Алмазная буровая коронка

 

Использование: бурение геологоразведочных скважин. Сущность изобретения: 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 чередуются по периметру рабочего торца корпуса. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (! 1) (st)s Е 21 В 10/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОП И САН И Е И ЗО БР ЕТЕ Н И Я

К ПАТЕНТУ (21) 4947234/03 (22) 20.06.91 (46) 15.11.92. Бюл. ¹ 42 (75) Б.Б.Аспандияров, М,Т,Аубакиров и К.Ь.Аспандияров (73) Малое государственное предприятие

"Арсен" (56) Авторское свидетельство СССР

N - 597807, кл. Е 21 В 10/46, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N- 579404, кл. Е 21 В 10/62, 1972, Изобретение относится к разрушению горных пород, а именно к бурению разведочных скважин.

Известна алмазная буровая коронка, включающая корпус и твердосплавную матрицу ступенчатой формы с режущими выступами, разделенными промывочными каналами на отдельные сектора и наклоненными соответственно к горизонтальной и вертикальной плоскостями, образуя между собой острый угол.

Недостатком этой алмазной буровой коронки является то, что по периметру корпуса, все режущие кромки секторов находятся в режиме непрерывного бурения породы. В нем нет участков, которые бы находились в запасе, в пассиве и проявлялись бы со временем, включаясь в режим активного бурения поэтапно, растянуто во времени.

Отсутствие такого режима работы буровой коронки приводит к тому, что режущие кромки срабатываются постоянно по всему периметру рабочих секторов буровой коронки. При этом у буровой коронки не остается потенциала, необходимого для активного бурения наперед в течение всего дальнейшего периода бурения. Такой ре(54) АЛМАЗНАЯ БУРОВАЯ КОРОНКА (57) Исйользование; бурение геологоразведочных скважин. Сущность изобретения: 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 чередуются по периметру рабочего торца корпуса. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. жим бурения приводит к тому, что чем больше буровая коронка бурит, тем хуже она бурит, поскольку дальнейшее бурение осуществляется затупленными режущими кромками рабочих секторов, Последнее снижает производительность и качество бурения. В конечном итоге это приводит к снижению механической скорости бурения.

Известна буровая коронка, включающая корпус и армированную породоразрушающими элементами матрицу, жестко закрепленную с корпусом.

Недостатком этого устройства является то, что в нем режущая поверхность матрицы по периметру коронки, вся одновременно находится при бурении в режиме непрерывного взаимодействия с разрушаемой породой, что ведет к тому, что буровая коронка вся подвергается износу, а процесс бурения практически с самого начала ведется на притупленном инструменте в режиме монотонного бурения с малой механической скоростью разрушения горной породы, низкой производительностью и в целом с низкой эффективностью введения процесса бурения. Это очевидно приводит к снижению

1776284

20

ЗО

50

55 надежности и долговечности буровой коронки, TGK как режим бурения на притупленном инструменте далеко не комфортный.

Любой монотонный процесс бурения с одним характером разрушения, осуществляемым по всему периметру коронки, больше направлен на переизмельчение породы, ведет к понижению эффективности бурения, так как в нем заложен принцип консервативного режима бурения горной породы— бурить затупленным инструментом в режиме переизмельчения разрушаемой горной породы. Это устройство принято в качестве прототипа, Целью изобретения является повышение эффектионости бурения горных пород.

Поставленная цель достигается тем, что заявляемая алмазная буровая коронка, включающая корпус с закрепленными на его рабочем "горце алмазосодержащей матрицей, разделенной на рабочие сектора промывочными пазами, снабжена рабочими секторами с продольными профилями двух типов: выпуклой и вогнутой формы, При этом рабочие сектора с выпуклым и оогпутым профилем чередуются по периметру рабочего торца корпуса коронки. Кроме того выпуклые и вогнутые профили рабочих секторов выполнены с одинаковым радиусом кривизны.

Новыми признаками заявляемой буровой коронки являются выполнение рабочих секторов с продольными профилями двух типов: выпуклой и вогнутой формы, размещение этих профилей выпуклых и вогнутых по периметру рабочего торца корпуса коронки о чередующейся последовательности, попеременно. Кроме того новым является выполнение выпуклых и вогнутых продольных профилей с одинаковым радиусом кривизны.

Эти новые признаки позволяют повысить механическую скорость бурения, производительность, равномерность бурения во времени, за счет того, что в процессе бурения в л обай момент времени о непосредственный контакт с разрушаемой горной породой входит лишь часть рабочей поверхности рабочих секторов, тогда как находится в резерве, пассиве с точки зрения участия о процессе бурения. Пассивная часть рабочих секторов вводится в активный ражим бурения в дальнейшем, о течение всего периода бурения равномерна, по мере изнашивания активной части рабочих секторов буровой коронки. Этот характер бурения заложен в конструктивном признаке — в выполнении продольных кромак выпуклыми и вогнутыми. В выпуклых профилях paGo. чих секторов первоначальному активному озаимадейстоию с породой подвергается срединная его часть, тогда как концевые в режиме резания горной породы оставлены на потом. В оогнутых профилях, наоборот, сначала в процессе бурения горной породы активно взаимодействуют концевые зоны, тогда как срединная его часть оставлена на потом, на резание по мере изнашивания краевых зон рабочих сектороо в процессе бурения. Такая стратегия бурения позволяет оптимально испольэовать режущий потенциал буровой коронки во времени.

Бурить всем массивом рабочих секторов буроВоА коронки — зто значит допускать неоправданную роскошь s процессе бурения,так как при этом достигается лишь получение м; наоеннага эффекта, достаточно ощутимого, но приводящего к одновременному затуплению всех рабочих секторов буровой коронки. Последнее обрекает весь астаошийся период бурения вести на затупленнам инструменте, чта конечно снижает механическую скорость, производительность, а также надежность и долговечность работы буровой коронки, Заявляемый профиль рабочих секторов буровой коронки и риводит к тому, что в ней по мере износа при бурении продольные профили рабочих секторов оыравнива>атся и становятся более плоскими, то есть их профиль приближается к профилю стандартных буровых каронак. Начиная с этого момента эта буровая коронка продолжает работать как буровая коронка со стандартным плоским г1рофилем.

Все эти новые признаки заявляемой буровой коронки о сравнении с прототипом не выявлены при анализе аналогов и других известных решений.

На чертеже о аксонометрии представлен общий оид заявляемой буровой коронки с алмазоносным слоем.

Заявляемая алмазная буровая коронка, вкл очающая корпус 1 с закрепленными на рабочем торце алмазасадержащей матрицей, разделенной на рабочие сектора 2 промывочными пазами 3, снабжена рабочими секторами 2 с продольными профилями двух типов: выпуклой 4 и вогнутой 5 формы

При этом рабочие сектора 2 с выпуклым и вогнутым 5 профилем чередуются по периметру рабочега.торца корпуса 1 буровой коранки. Кроме того, выпуклые 4 и вогнутые 5 профили рабочих секторов выполнены с одинакооыми радиусами кривизны.

Алмазная буровая коронка работает следующим образом.

При воздействии алмазной буровой коронки на забой, находящиеся о корпусе 1 с его торца рабочие сектора 2 с выпуклыми 4

1776284 и вогнутыми 5 продольными профилями, своими выступающими к горной породе участками активна взаимодействуют с разрушаемой горной породой на первом этапе бурения, Затем, по мере износа режущей кромки рабочих секторов 2 обоих типов— выпуклого 4 и вогнутого 5 в строй активно бурящих участков рабочих секторов 2, вступают участки рабочих секторов 2, находящиеся во впадинах за выступающими участками рабочих секторов 2 коронки, По мере бурения 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, становясь такими же, как и рабочие поверхности алмазных буровых коронок прототипа и других известных стандартных устройств. Это значит, что рабочие сектора 2, заявляемой буровой коронки, срабатываясь, возрождаются в профиль буровой коронки стандартного типа, который, в частности, первоначально имеется у рабочих секторов известных устройств, Начиная с этого . времени буровая коронка продолжает бурить как коронка стандартного типа. Разрушенная при бурении горная порода уносится из буровой коронки через промывочные пазы 3.

Такое выполнение продольных профилей рабочих секторов 2 позволяет изменить стратегию бурения, увеличить механическую скорость бурения, производительность буровой коронки, так как позволяет в течение всего периода бурения работать в условиях, когда непрерывно вводятся в режим бурения незатупленные участки продольных профилей рабочих секторов 2 буровой коронки.

Технико-зкономические преимущества заявляемой буровой коронки в сравнении с прототипом состоят в следующем: в повышении механической скорости бурения, а следовательно, увеличении производительности, так как рабочие сектора 2 частично контактируют в течение всего периода бурения с разрушаемой горной породой; в улучшении условий приработки коронки к породе, так как разрушение породы осуществляется лишь частью поверхности рабочих секторов 2, активно участвующих в процессе бурения, а дальнейшее бурение всегда осуществляется за счет непрерывного ввода новых зон рабочих секторов 2, создающи, условия для активного бурения породы в течение всего периода разрушения горной породы. Этому же способствует

55 разнохарактерность ведения процесса разрушения горной породы, осуществляемая в каждой паре рабочих секторов 2 с выпуклой

4 и вогнутой 5 форм продольных профилей в каждый момент времени; в улучшении транспортирования разрушенной горной породы от буровой коронки, за счет увеличения живого сечения канала 3 для отвода разрушенной горной породы, так как промывочный канал 3 увеличивает живое сечение, за счет выполнения продольных профилей рабочих секторов 2 выпуклой

4 и вогнутой 5 формы. Это наряду с ростом живого сечения, приводит к снижению гидравлического сопротивления промывочных каналов 3 буровой коронки. Все это приводит к быстрому отводу породы от буровой коронки; в повышении производительности бурения за счет того, что выпуклые 4 и вогнутые 5 продольные профили рабочих секторов 2 создают условия для равномерного бурения во времени и позволяет проводить процесс бурения в два этапа сначала на профилях двоякой кривизны, а затем по мере износа рабочих секторов 2 на преобразованных на них профилях стандартного типа с плоским профилем поверхности рабочих секторов 2 по отношению к разрушаемой горной породе. Последнее повышает также длительность работы буровой коронки, ее ресурс, исключает вредный с точки зрения бурения процесс шлифования и переизмельчения разрушенной горной породы, повышает жесткость корпуса 1 алмазной буровой коронки. Последнее связано с тем, что касание лишь частью поверхности рабочих секторов 2 снижает нагрузку, необходимую для бурения, а следовательно, повышает ее жесткость.

Готовность предлагаемой алмазной буровой коронки к использованию высока, так как в серийно изготавливаемых промышленностью алмазных буровых коронках прототипа необходимо изменить продольный профиль рабочих секторов 2 с плоского на профиль переменной кривизны, периодически чередующейся по периметру буровой коронки, В настоящее время идет подготовка к изготовлению опытного образца — предлагаемой алмазной буровой коронки.

Формула и зол брете н ия

1. Алмазная буровая коронка, включающая корпус с закрепленной на рабочем торце алмазосодержащей матрицей, разделенной промывочными пазами на рабочие сектора, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения горных пород, продольные профили рабо1776284

Составитель Б. Аспандияров

Техред М.Моргентал Корректор А. Долинич

Редактор Т. Иванова

Заказ 4047 Тираж Подписное

ВЦИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 191 чих секторов выполнены выпуклой и вогнутой формы, при этом сектора с выпуклым и вогнутым профилем чередуются по периметру рабочего торца коронки..

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