Буровая коронка
Изобретение относится к области бурения, а именно к породоразрушающему инструменту для ударно-вращательного бурения. Буровая коронка содержит корпус, рабочий торец которого армирован износостойкими радиально расположенными вставками с цилиндрическим основанием и трехгранным призматическим лезвием, ориентированным параллельно оси цилиндрического основания и имеющим ширину меньше диаметра основания, при этом износостойкие вставки размещены в радиальных пазах конгруэнтной формы на торце корпуса. С целью увеличения ресурса работы бурового инструмента и снижения затрат на проведение буровых работ износостойкие вставка в плане выполнены Т-образной формы. Причем поперечная часть вставок расположена со стороны периферии и оснащена с наружной стороны выступами, при этом нижний торец поперечной части каждой вставки смещен относительно рабочей кромки лезвия в сторону, противоположную забою скважины. Достижению указанной цели способствует также и то, что призматическое лезвие оснащено конусообразным участком, соединяющим продольную и поперечную части вставки. Выступы на наружной поверхности поперечной части имеют в поперечном сечении клиновидную, или трапецеидальную, или прямоугольную, или полусферическую форму; причем выступы расположены параллельно оси корпуса коронки. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области бурения, а именно к породоразрушающему инструменту для ударно-вращательного бурения.
Известна буровая коронка для ударно-вращательного бурения, содержащая корпус с пазами на рабочем торце, в которых закреплены породоразрушающие вставки из износостойкого материала (см. авт. св. СССР №1606677 A1, кл. E21B 10/36, 1990 г.)
Недостатком данной коронки является малая эффективность в работе, связанная с быстрой «потерей» диаметра, что ведет к законушению коронки и резкому снижению скорости бурения. Другим недостатком коронки следует признать малую надежность крепления вставок, что особенно значительно сказывается при бурении ударно-вращательным способом из-за постоянных динамических нагрузок на вставки, а следовательно, и на соединительные сварные или паяные швы.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая корпус, рабочий торец которого армирован износостойкими радиально расположенными вставками с цилиндрическим основанием и трехгранным призматическим лезвием, ориентированным параллельно оси цилиндрического основания и имеющим ширину меньше диаметра основания, при этом износостойкие вставки размещены в радиальных пазах конгруэнтной формы на торце корпуса (см. авт. св. СССР №320611 A1, кл. E21B 10/16, 1972 г.)
В этой коронке решен вопрос о надежности крепления вставок. К недостаткам ее следует отнести малую эффективность при использовании ее для разрушения твердых и трещиноватых пород. При бурении по твердым породам это связано с опережающим износом периферийной части вставок, работающих в гораздо более тяжелых условиях, чем остальная часть вставок, имеющих одинаковое вооружение с вооружением периферийной части. При бурении по трещиноватым породам это связано с возможностью заклинивания и разрушения износостойких вставок в случае попадания рабочих кромок их лезвий в трещины.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки путем обеспечения более равномерной загрузки рабочей части вставок по всей их длине и исключения скола рабочих кромок лезвий.
Поставленный технический результат достигается тем, что в буровой коронке, содержащей корпус, рабочий торец которого армирован износостойкими радиально расположенными вставками с цилиндрическим основанием и трехгранным призматическим лезвием, ориентированным параллельно оси цилиндрического основания и имеющим ширину меньше диаметра основания, при этом износостойкие вставки размещены в радиальных пазах конгруэнтной формы на торце корпуса, согласно изобретению износостойкие вставки в плане выполнены Т-образной формы, причем поперечная часть вставки расположена со стороны периферии и оснащена со стороны наружной поверхности выступами, при этом нижний торец поперечной части каждой вставки смещен по высоте относительно рабочей кромки лезвия в сторону, противоположную забою скважины.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:
- призматическое лезвие оснащено конусообразным участком, соединяющим поперечную и продольную части вставки;
- выступы вставки в поперечном сечении имеют клиновидную, или трапецеидальную, или прямоугольную, или полусферическую форму;
- выступы на поперечной части вставки расположены параллельно оси корпуса коронки.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид коронки, на фиг.2 - вид А на фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2.
Буровая коронка содержит корпус 1, рабочий торец которого армирован износостойкими радиально расположенными вставками 2 с цилиндрическим основанием 3 и трехгранным призматическим лезвием 4. Лезвия 4 вставок 2 ориентированы параллельно оси цилиндрического основания 3 и имеют ширину меньше диаметра основания. Основания 3 вставок 2 размещены в радиальных пазах 5 конгруэнтной формы, выполненных на торце корпуса 1. При этом износостойкие вставки 2 в плане выполнены Т-образной формы, причем поперечная часть 9 вставки 2 расположена со стороны периферии. Наружная поверхность поперечной части 9 вставки 3 оснащена выступами 6, при этом нижний торец 7 поперечной части каждой вставки 2 смещен по высоте на величину Δh относительно рабочей кромки лезвия 4 в сторону, противоположную забою скважины. Поперечная часть 9 вставки 2 соединена с ее продольной частью конусообразным участком 8, при этом выступы 6 вставки 2 в поперечном сечении имеют клиновидную, или трапецеидальную, или прямоугольную, или полусферическую форму. С целью снижения потерь ударной энергии на коронку выступы 6 на поперечной части 9 вставки 2 расположены параллельно оси корпуса 1 коронки. Форма выполнения поперечного сечения выступов 6 выбирается в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород. При бурении по абразивным и твердым породам предпочтительно использовать выступы 6 прямоугольной и трапецеидальной формы, а при бурении по более мягким породам - использовать выступы клиновидную и сферическую формы.
Оснащение коронки вставками 2 с цилиндрическим основанием 3 обеспечивает равномерное распределение нагрузки на всю контактную поверхность при одновременном снижении удельных нагрузок. Благодаря выполнению основания 3 с диаметром, превышающим ширину лезвия 4, образуется замковое соединение с корпусом 1 коронки и тем самым обеспечивается высокая надежность крепления вставок 2 в пазах корпуса 1. Оснащение вставки 2 поперечной частью 9 позволяет усилить лезвие 2 вставки со стороны периферийного торца. Именно на этот торец лезвия 2 приходится основная нагрузка, т.к. она участвует как в разрушении забоя скважины, так и в калибровке ее стенок. Это позволяет уравновесить нагрузки, действующие на вставку 2. Этому способствует и наличие выступов 4 на торцевой части вставки, которые позволяют также и увеличить калибрующую способность вставок 6, а наличие пазов 10 между ними улучшает очистку забоя скважины от шлама и охлаждение рабочих элементов коронки. Для повышения прочности и предохранения поперечной части 9 от скола каждая вставка 2 выполнена с конусообразным участком 8, воспринимающим радиально направленные нагрузки на поперечную часть 9 вставки 2
Применение предложенной коронки позволит значительно увеличить ресурс ее работы и тем самым снизить затраты на проведение буровых работ.
1. Буровая коронка, содержащая корпус, рабочий торец которого армирован износостойкими радиально расположенными вставками с цилиндрическим основанием и трехгранным призматическим лезвием, ориентированным параллельно оси цилиндрического основания и имеющим ширину меньше диаметра основания, при этом износостойкие вставки размещены в радиальных пазах конгруэнтной формы на торце корпуса, отличающаяся тем, что износостойкие вставки в плане выполнены Т-образной формы, причем поперечная часть вставки расположена со стороны периферии и оснащена со стороны наружной поверхности выступами, при этом нижний торец поперечной части каждой вставки смещен по высоте относительно рабочей кромки лезвия в сторону, противоположную забою скважины.
2. Породоразрушающая вставка по п.1, отличающаяся тем, что призматическое лезвие оснащено конусообразным участком, соединяющим поперечную и продольную части вставки.
3. Породоразрушающая вставка по п.1, отличающаяся тем, что выступы в поперечном сечении имеют клиновидную, или трапецеидальную, или прямоугольную, или полусферическую форму.
4. Породоразрушающая вставка по п.1, отличающаяся тем, что выступы на поперечной части вставки расположены параллельно оси корпуса коронки.
