Алмазная буровая коронка


 


Владельцы патента RU 2471957:

Панин Николай Митрофанович (RU)

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Обеспечивает оптимальную схему промывки матрицы секторов с большей длиной, повышение эффективности работы коронки, увеличение проходки и механической скорости бурения. Алмазная буровая коронка включает корпус и матрицу, разделенную широкими и узкими промывочными пазами на рабочие секторы разной длины, большие из которых армированы более крупными алмазами по сравнению с секторами меньшей длины. Секторы с большей длиной снабжены сообщенными между собой дополнительными промывочными пазами на торце и боковых поверхностях и снабжены скважино- и кернокалибрующими вставками с плоской боковой гранью, каждая из которых совмещена со сбегающей стенкой дополнительных боковых пазов. Как вариант, дополнительные промывочные пазы на торце длинных секторов выполнены в виде спирали Архимеда, выпуклая часть которой направлена в сторону наружной поверхности корпуса коронки. Как вариант, дополнительные промывочные пазы на боковых поверхностях длинных секторов выполнены наклонными к продольной оси коронки для направления потока промывочной жидкости в сторону, противоположную направлению вращения коронки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна.

Известна алмазная буровая коронка, включающая корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные секторы, армированные алмазами разного размера (см. авт. св. СССР №594291, кл. Е21В 10/48, 1973 г.).

Недостатком этой коронки является малая механическая скорость бурения, обусловленная не качественной очисткой забоя от шлама.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является алмазная буровая коронка, включающая корпус и матрицу, разделенную широкими и узкими промывочными пазами на рабочие секторы разной длины, большие из которых армированы более крупными алмазами по сравнению с секторами меньшей длины (см. авт. св. СССР №1493763, кл. Е21В 10/48, 1989 г.).

Данная коронка обеспечивает более эффективное разрушение породы благодаря созданию зон предразрушения алмазами малых секторов, облегчающие работу алмазов, расположенных на секторах большей длины. Однако из-за не оптимальной схемы промывки алмазы на больших секторах из-за высокой температуры в зоне контакта их сбегающей части с породой сильно перегреваются и выходят из строя раньше, чем алмазы на малых секторах. Это приводит к неравномерному выходу секторов из строя, что снижает технико-экономические показатели известных буровых коронок.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки путем увеличения проходки и механической скорости бурения за счет обеспечения оптимальной схемы промывки матрицы секторов с большей длиной.

Указанный технический результат достигается тем, что в алмазной буровой коронке, включающей корпус и матрицу, разделенную широкими и узкими промывочными пазами на рабочие секторы разной длины, большие из которых армированы более крупными алмазами по сравнению с секторами меньшей длины, согласно изобретению, секторы с большей длиной снабжены сообщенными между собой дополнительными промывочными пазами на торце и боковых поверхностях и снабжены скважино - и кернокалибрующими вставками с плоской боковой гранью, каждая из которых совмещена со сбегающей стенкой дополнительных боковых пазов.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

- дополнительные промывочные пазы на торце длинных секторов выполнены в виде спирали Архимеда, выпуклая часть которой направлена в сторону наружной поверхности корпуса коронки;

- дополнительные промывочные пазы на боковых поверхностях длинных секторов выполнены наклонными к продольной оси коронки для направления потока промывочной жидкости в сторону, противоположную направлению вращения коронки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид коронки со стороны ее рабочего торца.

Предложенная алмазная буровая коронка содержит цилиндрический корпус 1 с присоединительной резьбой (не показана) и матрицу 2, разделенную широкими и узкими промывочными пазами соответственно 3 и 4 на рабочие секторы 5 и 6 разной длины. Рабочие секторы 5 и 6 армированы режущими элементами, преимущественно естественными или искусственными алмазами, при этом секторы 5 большей длины армированы алмазами большей зернистости по сравнению с алмазами, которыми армированы секторы меньшей длины 6. Кроме того, рабочие секторы большей длины 5 выполнены сообщенными между собой дополнительными промывочными пазами 7, 8 и 9. Пазы 7 выполнены на торце матрицы 2, а пазы 8 и 9 на ее боковых поверхностях. Секторы 5 снабжены скважино- и кернокалибрующими вставками соответственно 10 и 11 с плоской боковой гранью 12, каждая из которых совмещена со сбегающей стенкой дополнительных боковых пазов 8 и 9. При этом скважино- и кернообразующие вставки 10 и 11 расположены в верхней части матрицы 2 в зоне пересечения ее торцевой и боковых поверхностей. Дополнительные промывочные пазы 7 на торце длинных секторов 5 выполнены в виде спирали Архимеда, выпуклая часть которой направлена в сторону наружной поверхности корпуса 1 коронки. Причем начальный участок спирали Архимеда, расположенный у внутренней стенки корпуса 1, является опережающим по отношению к участку спирали, расположенному у наружной стенки корпуса 1.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента режущие элементы секторов 5 и 6 внедряются в породу и производят ее разрушение, а вставки 10 и 11 калибровку стенок скважины и керна и одновременно предохраняют от размыва наиболее опасные участки дополнительных промывочных пазов 8 и 9. Промывочная жидкость, подаваемая с поверхности насосами, подхватывает разрушенную породу и выносит ее на поверхность. При этом секторы меньшей длины 5, оснащенные алмазами меньшей зернистости, создают зоны предразрушения, которые эффективно разрушаются алмазами более крупных фракций, закрепленных на секторах большей длины 5. Проходное сечение промывочных пазов 3 и 4 выбирается в зависимости от объема разрушаемой породы рабочими элементами секторов 5 и 6. Однако при бурении по трещиноватым породам, когда наблюдаются значительные потери промывочной жидкости, часто происходит усиленный износ рабочих элементов, вплоть до прижога. В первую очередь это относится к алмазам, расположенным на сбегающей части длинных секторов 5. Для исключения подобного явления длинные секторы 5 выполнены с дополнительными промывочными пазами 7, 8 и 9. С целью равномерного охлаждения рабочих элементов секторов 5 промывочные пазы 7 выполнены в виде спирали Архимеда и расположены таким образом, чтобы минимизировать потери давления промывочной жидкости при прохождении через пазы 7, 8 и 9 и исключить прижог алмазов и в первую очередь на сбегающей части длинных секторов 5.

Применение предложенной коронки позволяет обеспечить более равномерную загрузку рабочих элементов как коротких, так и длинных секторов и тем самым повысить проходку и скорость бурения за счет оптимизации схемы промывки при бурении, в первую очередь, по трещиноватым породам.

1. Алмазная буровая коронка, включающая корпус и матрицу, разделенную широкими и узкими промывочными пазами на рабочие секторы разной длины, большие из которых армированы более крупными алмазами по сравнению с секторами меньшей длины, отличающаяся тем, что секторы с большей длиной снабжены сообщенными между собой дополнительными промывочными пазами на торце и боковых поверхностях и снабжены скважино- и кернокалибрующими вставками с плоской боковой гранью, каждая из которых совмещена со сбегающей стенкой дополнительных боковых пазов.

2. Алмазная буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные промывочные пазы на торце длинных секторов выполнены в виде спирали Архимеда, выпуклая часть которой направлена в сторону наружной поверхности корпуса коронки.

3. Алмазная буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные промывочные пазы на боковых поверхностях длинных секторов выполнены наклонными к продольной оси коронки для направления потока промывочной жидкости в сторону, противоположную направлению вращения коронки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам, предназначенным для разрушения, преимущественно абразивных и перемежающихся по твердости пород.

Изобретение относится к области бурения, а именно к породоразрушающему инструменту для ударно-вращательного бурения. .

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для использования в качестве алмазных коронок и долот, армированных синтетическими или природными алмазами, либо сверхтвердыми материалами для бурения скважин.

Изобретение относится к области бурения скважин с отбором керна с применением породоразрушающего инструмента, в частности к буровым коронкам с алмазным вооружением.

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения скважин с отбором керна по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам при разведке месторождений на твердые полезные ископаемые и воду.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. .

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения скважин с отбором керна по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам при разведке месторождений на твердые полезные ископаемые и воду.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при бурении скважин различного целевого назначения как с отбором, так и без отбора керна в породах до XI категории по буримости.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам, предназначенным для бурения скважин с отбором керна

Изобретение относится к буровым коронкам, армированным природными и искусственными алмазами для бурения глубоких скважин. Обеспечивает увеличение механической скорости бурения, стойкости коронки, повышение сохранности керна. Алмазная ступенчатая буровая коронка включает алмазосодержащую с пилотом матрицу, разделенную торцевыми, внутренними и наружными боковыми, наклонными и дополнительными цилиндрическими промывочными каналами на секторы и корпус с наружной кольцевой проточкой. Дополнительные цилиндрические промывочные каналы, выходящие в торцевые промывочные каналы, расположены перпендикулярно рабочему торцу коронки и смещены по радиусу к периферии пилота матрицы, а диаметр дополнительного цилиндрического канала определяется по установленной зависимости, при этом суммарная площадь поперечных сечений внутренних боковых промывочных каналов коронки находится из расчетного соотношения. Кроме того, входные кромки дополнительных цилиндрических каналов выполнены коническими с острым углом при вершине конуса, а наклонные промывочные каналы выполнены с переменной емкостью, увеличивающейся в сторону наружной кольцевой проточки корпуса коронки. 2 ил.

Изобретение относится к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Обеспечивает повышение проходки и механической скорости бурения, лучшее охлаждение матрицы и более качественную очистку забоя от шлама. Алмазная буровая коронка включает корпус, матрицу, разделенную промывочными пазами на армированные режущими элементами рабочие секторы с вогнутыми торцами, и размещенные в промывочных пазах пустотелые вставки, открытые со стороны забоя скважины и выполненные в поперечном сечении в форме кольцевых сегментов с выпуклыми торцами, конгруэнтными вогнутым торцам секторов. Каждый сектор матрицы выполнен с горизонтальными каналами, сообщенными с полостью пустотелых вставок, причем горизонтальные каналы выполнены конической формы, большее основание которых ориентировано в сторону вращения коронки. Горизонтальные каналы могут быть сообщены с полостью корпуса дополнительными каналами. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Обеспечивает повышение эффективности работы коронки. Алмазная буровая коронка включает корпус и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы и содержащую импрегнированный и промежуточный слои, последний из которых выполнен с кольцевым выступом, взаимодействующим с ответной впадиной импрегнированного слоя. Кольцевой выступ промежуточного слоя выполнен в виде синусоиды с амплитудой, не превышающей половину ширины матрицы, при этом длина каждого сектора матрицы составляет не менее длины волны синусоиды. 2 ил.

Изобретение относится к области производства породоразрушающего алмазного инструмента, в частности импрегнированных алмазных буровых коронок, используемых при бурении скважин с отбором керна при разведке месторождений полезных ископаемых. Импрегнированная алмазная буровая коронка содержит кольцевой корпус и алмазоносный рабочий слой, разделенный промывочными пазами на сегменты. Сегменты образованы параллельными и образующими рабочую поверхность наклонными относительно оси коронки поверхностями и снабжены с наружной и внутренней стороны износостойкими элементами, Наклонные поверхности пересекаются с рабочей поверхностью сегментов с образованием на ней кольцевой площадки первоначального контакта коронки с забоем, имеющей в диаметральном направлении ширину, равную 15-35% от наибольшей ширины сегмента, при этом наклонные поверхности составляют угол с кольцевой площадкой 7-20°, кроме того, износостойкие элементы выполнены прямоугольной формы и расположены длинной стороной вдоль окружной поверхности сегмента. Такое выполнение коронки позволяет сократить время прирабатываемости рабочей поверхности коронки и увеличить срок службы коронки. 4 ил.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Обеспечивает повышение эффективности работы коронки. Алмазная буровая коронка включает корпус и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы и содержащую абразивный материал, размещенный в емкостях, имеющих со стороны резьбы коническую форму, верхняя часть которых снабжена штифтом для жесткого соединения с корпусом, причем емкости расположены внутри матрицы и выполнены с втулкой для выпуска абразивного материала, выходная часть которой в исходном положении перекрыта матричным материалом. Рабочий торец секторов выполнен с несколькими соосно расположенными канавками, а емкости для абразивного материала выполнены с несколькими втулками, выходная часть которых расположена на торцах выступов, образованных между соосными канавками. Выходные торцы втулок могут быть расположены в передней по ходу вращения части торца выступов между соосными канавками. Выходная часть втулок на разных секторах может быть расположена на разном расстоянии от торца матрицы. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Обеспечивает повышение эффективности работы коронки. Алмазная буровая коронка включает корпус и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы и содержащую импрегнированный и промежуточный слои, последний из которых выполнен с кольцевым выступом, взаимодействующим с ответной впадиной импрегнированного слоя. Кольцевой выступ промежуточного слоя выполнен с емкостями для абразивного материала, равномерно расположенными по всей окружности кольцевого выступа, при этом емкости для абразивного материала расположены в каждом секторе и оснащены втулками, выходная часть которых в исходном положении перекрыта матричным материалом и расположена в передней части сектора. Часть втулок для абразивного материала может быть выполнена вилкообразной формы, причем выходные участки их направлены в сторону скважино-кернообразующих частей матрицы. Секторы с вилкообразными втулками могут быть расположены с чередованием с секторами, снабженными одной втулкой, расположенной в средней части передней грани сектора. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту. Обеспечивает повышение ресурса коронки, увеличение механической скорости, снижение энергоемкости процесса бурения и сокращение времени на спуско-подъемные операции для ее замены. Многоярусная буровая коронка включает несколько ярусов резцов, находящихся на разном расстоянии от забоя скважины. Верхний неподвижный ярус резцов установлен на их державках, представляющих собой выступы на торце тела коронки, перемежающиеся с державками нескольких нижних подвижных ярусов резцов, причем цилиндрические хвостовики державок, имеющие плоский паз, образующий верхний и нижний уступ, и прочно связанные с державками, вместе с упирающимися в них пакетами пружин сжатия входят в глухие отверстия с торца тела коронки параллельно ее оси. Сила сжатия пакета пружин каждого яруса соответствует осевой нагрузке разрушения породы, для бурения которой предназначен данный ярус, и при этом каждый последующий вышерасположенный ярус предназначен для пород большей твердости, чем для пород предыдущего нижнего яруса, а резцы первого яруса от забоя находятся с последним в постоянном контакте в процессе бурения. Державки резцов подвижных ярусов вместе с предварительно поджатыми пакетами пружин удерживаются от выпадания из своих отверстий за счет упора верхним уступом плоского паза цилиндрических хвостовиков державок в верхнюю грань сваренного из двух половин опорного кольца, установленного в кольцевой паз, выполненный на наружной поверхности тела коронки. Верхняя грань державки каждого подвижного яруса резцов в своем поперечном сечении выполнена в виде ступеньки, выступ которой входит во впадину соответствующей ступеньки, выполненной в поперечном сечении тела коронки. 5 ил.
Наверх