Коронка для ударно-вращательного бурения

Авторы патента:

Кононов Виктор Михайлович (RU)

Захаров Юрий Никитович (RU)

Панин Николай Митрофанович (RU)

Щербак Евгений Николаевич (RU)

E21B10/46 - отличающиеся износостойкими частями, например алмазными вставками

Владельцы патента RU 2473772:

Панин Николай Митрофанович (RU)

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам для ударно-вращательного бурения, преимущественно по монолитным твердым породам. Она содержит корпус с очистными каналами, разделяющими торец коронки на секторы, армированные скважино- и кернообразующими резцами. Скважино- и кернообразующие резцы расположены в передней и задней части сектора центральными резцами большего диаметра с большим вылетом и со скошенной вершиной. При этом, по меньшей мере, часть скважино- и кернообразующих резцов выполнена с клиновидной рабочей головкой, лезвия которых в каждом секторе ориентированы под разным углом к радиусу коронки. Резцы с клиновидной и полусферической рабочей головкой в каждом секторе установлены с чередованием по ходу вращения коронки. Хвостовики центральных резцов установлены с положительным углом наклона - α, определяемым по формуле: α=β+(1-5)°, где β - угол скоса вершины центральных резцов. Такое выполнение коронки позволяет увеличить эффективность разрушения и значительно снизить стоимость буровых работ. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам для ударно-вращательного бурения, преимущественно по монолитным твердым породам.

Известна коронка для ударно-вращательного бурения, содержащая корпус, рабочий торец которого армирован скважино-, кернообразующими и центральными твердосплавными вставками, последние из которых установлены с опережением по высоте относительных первых (см. авт.св. СССР №222671, кл. Е21В 10/02, 1971 г.).

Существенным недостатком данной коронки является быстрый износ скважино- и кернообразующих вставок в процессе вращения в промежутках времени между ударами, так как сила прижатия их к забою неизменна и определяется осевой нагрузкой.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является коронка для ударно-вращательного бурения, содержащая корпус с очистными пазами, разделяющими торец коронки на секторы, армированные скважино- и кернообразующими резцами, расположенными в передней части сектора, и расположенными в задней части сектора центральными резцами большего диаметра с большим вылетом и со скошенной вершиной (см. авт.св. СССР №1093783, кл. Е21В 10/36, 1984 г.).

Данная коронка обеспечивает по сравнению с аналогом более высокую стойкость. Однако она также не лишена определенных недостатков. К недостаткам прототипа следует отнести в первую очередь сравнительно высокую энергоемкость процесса разрушения породы, что значительно снижает эффективность работы коронки, особенно при бурении по твердым монолитным породам.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки путем снижения энергоемкости процесса разрушения твердых монолитных пород.

Указанный технический результат достигается тем, что в коронке для ударно-вращательного бурения, содержащей корпус с очистными пазами, разделяющими торец коронки на секторы, армированные скважино- и кернообразующими резцами, расположенными в передней части сектора, и расположенными в задней части сектора центральными резцами большего диаметра с большим вылетом и со скошенной вершиной, согласно изобретению, по меньшей мере, часть скважино- и кернообразующих резцов выполнена с клиновидной рабочей головкой, лезвия которых в каждом секторе ориентированы под разным углом к радиусу коронки.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- резцы с клиновидной рабочей головкой установлены с чередованием по ходу вращения с резцами, имеющими полусферическую рабочую головку;

- хвостовики центральных резцов установлены с положительным углом наклона - α, определяемым по формуле: α=β+(1-5)°, где β - угол скоса вершины центральных резцов.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид выполнения буровой коронки со стороны рабочего торца; фиг.2 - вид А на фиг.1.

Буровая коронка содержит корпус 1, скважино-, кернообразующие и центральные резцы 2, 3 и 4 соответственно, очистные пазы 5, разделяющие торец коронки на рабочие секторы 6. Количество резцов 2, 3 и 4 во всех секторах одинаково и выбирается в зависимости от диаметра резцов и диаметра коронки. Расстояние между скважино- и кернообразующими резцами 2 и 3 выбирается в зависимости от структуры и текстуры разрушаемых пород. Количество центральных резцов 4 соответствует количеству секторов 6 коронки. Располагают их в задней части каждого сектора по ходу вращения коронки с перекрытием зазора между скважино- и кернообразующими резцами 2 и 3. Эти резцы имеют больший диаметр по сравнению с резцами 2 и 3 и установлены с некоторым опережением - h относительно них по высоте, исключающим трение резцов 2 и 3 о породу между ударами. Это достигается в том случае, когда величина опережения резцов 4 больше глубины внедрения резцов 2 и 3. Рабочая головка центральных резцов 4 выполнена со скосом - β, составляющим 15-30° в сторону вращения коронки, а хвостовик 7 их установлен с положительным углом наклона - α, определяемым по формуле: α=β+(1-5)°, где β - угол скоса вершины центральных резцов 4. Такая схема расположения резцов 4 обеспечивает передачу осевой нагрузки без возникновения составляющих усилий, способствующих расшатыванию хвостовика 7 резцов 4 в гнездах 8 корпуса 1. Это повышает надежность крепления центральных резцов 4. Кроме того, предложенная схема расположения рабочей кромки 9 резцов 4 обеспечивает более эффективное разрушение горных пород. Этому способствует также и оснащение скважино- и кернообразующих резцов 2 и 3 каждого сектора 6, по меньшей мере, несколькими резцами с клиновидной рабочей головкой 10, которые чередуются по ходу вращения коронки с резцами, имеющими полусферическую рабочую головку 2 и 3. Причем рабочие кромки 9 резцов с клиновидными рабочими головками в каждом секторе 6 ориентированы под разным углом к радиусу коронки. Это уменьшает вероятность образования «забойной рейки», которая значительно снижает эффективность разрушения породы и увеличивает энергоемкость этого процесса.

Коронка работает следующим образом. Под действием крутящего момента и ударной осевой нагрузки резцы 2, 3 и 4 внедряются в породу и разрушают ее. При этом центральные резцы 4 внедряются в породу на большую глубину, так как в начальный момент приложения осевой нагрузки на них приходится практически вся энергия удара. При вращении коронки скошенная поверхность резцов 4 «наезжает» на неразрушенный участок породы между скважино- и кернообразующими резцами 2 и 3 и поднимает последние из образованных ими лунок и тем самым исключает их трение о породу, а следовательно, и уменьшает их износ. Следующий удар резцов происходит в момент нахождения центральных резцов 4 над неразрушенным участком. В этом случае осевая нагрузка на резцы увеличивается за счет сжатия элементов бурового снаряда, что увеличивает эффективность разрушения породы. Этому способствует также и образование дополнительной плоскости обнажения за счет разновысотности резцов 2, 3 и 4 и более эффективному разрушению породы резцами с клиновидной рабочей головкой при контакте с предварительно смятой породой полусферическими рабочими головками резцов 2 и 3. Образующийся при этом шлам выносится с забоя очистным агентом, подаваемым через пазы 5.

Применение предложенной коронки обеспечивает увеличение проходки за счет более надежного крепления центральных резцов и механической скорости бурения за счет снижения энергоемкости процесса разрушения породы, и, как следствие этого, достигается снижение стоимости буровых работ.

1. Коронка для ударно-вращательного бурения, содержащая корпус с очистными пазами, разделяющими торец коронки на секторы, армированные скважино- и кернообразующими резцами, расположенными в передней части сектора, и расположенными в задней части сектора центральными резцами большего диаметра с большим вылетом и со скошенной вершиной, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть скважино- и кернообразующих резцов выполнена с клиновидной рабочей головкой, лезвия которых в каждом секторе ориентированы под разным углом к радиусу коронки.

2. Коронка для ударно-вращательного бурения по п.1, отличающаяся тем, что резцы с клиновидной рабочей головкой установлены с чередованием по ходу вращения с резцами, имеющими полусферическую рабочую головку.

3. Коронка для ударно-вращательного бурения по п.1, отличающаяся тем, что хвостовики центральных резцов установлены с положительным углом наклона α, определяемым по формуле: α=β+(1-5)°, где β - угол скоса вершины центральных резцов.

Изобретение относится к буровым долотам, а именно к породоразрушающим вставкам для буровых долот, предназначенных для разрушения перемежающихся по твердости пород.

Породоразрушающий зубок // 2462581

Изобретение относится к буровым долотам, а именно к породоразрушающим зубкам буровых долот, предназначенным для разрушения перемежающихся по твердости пород. .

Буровая коронка // 2459064

Изобретение относится к коронкам для ударно-вращательного бурения, преимущественно по абразивным породам. .

Буровые долота на основе композита "матрица-частицы" с твердосплавным упрочнением и способы изготовления и ремонта таких долот с использованием твердосплавных материалов // 2457281

Изобретение относится к буровым долотам для бурения подземных пород. .

Способ изготовления буровых долот, оснащенных пластинами pdc // 2398090

Изобретение относится к области буровой техники и используется при производстве буровых долот, оснащенных пластинами из поликристаллических алмазов (PDC). .

Буровой породоразрушающий инструмент // 2392413

Изобретение относится к области бурового породоразрушающего инструмента режущего типа, преимущественно с алмазным вооружением. .

Способ изготовления бурового породоразрушающего инструмента // 2392412

Изобретение относится к буровым породоразрушающим инструментам режущего типа преимущественно с алмазным вооружением, а именно к способам их изготовления. .

Способ изготовления алмазных буровых долот // 2377111

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к изготовлению алмазных буровых долот. .

Буровое долото и способ его изготовления // 2376442

Термофрикционный породоразрушающий инструмент // 2374418

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, применяемому при проходке геологоразведочных скважин и может быть использовано во всех комбинированных способах разрушения горных пород.

Буровая коронка // 2478767

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам, и может быть использовано при бурении геологоразведочных скважин

Породоразрушающий инструмент (варианты) // 2481459

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, в котором используются твердосплавные вставки, закрепляемые в корпусе инструмента методом запрессовки

Буровой инструмент // 2494217

Изобретение относится к буровому инструменту с твердосплавным или синтетическим алмазным вооружением. Обеспечивает повышение эффективности работы бурового инструмента, надежную фиксацию зубков. Буровой инструмент содержит корпус с отверстиями, в которых посредством фиксаторов закреплены породоразрушающие зубки с рабочей головкой и хвостовиком. Породоразрушающие зубки выполнены из нескольких элементов, каждый из которых представлен в виде части цилиндра с вертикальной плоской гранью в верхней части, причем хвостовик каждой части зубка выполнен в виде конуса с расширяющимся в сторону дна основанием, а отверстия под зубки выполнены в нижней части с ответным коническим расширением, при этом фиксатор установлен между плоскими гранями частей зубка, причем поверхности фиксатора со стороны стенок отверстия выполнены с выступами, а боковые стенки отверстий - с ответными впадинами. Боковые грани фиксатора в нижней части могут иметь клиновидную форму, а контактирующие с ними боковые грани частей зубка - ответные наклонные поверхности. Части зубка могут быть выполнены одинаковой конфигурации. Фиксатор может быть выполнен из материала с меньшей твердостью, чем материал рабочей головки частей зубка. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Алмазный буровой инструмент // 2506402

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам и долотам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна и сплошным забоем. Обеспечивает повышение эффективности работы благодаря очистке забоя от разрушенных частиц алмазов нижнего слоя. Алмазный буровой инструмент включает корпус с присоединительной резьбой и матрицу, армированную алмазами, размещенными в несколько рядов в лунках трафареток, изготовленных из более мягкого материала по сравнению с материалом матрицы. Корпус оснащен несколькими герметически закрытыми камерами, снабженными подпружиненными в осевом направлении пружиной сжатия обратными клапанами, расположенными со стороны рабочего торца матрицы, при этом пружина сжатия размещена в полости камеры и жестко соединена с корпусом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Пассивные и активные элементы для бурения снизу вверх на буровом инструменте с запрессованными резцами и соответствующие способы // 2513562

Группа изобретений относится к буровым инструментам с пассивными и активными элементами и к способам формирования такого инструмента. Обеспечивает замедление износа калибрующих и пассивных областей. Буровой инструмент содержит: корпус, имеющий торцевую поверхность на его дистальном конце и калибрующие области, включающие проходящие продольно вверх выступающие части нескольких лопастей, и хвостовик; переходную поверхность, включающую скос, расположенный между наружным диаметром на верхнем конце соответствующей калибрующей области и хвостовиком; и элемент для восходящего бурения, выполненный в виде детали, расположенной на переходной поверхности, проходящей от точки, прилегающей к переходной кромке между переходной поверхностью и соответствующей калибрующей областью, и имеющий пассивное расположение при нисходящем бурении и активное расположение при восходящем бурении или расширении ствола скважины снизу вверх. При осуществлении способа формирования бурового инструмента: формируют корпус, включающий активную область и пассивную область в режиме нисходящего бурения, причем активная область содержит части корпуса, дистальные относительно переходной кромки, а пассивная область включает части корпуса, проксимальные относительно переходной кромки, и пассивная область активна в режиме восходящего бурения; размещают элемент для восходящего бурения в пассивной области посредством размещения его на пластине крепления или формируют элемент для восходящего бурения интегрально с пластиной крепления; и прикрепляют пластину крепления к пассивной области. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

Алмазный буровой инструмент // 2513795

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам и долотам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна и сплошным забоем. Обеспечивает увеличение эффективности работы бурового инструмента, очистку забоя от разрушенных частиц алмазов нижнего слоя. Алмазный буровой инструмент включает корпус с матрицей, разделенной промывочными пазами на секторы, армированные несколькими рядами рабочих слоев, содержащих трафаретки и размещенные в их лунках алмазы. Между рабочими слоями закреплены термоплавкие вставки, а рабочие слои оснащены сетками, в ячейках которых установлены алмазы, причем сетки соединены с пружиной растяжения, закрепленной в пазу корпуса. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ формирования бурильного инструмента с использованием геометрической компенсации и сформированный посредством него инструмент // 2520313

Группа изобретений относится к области бурового инструмента и способам его изготовления. Технический результат обеспечивается геометрической компенсацией, используемой для улучшения точности, с которой элементы могут размещаться на буровых долотах, формируемых с использованием прессования частиц и спекания. При осуществлении способа формирования корпуса долота для роторного бурения прогнозируют ошибку расположения, которую будет иметь по меньшей мере один элемент из группы элементов на не полностью спеченном корпусе долота, при спекании не полностью спеченного корпуса долота до заданной конечной плотности, формируют по меньшей мере один элемент из группы элементов на не полностью спеченном корпусе долота в месте расположения, по меньшей мере частично определенном по прогнозируемой ошибке расположения, которую будет иметь по меньшей мере один из группы элементов, и спекают не полностью спеченный корпус долота до требуемой конечной плотности. Корпус долота для роторного бурения, не полностью спеченный, имеет профиль режущей поверхности с формой, отличающейся от заданной формы проектного профиля режущей поверхности полностью спеченного корпуса долота, формируемого из не полностью спеченного корпуса долота. 2 н.з. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил.

Суперабразивные резцы с пазами на режущей поверхности и снабженные ими буровые долота и инструмент // 2532026

Группа изобретений относится к конструкциям для использования в бурении подземных пород, включающим по меньшей мере один режущий элемент, в частности, к буровым долотам и инструменту с режущими элементами. Техническим результатом является повышение стабильности и срока службы бурового долота. Режущий элемент содержит объем суперабразивного материала, включающий: режущую поверхность, проходящую в двух измерениях и поперек продольной оси режущего элемента, причем часть режущей поверхности может быть не перпендикулярна продольной оси режущего элемента; заднюю границу, расположенную сзади режущей поверхности; и по меньшей мере один паз в режущей поверхности, начинающийся вблизи ее боковой границы и проходящий через по меньшей мере часть режущей поверхности. Паз может иметь переменную глубину, проходить через или по диаметру (диаметрам) режущей поверхности. К пазу могут прилегать ребра. 8 н. и 2 з.п. ф-лы, 22 ил.

Способ изготовления алмазной буровой коронки // 2534164

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению алмазной буровой коронки методом пропитки. Разовую графитовую пресс-форму изготавливают со сквозными отверстиями, формы и размеры которых соответствуют нижней проекции сечения секторов матрицы коронки, при укладке алмазов, загрузке, формовании и прессовании шихты матрицы под графитовую пресс-форму помещают основание, верхняя поверхность которого повторяет профиль поверхности нижней части секторов матрицы, при спекании в вакуумной печи основание удаляют, при этом под каждым сектором матрицы коронки располагают таблетки из пропитываемого металла или сплава так, чтобы пропитка происходила снизу вверх. Обеспечивается саморегулируемая и равномерная дозировка пропитываемого металла или сплава во всех секторах матрицы, равномерная плотность матрицы, повышение выхода годного, а также исключается образование наплыва металла на корпус инструмента. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Резец, скважинный инструмент и способ формирования паза резца // 2537432

Группа изобретений относится к резцам, скважинным инструментам, применяемым в подземном бурении, и способам формирования паза резца. Технический результат заключается в точной ориентации резцов в пазах скважинных инструментов. Резец включает подложку, содержащую соединительную поверхность с одного торца подложки, имеющей конфигурацию для соединения внутри паза резца; и множество индексов резца, по меньшей мере, на участке соединительной поверхности, в котором каждый индекс резца расположен вокруг центральной оси подложки и проходит менее чем полностью вокруг центральной оси, и в котором множество индексов резца, по существу, равномерно разнесены по окружности вокруг центральной оси подложки. Соединительная поверхность может быть прецизионно расположена внутри паза резца более чем в одном положении, в котором соединительная поверхность является неплоской. 7 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил.