Алмазный буровой инструмент


 


Владельцы патента RU 2506402:

Панин Николай Митрофанович (RU)

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.

 

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.

Известна буровая коронка, включающая корпус, алмазосодержащую матрицу, соединенную с корпусом приварочным слоем и разделенную промывочными пазами на отдельные секторы (см. справочник «Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин», М., Недра, 1979 г., с.70-71, рис.11.20а).

Недостатком этой коронки является малая надежность крепления матрицы к корпусу, вследствие чего часто наблюдаются случаи оставления матрицы на забое.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является алмазный буровой инструмент, включающий 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 (см. авт. св. СССР №310027, кл. Е21В 10/48, 1971 г.).

К недостаткам данного бурового инструмента следует отнести малую стойкость, что связано с попаданием частиц отработанных нижележащих слоев алмазов под торец матрицы. Эти разрушенные зерна выбивают алмазы выше расположенного и введенного в работу слоя алмазов и тем самым снижают как проходку, так и механическую скорость бурения.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы бурового инструмента путем лучшей очистки забоя от шлама.

Указанный технический результат достигается тем, что в алмазном буровом инструменте, включающим 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, согласно изобретению 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.

Достижению поставленного технического результата способствует также и то, что: - каждый обратный клапан выполнен в виде стержня с коническим или шаровым выступом в средней части, размещенным в полости камеры и жестко соединенным с пружиной;

- каждый обратный клапан оснащен втулкой, жестко соединенной с матрицей или корпусом камеры, при этом хвостовик обратного клапана размещен в полости втулки с возможностью осевого перемещения.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен фрагмент алмазного бурового инструмента в продольном разрезе.

Предложенный буровой инструмент содержит корпус 1 с присоединительной резьбой (не показано) и матрицу 2, армированную алмазами 3, размещенными в несколько рядов в лунках 4 трафареток 5, изготовленных из более мягкого материала по сравнению с материалом матрицы 2. Корпус 1 инструмента оснащен несколькими герметически закрытыми камерами 6, каждая из которых снабжена подпружиненным в осевом направлении пружиной сжатия 7 обратным клапаном 8 в виде шара или конуса с хвостовиком 9, расположенным со стороны рабочего торца матрицы 2. При этом пружина 7 размещена в полости камеры 6 и жестко соединена с корпусом 1 своим верхним концом, например, посредством стержня 11. Обратный клапан 8 оснащен втулкой 10, жестко соединенной с матрицей 2 или с корпусом камеры 6, причем хвостовик 9 обратного клапана 8 размещен в полости втулки 10 с возможностью осевого перемещения после расфиксации его нижней части с матрицей 2. Нижний торец хвостовика 9 устанавливается на уровне дна лунок 4 трафаретки 5. Втулка 10 может оснащаться съемной гильзой 12.

Принцип работы предложенного алмазного инструмента заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента режущие элементы матрицы 2 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода через пазы на наружной поверхности матрицы 2 удаляется на дневную поверхность. В процессе работы после отработки первого слоя алмазов 3 происходит быстрый износ трафаретки 5, выполненной из мягкого материала. Этот момент характеризуется резким падением механической скорости бурения и служит сигналом для включения максимальной промывки для очистки забоя от мелкого шлама, удаляемого на поверхность. После усиленной промывки под действием прилагаемого крутящего момента освобождаются хвостовики 9 обратных клапанов 8 и под давлением промывочной жидкости, величина которого на порядок выше, чем давление в полости камеры 6, весь оставшийся шлам вместе с частицами отработанных алмазов 3 первого слоя попадает в полость камер 6. После выравнивания давления в камере 6 и затрубном пространстве под действием пружины сжатия 7 обратный клапан 8 перекрывает выходной канал камеры 6 и второй ряд алмазов начинает работать по чистому забою, что гарантирует высокую механическую скорость бурения.

Таким образом, предложенная конструкция бурового инструмента позволяет повысить эффективность его работы путем обеспечения очистки забоя от шлама после отработки первого слоя алмазов и исключения аномального износа матрицы разрушенными частицами алмазов первого слоя.

1. Алмазный буровой инструмент, включающий 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, отличающийся тем, что 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. Алмазный буровой инструмент по п.1, отличающийся тем, что каждый обратный клапан выполнен с коническим или шаровым выступом, размещенным в полости камеры и жестко соединенным с пружиной.

3. Алмазный буровой инструмент по п.1, отличающийся тем, что каждый обратный клапан оснащен втулкой, жестко соединенной с матрицей или корпусом камеры, при этом хвостовик обратного клапана размещен в полости втулки с возможностью осевого перемещения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к буровому инструменту с твердосплавным или синтетическим алмазным вооружением. Обеспечивает повышение эффективности работы бурового инструмента, надежную фиксацию зубков.

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. .

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.

Группа изобретений относится к буровому инструменту, включающему режущий инструмент, к такому режущему инструменту с поликристаллическими алмазными элементами и к способу его изготовления для использования в буровом инструменте. Технический результат заключается в повышении срока службы и производительности резания режущего инструмента. Способ изготовления режущего инструмента включает изготовление алмазной пластины с поликристаллическим алмазным материалом и с первым материалом, находящимся в междоузлиях между связанными между собой алмазными кристаллами поликристаллического алмазного материала; удаление первого материала из междоузлий по меньшей мере в одной части поликристаллического алмазного материала; выбор второго материала для обеспечения более высокой скорости деструкции алмазных кристаллов в условиях высоких температур, чем скорость деструкции алмазного материала, в котором первый материал удален из междоузлий в условиях в основном таких же высоких температур; и введение второго материала в междоузлия между связанными между собой алмазными кристаллами по меньшей мере в части по меньшей мере одного участка алмазной пластины, из которого удален первый материал. Режущий инструмент включает первую область поликристаллического алмазного материала, содержащую первый материал в междоузлиях между связанными между собой алмазными кристаллами в первой области поликристаллического алмазного материала; и вторую область поликристаллического алмазного материала, содержащую второй материал в междоузлиях между алмазными кристаллами во второй области поликристаллического алмазного материала, причем второй материал выбран для того, чтобы в условиях примерно такой же высокой температуры индуцировать более высокую скорость деструкции поликристаллического алмазного материала, чем первый материал. Буровой инструмент включает указанный режущий инструмент. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх