы буровой коронки. За вл емый профиль рабочих секторов буровой коронки приводит к тому, что в ней по мере износа при бурении продольные профили рабочих секторов выравниваютс  и станов тс  более плоскими, то есть их профиль приближаетс  к профилю стандартных буровых коронок. Начина  с этого момента эта бурова  коронка продолжает работать как бурова  коронка со стандартным плоским профилем,

Все эти новые признаки за вл емой буровой коронкн в сравнении с прототипом не вы влены при анализе аналогов и других известных решений.

На чертеже в аксонометрии представлен общий вид за вл емой буровой коронки с алмазоносным слоем.

За вл ема  алмазна  бурова  коронка, включающа  корпус 1 с закрепленными па рабочем торце алмазосодержащей матрицей , разделенной на рабочие сектора 2 промывочными пазами 3, снабжена рабочими секторами 2 с продольными профил ми двух типов: выпуклой 4 и вогнутой 5 формы. При этом рабочие сектора 2 с выпуклым и вогнутым 5 профилем чередуютс  по периметру рабочего.торца корпуса 1 буровой коронки . Кроме того, выпуклые А и вогнутые 5 профили рабочих секторов выполнены с одинаковыми радиусами кривизны.

Алмазна  бурова  коронка работает следующим образом.

При воздействии алмазной буровой коронки на забой, наход щиес  в корпусе 1 с его торца рабочие сектора 2 с выпуклыми 4

и вогнутыми 5 продольными профил ми своими выступающими к горной породе участками активно взаимодействуют с разрушаемой горной породой на первом этапе бурени . Затем, по мере износа режущей кромки рабочих секторов 2 обоих типов - выпуклого 4 и вогнутого 5 в строй активно бур щих участков рабочих секторов 2, всту- паютучастки рабочих секторов 2, наход щиес  во впадинах за выступающими участками рабочих секторов 2 коронки. По мере бурени  за счет износа рабочих секторов 2, его продольный профиль уменьшает свою кривизну как в секторе 2 с выпуклым 4, так и в секторе 2 с вогнутым 5 профилем. В пределе профили рабочих секторов 2 приобретают плоскую форму, станов сь такими же, как и рабочие поверхности алмазных буровых коронок прототипа и других известных стандартных устройств. Это значит, что рабочие сектора 2, за вл емой буровой коронки, срабатыва сь, возрождаютс  в профиль буровой коронки стандартного типа, который, в частности, первоначально имеетс  у рабочих секторов известных устройств. Начина  с этого времени бурова  коронка продолжает бурить как коронка стандартного типа. Разрушенна  при бурении горна  порода уноситс  из буровой коронки через промывочные пазы 3.

Такое выполнение продольных профилей рабочих секторов 2 позвол ет изменить стратегию бурени , увеличить механическую скорость бурени , производительность буровой коронки, так как позвол ет в течение всего периода бурени  работать в услови х, когда непрерывно ввод тс  в режим бурени  нез&тупленные участки продольных профилей рабочих секторов 2 буровой коронки.

Технико-экономические преимущества за вл емой буровой коронки в сравнении с прототипом состо т в следующем:

в повышении механической скорости бурени , а следовательно, увеличении производительности , так как рабочие сектора 2 частично контактируют в течение всего периода бурени  с разрушаемой горной породой;

в улучшении условий приработки коронки к породе, так как разрушение породы осуществл етс  лишь частью поверхности рабочих секторов 2, активно участвующих в процессе бурени , а дальнейшее бурение всегда осуществл етс  за счет непрерывного ввода новых зон рабочих секторов 2, создающих услови  дл  активного бурени  породы в течение всего периода разрушени  горной породы. Этому же способствует

разнохарактерность ведени  процесса разрушени  горной породы, осуществл ема  в каждой паре рабочих секторов 2 с выпуклой 4 и вогнутой 5 форм продольных профилей 5 в каждый момент времени;

в улучшении транспортировани  разрушенной горной породы от буровой коронки, за счет увеличени  живо о сечени  канала 3 дл  отвода разрушенной горной породы, так

0 как промывочный канал 3 увеличивает живое сечение, за счет выполнени  продольных профилей рабочих секторов 2 выпуклой 4 и вогнутой 5 формы. Это нар ду с ростом живого сечени , приводит к снижению гид5 равлического сопротивлени  промывочных каналов 3 буровой коронки. Все это приводит к быстрому отводу породы от буровой коронки;

в повышении производительности бу0 рени  за счет того, что выпуклые 4 и вогнутые 5 продольные профили рабочих секторов 2 создают услови  дл  равномерного бурени  во времени и позвол ет проводить процесс бурени  в два этапа сначала

5 на профил х дво кой кривизны, а затем по мере износа рабочих секторов 2 на преобразованных на них профил х стандартного типа с плоским профилем поверхности рабочих секторов 2 по отношению к рззру0 шаемой горной породе. Последнее повышает также длительность работы буровой коронки, ее ресурс, исключает вредный с точки зрени  бурени  процесс шлифовани  и переизмельчени  разрушенной горной по5 роды, повышает жесткость корпуса 1 алмазной буровой коронки. Последнее св зано с тем, что касание лишь частью поверхности рабочих секторов 2 снижает нагрузку, необходимую дл  бурени , а следовательно, по0 вышает ее жесткость.

Готовность предлагаемой алмазной буровой коронки к использованию высока, так как в серийно изготавливаемых промышленностью алмазных буровых коронках

5 прототипа необходимо изменить продольный профиль рабочих секторов 2 с плоского на профиль переменной кривизны, периодически чередующейс  по периметру буровой коронки. В насто щее врем  идет

0 подготовка к изготовлению опытного образца - предлагаемой алмазной буровой коронки .

Claims (2)

1. Алмазна  бурова  коронка, включа5 юща  корпус с закрепленной нэ рабочем торце алмазосодержащей матрицей, разделенной промывочными пазами на рабочие сектора, отличающа с  тем, что, с целью повышени  эффективности бурени  горных пород, продольные профили рабочих секторов выполнены выпуклой и вогнутой формы, при этом сектора с выпуклым и вогнутым профилем чередуютс  по периметру рабочего торца коронки.

2. Коронка поп. 1,отличающа с  тем, что выпуклые и вогнутые профили рабочих секторов выполнены с одинаковым радиусом кривизны.