Буровой инструмент



Буровой инструмент
Буровой инструмент

 


Владельцы патента RU 2494217:

Панин Николай Митрофанович (RU)

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.

 

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту с твердосплавным или синтетическим алмазным вооружением, преимущественно с асимметричной или клиновидной рабочей кромкой.

Известен буровой инструмент, содержащий корпус с отверстиями, породоразрушающие зубки с рабочей головкой и ступенчатым хвостовиком, закрепленные в отверстиях корпуса посредством основной и цанговой втулок, установленных соответственно на ступенях хвостовика меньшего и большого диаметра (авт. св. СССР №1033691, кл. Е21В 10/16, 1982 г.).

Недостатками данного инструмента являются малая эффективность его работы при бурении по крепким породам и значительный расход твердого сплава из-за невозможности использования по техническим причинам зубков малого диаметра для создания плотной армировки инструмента.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровой инструмент, содержащий корпус с отверстиями, в которых посредством фиксаторов закреплены породоразрушающие зубки с рабочей головкой и хвостовиком (см. патент РФ №2273714, кл. Е21В 10/16, 2006 г.).

К недостаткам данного инструмента можно отнести сложность конструкции и технологии изготовления в связи с необходимостью высокой точности обработки контактных поверхностей как породоразрушающих элементов, так и отверстий под них, а также из-за сравнительно быстрого выхода из строя фиксаторов, поперечные размеры которых весьма ограничены. Выход же из строя фиксаторов может привести к выпадению породоразрушающих зубков из отверстий корпуса и выпадению их на забой скважины и, как следствие этого, к снижению технико-экономических показателей бурового инструмента в целом.

В связи с изложенным технической результатом изобретения является упрощение конструкции бурового инструмента, технологии изготовления и повышение эффективности его работы за счет более надежной фиксации породоразрушающих зубков, особенно с асимметричной или клиновидной рабочей кромкой.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровом инструменте, содержащем корпус с отверстиями, в которых посредством фиксаторов закреплены породоразрушающие зубки с рабочей головкой и хвостовиком, согласно изобретению 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.

Дополнительно достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- боковые грани фиксатора в нижней части имеют клиновидную форму, а контактирующие с ними и боковые грани частей зубка - ответную наклонную поверхность;

- части зубка выполнены одинаковой конфигурации;

- фиксатор выполнен из материала с меньшей твердостью, чем материал рабочей головки частей зубка.

На фиг.1 изображен общий вид фрагмента бурового инструмента в разрезе; на фиг.2 - то же, вид в плане.

Буровой инструмент содержит корпус 1, в котором выполнены глухие отверстия 2 с закрепленными в них породоразрушающими зубками, состоящими из нескольких частей 3 в виде части цилиндра с рабочей головкой 4 и хвостовиком 5 и имеющими, по меньшей мере, одну вертикальную плоскую грань 6. Части зубка 3 выполнены одинаковой конфигурации, что упрощает технологию их изготовления, а также сборку и монтаж бурового инструмента. Наружная поверхность хвостовика 5 каждой части зубка имеет форму конуса 7 с расширяющимся в сторону дна основанием, при этом отверстия 2 под зубки выполнены в нижней части с ответным коническим расширением 9, образуя таким образом замковое соединение, исключающее выпадение частей зубков из отверстий 2. Угол конуса определяется опытным путем, однако величина его составляет не более 10-15 градусов. Между плоскими вертикальными гранями 6 частей зубка установлен фиксатор 8. Боковые грани фиксатора 8 в нижней части имеют клиновидную форму 10, а обращенные к ним боковые грани 6 частей 3 зубка ответные наклонные поверхности 11. Это обеспечивает постоянное поджатие частей 3 зубка в процессе работы бурового инструмента, повышая надежность их фиксации. Боковые поверхности фиксатора 8 со стороны стенок отверстия 2 выполнены с выступами 12, а боковые стенки отверстий 2-е ответными впадинами 13. Такое выполнение фиксатора 8 гарантирует зубки от проворота вокруг своей продольной оси и тем самым позволяет сохранить заданную схему поражения забоя, что имеет важнейшее значение при использовании зубков с клиновидной или асимметричной рабочей головкой. Фиксатор 8 выполнен из материала с меньшей твердостью, чем материал рабочей головки частей зубка, что повышает надежность крепления зубков в отверстиях бурового инструмента и одновременно обеспечивает самозатачивание зубков бурового инструмента, особенно при бурении по перемежающимися породам. В качестве материала для фиксатора 8 может использоваться свинец, медь и другие подобные материалы. Использование таких материалов обеспечивает их опережающий износ абразивным шламом по сравнению с частями зубка 3. Это исключает их контакт с забоем скважины, а следовательно, вся осевая нагрузка передается на забой исключительно через породоразрушающие зубки и не требует дополнительного осевого усилия на буровой инструмент. Это увеличивает удельную нагрузку на породоразрушающие элементы, что позволяет в большинстве случаев повысить эффективность разрушения породы. Размеры элементов породоразрушающих зубков связаны между собой определенным образом. Минимально допустимая толщина - b фиксатора 8 выбирается в соответствии с соотношением b=0.5(D-d), где D и d - соответственно максимальный и минимальный диаметры отверстия 2 в корпусе инструмента.

При сборке бурового инструмента вначале в глухие отверстия 2 корпуса 1 устанавливают одну часть зубка и радиально перемещают до контакта со стенками отверстия 2, после этого устанавливают вторую часть зубка и закрепляют их в таком положении фиксатором 8, который размещают между плоскими гранями 6 частей зубка. При этом благодаря наличию наклонных участков 11 у зубков обеспечивается плотное прилегание частей зубка со стенками отверстий 2 и практически полностью исключается вероятность выпадения частей 3 зубков из отверстий 2 корпуса 1. Одновременно с этим, благодаря наличию конического выступа 7 у каждой части зубка увеличивается его контактная поверхность с дном отверстий 2 корпуса бурового инструмента. Это уменьшает удельные нагрузки от зубков на дно отверстий, что позволяет повысить стойкость бурового инструмента, а при использовании данного решения в шарошечных долотах это позволяет увеличить диаметр опоры тем самым увеличить проходку на долото.

Таким образом, применение предложенного бурового инструмента повышает эффективность его работы за счет более надежной фиксации зубков и исключению нарушения заданной схемы поражения забоя, а также упростить конструкцию и монтаж породоразрушающих зубков. Все это позволит снизить стоимость бурового инструмента, а также затраты на проведение буровых работ.

1. Буровой инструмент, содержащий корпус с отверстиями, в которых посредством фиксаторов закреплены породоразрушающие зубки с рабочей головкой и хвостовиком, отличающийся тем, что 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.

2. Буровой инструмент по п.1, отличающийся тем, что боковые грани фиксатора в нижней части имеют клиновидную форму, а контактирующие с ними боковые грани частей зубка - ответные наклонные поверхности.

3. Буровой инструмент по п.1, отличающийся тем, что части зубка выполнены одинаковой конфигурации.

4. Буровой инструмент по п.1, отличающийся тем, что фиксатор выполнен из материала с меньшей твердостью, чем материал рабочей головки частей зубка.



 

Похожие патенты:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Группа изобретений относится к буровым инструментам и способам их твердосплавного упрочнения. Технический результат заключается в повышении сопротивления бурового инструмента к истиранию, эрозии. Буровой инструмент включает корпус; по меньшей мере один режущий элемент на корпусе; и материал твердосплавного упрочнения на по меньшей мере части поверхности корпуса, содержащий металлический матричный материал и частицы поликристаллического алмазного материала, внедренные в металлический матричный материал и включающие множество взаимно скрепленных друг с другом алмазных кристалликов. Частицы поликристаллического алмазного материала содержат фрагменты одного или нескольких слоев поликристаллического алмазного материала. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к получению поликристаллического алмазного режущего элемента методом порошковой металлургии. Может использоваться для изготовления долот для бурения подземных пород. Для получения поликристаллического алмазного режущего элемента первоначально из алмазных частиц формуют вставку при давлении и температуре, достаточных для образования связей алмазного типа в присутствии катализатора, после чего практически полностью удаляют из нее катализатор. Вставку, практически не содержащую катализатор, прикрепляют к несущей подложке при температуре и давлении, достаточных для поддержания стабильности связей алмазного типа посредством связующего материала, по меньшей мере, частично отличающегося от материала катализатора. Полученный режущий элемент обладает высокой термостабильностью. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту режущего типа, применяемому в бурении скважин, а именно, к PDC-инструменту: бурголовкам или долотам. Технический результат заключается в увеличении показателей эффективности работы инструмента путем снятия напряженного состояния от бокового воздействия горного давления в большей части забоя скважины за счет переноса его под периферийные резцы. Инструмент включает корпус, вооруженный резцами PDC, при этом рабочая поверхность, на которой размещены резцы, выполнена в виде обратной конической поверхности с соотношением радиуса основания конуса к его высоте, равным 2/3. Резцы на внутренней обратной конической поверхности необязательно дублируются в полном объеме. Резцы, калибрующие стенку скважины, размещены ступенчато по ходу вращения инструмента. 6 ил.
Наверх