Буровая коронка
Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Позволяет повысить механическую скорость бурения благодаря защите вставок от вертикальных нагрузок при спуске коронки и вырывов и сколов - в процессе бурения. Коронка включает корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные секторы, оснащенные скважинообразующими, центральными и кернообразующими вставками из сверхтвердого материала и защитными элементами перед скважино- и кернообразующими вставками. Защитные элементы в плане выполнены в виде многогранника с двумя смежными криволинейными поверхностями, одна из которых совмещена с наружной поверхностью вставки, а другая - с боковой поверхностью матрицы. При расположении защитного элемента перед скважинообразующей вставкой - с наружной боковой поверхностью матрицы, а при расположении защитного элемента перед кернообразующей вставкой - с внутренней поверхностью матрицы. Защитные элементы установлены с опережением относительно вставок по высоте. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна.
Известны буровые коронки, включающие корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные секторы, армированные вставками из синтетических алмазов (см. авт. св. СССР №1020565, кл. Е21В 10/48, 1983 г).
Недостатком этой коронки является быстрый износ матрицы, что приводит к обнажению алмазных вставок и как следствие этого - к их сколу и выпадению на забой.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, включающая корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные секторы, оснащенные скважинообразующими, центральными и кернообразующими вставками из сверхтвердого материала и защитными элементами перед скважино- и кернообразующими вставками (см. авт. св. СССР №625016, кл. Е21В 10/48, 1978 г).
Данная коронка только частично устраняет недостатки аналога. Это объясняется наличием зазора между вставками и защитными элементами, т.к. даже в идеальном случае цилиндрические вставки и защитные элементы в виде стержней контактируют между собой по линии. Другим недостатком аналога и прототипа является вероятность скола вставок при спуске коронки в скважину.
В связи с изложенным технической задачей изобретения является повышение эффективности работы коронки путем увеличения проходки и механической скорости бурения за счет лучшей защиты вставок от сколов и вырывов.
Поставленная техническая задача решается тем, что в буровой коронке, включающей корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные секторы, оснащенные скважинообразующими, центральными и кернообразующими вставками из сверхтвердого материала и защитными элементами перед скважино- и кернообразующими вставками, согласно изобретению защитные элементы выполнены в плане в виде многогранника с двумя смежными криволинейными поверхностями, причем одна из криволинейных поверхностей защитного элемента совмещена с наружной поверхностью вставки, а другая - с наружной поверхностью матрицы при расположении защитного элемента перед скважинообразующей вставкой и с внутренней поверхностью матрицы в случае расположения защитного элемента перед кернообразующей вставкой.
Решению поставленной задачи способствует также и то, что:
- защитные элементы установлены с опережением относительно вставок по высоте;
- матрица оснащена дополнительными защитными элементами, выполненными зеркально симметрично с основными защитными элементами и расположенными сзади вставок.
Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид коронки; фиг.2 - вид коронки со стороны рабочего торца; фиг.3 и 4 - варианты оснащения секторов защитными элементами; фиг.5 и 6 - вид защитных элементов, расположенных, соответственно перед скважино- и кернообразующими вставками.
Предложенная буровая коронка содержит цилиндрический корпус 1 с присоединительной резьбой 2 и матрицу 3, разделенную промывочными пазами 4 на отдельные секторы 5. Каждый сектор армирован скважинообразующими 6, центральными 7 и кернообразующими 8 породоразрушаюшими вставками. Перед скважино- и кернообразующими вставками 6 и 8 установлены соответствующие защитные элементы 9 и 10, выполненные преимущественно из твердого сплава и имеющие форму многогранника. В плане защитные элементы 9 и 10 имеют форму многогранника с двумя смежными криволинейными поверхностями 11 и 12, одна из которых 11 совмещена с боковой поверхностью матрицы 3, а другая 12 - с боковой поверхностью вставки 6 или 8. Причем у защитных элементов 9, расположенных перед скважинообразующими вставками 6, криволинейная поверхность 11 совмещена с наружной боковой поверхностью матрицы 3, а у защитных элементов 10, расположенных перед кернообразующими вставками 8, криволинейная поверхность 11 совмещена с внутренней боковой поверхностью матрицы 3. Другая криволинейная поверхность 12 защитного элемента 9 или 10 в обоих случаях совмещена с наружной поверхностью вставок 6 и 8, причем контакт защитного элемента 9 или 10 со вставками 5 и 8 составляет не менее четверти окружности. В некоторых случаях возможно использование двойных защитных элементов (см. фиг.3), когда матрица 3 оснащена дополнительными защитными элементами 13 и 14, устанавливаемыми сзади вставок 6 и 8. Такой вариант оснащения коронок дополнительными защитными элементами 13 и 14 целесообразно использовать при бурении по сильно абразивным породам, когда матрица 3 подвергается сильному износу ни только перед вставками, но и за ними. Для упрощения технологии изготовления коронок следует использовать защитные элементы 9, 10, 13 и 14 в виде многогранника, у которого одна грань выполнена вогнутой и имеет радиус, равный радиусу породоразрушающей вставки 6, 8, а другая грань выполнена у защитных элементов 9 и 13 выпуклой формы, а у защитных элементов 10 и 14 - вогнутой. Обработка граней 11 и 12 защитных вставок 6 и 8 осуществляется при шлифовке коронки по наружному и внутреннему диаметрам, а обработка смежных граней 12 - в соответствии с наружным диаметром вставок 6 и 8.
Принцип работы коронки заключается в следующем. При спуске коронки в скважину возможен резкий контакт торца коронки с забоем скважины. В этом случае хрупкие вставки 6, 7 и 8 из искусственных алмазов будут предохранены от скола благодаря тому, что они смещены по высоте относительно защитных элементов 9, 10, 13 и 14, которые и воспринимают всю нагрузку. В процессе приработки коронки происходит выравнивание по высоте защитных элементов и породоразрушающих вставок. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрущающие вставки совместно с защитными элементами производят разрушение породы. При этом из-за большей износостойкости породоразрушающих вставок по сравнению с защитными элементами последние изнашиваются больше и тем самым обнажают вставки из искусственных алмазов, которые и осуществляют основную работу по разрушению забоя.
В целом это позволяет повысить технико-экономические показатели работы коронок, а именно проходку и скорость бурения за счет улучшения конструкции коронок.
1. Буровая коронка, включающая корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные секторы, оснащенные скважинообразующими, центральными и кернообразующими вставками из сверхтвердого материала и защитными элементами перед скважино- и кернообразующими вставками, отличающаяся тем, что защитные элементы выполнены в виде многогранника с двумя смежными криволинейными поверхностями, при этом одна из криволинейных поверхностей защитного элемента совмещена с наружной поверхностью вставки, а другая - с боковой поверхностью матрицы, причем при расположении защитного элемента перед скважинообразующей вставкой - с наружной боковой поверхностью матрицы, а при расположении защитного элемента перед кернообразующей вставкой - с внутренней поверхностью матрицы, при этом защитные элементы установлены с опережением относительно вставок по высоте.
2. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что матрица оснащена дополнительными защитными элементами, выполненными зеркально симметрично с основными защитными элементами и расположенными сзади вставок.
