Алмазная буровая коронка



Алмазная буровая коронка
Алмазная буровая коронка
Алмазная буровая коронка
Алмазная буровая коронка
Алмазная буровая коронка
Алмазная буровая коронка

 


Владельцы патента RU 2473774:

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 повышение эффективности работы коронки, увеличение проходки и механической скорости бурения. Алмазная буровая коронка включает корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на армированные режущими элементами рабочие секторы в радиальном сечении в виде прямоугольника и прямоугольных трапеций, наклонные стороны которых направлены в противоположные стороны. Все рабочие секторы в сечении, перпендикулярном радиусу коронки, выполнены в виде прямоугольной трапеции, наклонная грань которых расположена с набегающей стороны, при этом рабочие секторы с прямоугольным сечением армированы вставками из синтетических сверхтвердых материалов, причем вставки расположены в зоне пересечения наклонной и торцевой поверхностей прямоугольных секторов с окружностью, делящей торец сектора на две равные по толщине части. Сумма меньших оснований прямоугольных трапеций в радиальном направлении может быть не более ширины торца матрицы. Наклонная набегающая грань каждого сектора может быть армирована алмазами меньшей фракции по сравнению с горизонтальным участком торцевой поверхности. 2 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.

Известна алмазная буровая коронка, включающая корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные секторы, армированные алмазами (см. авт. св. СССР №308181, кл. Е21В 10/48, 1970 г.).

Недостатком этой коронки является малая механическая скорость бурения, обусловленная большой площадью поверхности алмазосодержащей матрицы, что приводит к значительному увеличению объема разрушенной породы. Другим недостатком данной коронки является необходимость создания высоких осевых нагрузок на коронку, что ведет к ускоренному износу бурильной колонны и увеличению числа ее обрывов.

Известна также алмазная буровая коронка, включающая кольцевой корпус, матрицу, разделенную промывочными пазами на алмазосодержащие секторы в виде прямоугольных трапеций с острыми углами при большом основании, причем острый угол каждого последующего сектора расположен со стороны, противоположной острому углу прямоугольной трапеции предыдущего сектора (см. авт. св. СССР №719192, кл. Е21В 10/46, 1981 г.)

К недостаткам данной коронки следует отнести увеличение контактной поверхности по мере износа матрицы, что ведет к снижению как механической скорости бурения, так и проходки.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является алмазная буровая коронка, включающая корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на армированные режущими элементами рабочие секторы в радиальном сечении в виде прямоугольника и прямоугольных трапеций, наклонные стороны которых направлены в противоположные стороны (см. патент РФ №2230174, кл. Е21В 10/48, 2004 г.).

Данная коронка обеспечивает более равномерное использование вооружения матрицы, что позволяет увеличить проходку на коронку. Однако она не обеспечивает высокой механической скорости бурения, что снижает технико-экономические показатели данной коронки.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки путем увеличения проходки и механической скорости бурения за счет обеспечения объемного разрушения породы.

Указанный технический результат достигается тем, что в алмазной буровой коронке, включающей корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на армированные режущими элементами рабочие секторы с поперечным сечением в виде прямоугольника и прямоугольных трапеций, наклонные стороны которых направлены в противоположные стороны, согласно изобретению, все рабочие секторы в сечении, перпендикулярном радиусу коронки, выполнены в виде прямоугольной трапеции, наклонная грань которых расположена с набегающей стороны, при этом рабочие секторы с прямоугольным сечением армированы вставками из синтетических сверхтвердых материалов, причем вставки расположены в зоне пересечения наклонной и торцевой поверхностей прямоугольных секторов с окружностью, делящей торец сектора на две равные по толщине части.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- сумма меньших оснований прямоугольных трапеций в радиальном направлении не более ширины торца матрицы;

- наклонная набегающая грань каждого сектора армирована алмазами меньшей фракции по сравнению с горизонтальным участком торцевой поверхности.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид коронки со стороны ее рабочего торца; на фиг.2, 3 и 4 - схема выполнения секторов разного профиля в радиальной плоскости; на фиг.5 - форма рабочего сектора в продольном сечении; на фиг.6 - схема поражения забоя тремя секторами разного профиля.

Предложенная алмазная буровая коронка содержит цилиндрический корпус 1 с присоединительной резьбой (не показана) и матрицу 2, разделенную промывочными пазами 3 на рабочие секторы, армированные режущими элементами, преимущественно естественными или искусственными алмазами. Рабочие секторы выполнены с различным поперечным сечением. Часть секторов выполнена с поперечным сечением в виде прямоугольника 4, а другая часть - в виде прямоугольных трапеций 5 и 6 с острыми углами при большом основании. При этом наклонные стороны трапеций 5 и 6 имеют противоположное направление. У секторов 5 наклонная боковая грань образует острый угол с осью коронки, вершина которого расположена со стороны резьбы коронки, а у секторов 6 - со стороны забоя скважины. Размеры секторов 5 и 6 выбирают таким образом, чтобы сумма меньших оснований прямоугольных трапеций (a1+a2) в радиальном направлении не более ширины - В торца матрицы

Все рабочие секторы 4, 5 и 6 в сечении, перпендикулярном радиусу коронки, выполнены в виде прямоугольной трапеции (см. фиг.5), наклонная грань 7 которых расположена с набегающей стороны. Наклонная набегающая грань 7 каждого сектора армирована алмазами меньшей фракции по сравнению с горизонтальным участком 9 торцевой поверхности коронки. Такая армировка создает зону предварительного разрушения более мелкими алмазами, которая затем успешно разрушается более крупными алмазами, используемыми для армировки горизонтальной части торца 9 каждого сектора 4, 5 и 6, обеспечивая объемное разрушение породы. Этому же способствует и армировка рабочих секторов с прямоугольным сечением 4 вставками 8 в виде штырей из синтетических сверхтвердых материалов. Вставки 8 расположены в зоне пересечения наклонной 7 и торцевой 9 поверхностей прямоугольных секторов 4 с окружностью 10, делящей торец сектора на две равные по толщине части, причем вставки 8 устанавливают заподлицо с горизонтальным участком 9 торца секторов 4.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента режущие элементы секторов 4, 5 и 6 внедряются в породу и производят ее разрушение. При этом благодаря предложенной схеме выполнения рабочих секторов 4, 5 и 6 с наклонной набегающей гранью 7, армировке секторов алмазами различных фракций, а также использованию штырей 8 из сверхтвердого материала для вооружения прямоугольных секторов 4 и создания дополнительных плоскостей обнажения, а также схеме их расположения в зоне, предварительно ослабленной действием вооружения наклонных граней 7 секторов, создаются условия для объемного разрушения породы, значительно снижающие энергоемкость процесса бурения. Разрушенная порода выносится на поверхность промывочной жидкостью, подаваемой через промывочные пазы 3.

Предложенное конструктивное выполнение коронки позволяет повысить ее технико-экономические показатели, а именно проходку и скорость бурения за счет снижения энергоемкости процесса разрушения породы.

1. Алмазная буровая коронка, включающая корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на армированные режущими элементами рабочие секторы в радиальном сечении в виде прямоугольника и прямоугольных трапеций, наклонные стороны которых направлены в противоположные стороны, отличающаяся тем, что все рабочие секторы в сечении, перпендикулярном радиусу коронки, выполнены в виде прямоугольной трапеции, наклонная грань которых расположена с набегающей стороны, при этом рабочие секторы с прямоугольным сечением армированы вставками из синтетических сверхтвердых материалов, причем вставки расположены в зоне пересечения наклонной и торцевой поверхностей прямоугольных секторов с окружностью, делящей торец сектора на две равные по толщине части.

2. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что сумма меньших оснований прямоугольных трапеций в радиальном направлении не более ширины торца матрицы.

3. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что наклонная набегающая грань каждого сектора армирована алмазами меньшей фракции по сравнению с горизонтальным участком торцевой поверхности.



 

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 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 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 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.

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. 5 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. Резцы, связанные с ними державки, а также выполненные заодно с державками хвостовики имеют цилиндрическую форму и общую ось вращения, которая расположена на среднем диаметре торца корпуса коронки или смещена у одной части резцов данного яруса в сторону большего диаметра корпуса, а у другой - в сторону меньшего. Цилиндрические хвостовики державок, имеющие расточку, образующую верхний и нижний круговой уступ, вместе с упирающимися в них упорным подшипником и пакетом 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. Хвостовики державок резцов всех ярусов, кроме верхнего, вместе с предварительно поджатым упорным подшипником и пакетом пружин удерживаются от выпадания из своих отверстий за счет упора верхним уступом кругового паза цилиндрических хвостовиков державок в верхнюю грань сваренного из двух половин опорного кольца, установленного в кольцевой паз, выполненный на наружной поверхности тела коронки, а хвостовики державок верхнего яруса - благодаря стальному шарику, установленному через боковое отверстие в теле коронки у ее торца в кольцевую проточку, выполненную у нижнего конца хвостовика. 4 ил.
Наверх