Алмазная буровая коронка

Авторы патента:

Панин Николай Митрофанович (RU)

Гавриленко Андрей Васильевич (RU)

Калиничев Владимир Николаевич (RU)

Сорокин Владимир Федорович (RU)

Барашков Вячеслав Андреевич (RU)

E21B10/48 - колонковые

Владельцы патента RU 2513819:

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. 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.

Известна буровая коронка, включающая корпус, алмазосодержащую матрицу, соединенную с корпусом приварочным слоем и разделенную промывочными пазами на отдельные секторы (см. авт. св. СССР №594291, кл. Е21В 10/48, 1975 г.).

Недостатком этой коронки является малая механическая скорость бурения, особенно при бурении по малоабразивным породам вследствие быстрого заполирования алмазов.

Известна также алмазная буровая коронка, включающая корпус с присоединительной резьбой и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы и содержащую абразивный материал (см. авт. св. СССР №1402659, кл. Е21В 10/48, 1988 г.).

Данная коронка, благодаря использованию абразивного материала, позволяет избежать заполирования алмазов. Однако она не обеспечивает надежного соединения матрицы с корпусом особенно при значительной высоте матрицы и наличии вибрации бурового инструмента. Все это снижает эффективность работы известной коронки.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является алмазная буровая коронка, включающая корпус с присоединительной резьбой и 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 (см. патент РФ 2468178, кл. Е21В 10/48, 2011 г.).

К недостаткам данной коронки следует отнести сравнительно высокую энергоемкость процесса разрушения породы. Это связано с неравномерным распределением абразивного материала под торцом коронки, приводящим в ряде случаев, особенно при бурении наклонных скважин, к аномальному износу матрицы.

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

Указанный технический результат достигается тем, что в алмазной буровой коронке, включающей корпус с присоединительной резьбой 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, согласно изобретению 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.

Достижению поставленного технического результата способствует также и то, что:

- выходные торцы втулок расположены в передней по ходу вращения части торца выступов между соосными канавками;

- выходная часть втулок на разных секторах расположена на разном расстоянии от торца матрицы.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид коронки в продольном разрезе; на фиг.2 - вид со стороны рабочего торца; на фиг.3 - узел 1 на фиг.1 в увеличенном масштабе.

Предложенная буровая коронка содержит корпус 1 с присоединительной резьбой 2 и матрицу 3, разделенную промывочными пазами 4 на рабочие секторы 5 и содержащую абразивный материал 6. Абразивный материал 6, например кварцевый песок, размещен в емкостях 7, расположенных внутри матрицы 3. имеющих со стороны резьбы 2 коническую форму, верхняя часть которых снабжена штифтами 9 для жесткого соединения с корпусом 1. Рабочие торцы секторов 5 выполнены с несколькими соосно расположенными канавками 8, которые могут располагаться как концентрично, так и с эксцентриситетом относительно оси коронки. При этом емкости 7 для абразивного материала 6 выполнены с несколькими втулками 11, число которых соответствует числу кольцевых выступов 10, образованных соосными канавками 8. Выходная часть втулок 11 расположена в передней по ходу вращения рабочей части торца выступов 10, что обеспечивает гарантированную подачу абразивного материала 6 под всю рабочую площадку выступов 10. Выходная часть каждой втулки 11 в исходном положении перекрыта матричным материалом и удалена от плоскости забоя на определенную высоту, величина которой определяется физико-механическими свойствами разбуриваемых пород. Эта высота от h₁ до h₂ уменьшается и увеличивается соответственно по мере уменьшения и увеличения абразивности разбуриваемых пород. Чем менее абразивные породы и быстрее происходит заполирование алмазов, тем меньше должно быть расстояние от торца втулки 11 до торца матрицы 3, и наоборот, чем абразивнее породы, тем выше от торца матрицы 3 располагается торец втулки 11. Кроме того, этим расстоянием можно регулировать количество подаваемого абразивного материала путем смещения торцов втулок 11 от торца выступов 10 на разных секторах 5. При этом наружную поверхность емкости 7 для абразивного материала 6 предпочтительно выполнять биконической формы. Размещение биконической емкости 7 в матрице 3 повышает надежность их сцепления и обеспечивает высокую надежность крепления матрицы 3 с корпусом 1 благодаря созданию замкового соединения между верхним конусом биконической емкости 7 с матрицей 3.

Принцип работы алмазной коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента режущие элементы матрицы 3 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода через пазы 4 удаляется на дневную поверхность. В процессе работы происходит износ матрицы 3 и при износе ее на заданную величину обнажаются выходные торцы втулок 11 и абразивный материал 6 из емкостей 7, равномерно расположенных по всей окружности матрицы 3, начинает поступать под торец коронки, способствуя самозатачиванию режущих элементов матрицы 3 и уменьшению их заполирования. При этом благодаря расположению выходных торцов втулок 11 на разном расстоянии от забоя можно обеспечить дозированную подачу абразивного материала 6 под торец коронки.

Таким образом, предложенная конструкция коронки позволяет повысить эффективность работы коронки путем обеспечения надежного соединения матрицы с корпусом и предохранения режущих элементов матрицы от заполирования в процессе всего времени работы коронки.

1. Алмазная буровая коронка, включающая 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, отличающаяся тем, что 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.

2. Алмазная буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что выходные торцы втулок расположены в передней по ходу вращения части торца выступов между соосными канавками.

3. Алмазная буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что выходная часть втулок на разных секторах расположена на разном расстоянии от торца матрицы.

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.

Алмазная буровая коронка // 2510450

Алмазная буровая коронка // 2496964

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 ступенчатая буровая коронка // 2493351

Изобретение относится к буровым коронкам, армированным природными и искусственными алмазами для бурения глубоких скважин. Обеспечивает увеличение механической скорости бурения, стойкости коронки, повышение сохранности керна.

Буровая коронка (варианты) // 2492308

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

Алмазная буровая коронка // 2473774

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

Алмазная буровая коронка // 2473773

Алмазная буровая коронка // 2471957

Алмазная буровая коронка // 2468178

Буровая коронка // 2462578

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

Алмазная буровая коронка // 2513822

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.

Многоярусная буровая коронка // 2515354

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.

Многоярусная буровая коронка // 2515358

Многоярусная буровая коронка // 2515361

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.

Буровая коронка // 2522685

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, предназначенному для геологоразведочного бурения преимущественно с применением двойных колонковых труб, в том числе со съемным керноприемником. В буровой коронке резцы, прочно 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. Цилиндрические хвостовики державок, вместе с упирающимся в них упорным подшипником, с минимальным зазором и возможностью вращения вокруг своей оси, входят в глухие отверстия, выполненные с торца тела коронки параллельно ее оси. Резцы удерживаются от выпадания из своих отверстий благодаря стальному шарику, установленному через боковое отверстие в теле коронки у ее торца в кольцевую проточку, выполненную у нижнего конца хвостовика. Технический результат заключается в повышении долговечности коронки, увеличении механической скорости и снижении энергоемкости процесса бурения. 2 ил.

Буровая коронка с фрикционными элементами // 2539471

Изобретение относится к буровым коронкам для разрушения крепких горных пород, в том числе трещиноватых и перемежающихся по твердости. Технический результат заключается в эффективном разрушении забоя, высокой механической скорости бурения. Буровая коронка содержит корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения коронки, и разделяющими корпус коронки на ступенчатые секторы, опережающие из которых армированы режущими элементами и имеют сопротивление изгибу, обеспечивающее подъем резцов, когда сопротивление резанию возрастает до недопустимой величины для данных резцов, и размещенную в полости корпуса направляющую втулку. Отстающие секторы армированы термоизносостойкими фрикционными элементами. Направляющая втулка присоединена к корпусу коронки, снабженному присоединительной резьбой. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Кольцевая буровая коронка // 2551575

Изобретение относится к буровым коронкам для бурения геологоразведочных скважин в перемежающихся по твердости породах, а также в мерзлых абразивных грунтах. Технический результат заключается в повышении скорости бурения и проходки на рейс и на коронку с одновременным уменьшением расхода промывочной жидкости, а также повышение КПД резания при переходе на режим терморезания с разупрочнением крепких пород. Кольцевая буровая коронка содержит корпус с присоединительной резьбой, секторы, образованные на корпусе коронки и разделяющиеся друг от друга промывочными каналами, режущие пластины с износостойким покрытием толщиной не менее 0,7 мм на передней грани, установленные с отрицательным передним углом в плане к боковой внутренней и внешней поверхностям резания и отрицательным передним углом к торцевой поверхности забоя скважины, цилиндрические клинья и прижимные винты, крепящие в цилиндрических пазах клинья. Режущие пластины выполнены с полукруглым хвостовиком, прямолинейными боковыми кромками и рабочим забойным лезвием, имеющим контур в виде сопряженных дугообразных линий. На задней грани режущих пластин выполнено покрытие толщиной, равной толщине покрытия на передней грани, причем покрытия изготовлены из сверхтвердого, ударопрочного и термостойкого материала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Коронка для вращательного способа бурения взрывных шпуров малого диаметра // 2552278

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения взрывных шпуров при щадящих буровзрывных работах по отбойке горной массы в крепких горных породах. Технический результат заключается в повышении эффективности и ресурса коронки, увеличении скорости бурения шпуров малого диаметра, обеспечении получения мелкого шлама и эффективного выноса его из шпуров с меньшими энергетическими затратами. Коронка для вращательного способа бурения взрывных шпуров малого диаметра включает корпус с присоединительной резьбой, разделена радиальными промывочными каналами на секторы, которые с торцевой поверхности снабжены твердосплавными пластинами. Элементы разрушающих породу инденторов выполнены в виде алмазно-твердосплавных пластин с расширенной крутопадающей набегающей поверхностью острия и более суженной тыльной его поверхностью, которые расположены на торцевой поверхности коронки, образуя три одинаковые группы по три параллельные друг другу твердосплавные пластины, и установленные под углами, равными 20° к радиальным осям групп пластин с полным перекрытием забоя в радиальном направлении и параллельно плоскости забоя. В плане оси групп пластин расположены относительно друг друга под углом, равным 120°, между группами пластин выполнены углубления для удаления штыба, расширяющиеся от центра к периферии корпуса коронки с канавками на боковой поверхности корпуса для выхода штыба и каналами для подвода промывочной жидкости. Каждый промывочный сектор по внешнему цилиндрическому периметру корпуса коронки составляет угол, равный 60°, а центральный канал для подачи промывочной жидкости выполнен под углом, равным 20° к вертикальной продольной оси коронки, и соединен на торцевой поверхности с тремя промывочными секторами. 4 ил.

Буровая коронка // 2567565

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам с твердосплавным или алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна. Технический результат заключается в повышении эффективности работы буровой коронки, в основном при бурении по перемежающимся и трещиноватым породам. Буровая коронка содержит корпус, рабочий торец которого разделен промывочными пазами на секторы, армированные износостойкими вставками, и амортизатор. Для повышения эффективности работы буровой коронки амортизатор выполнен в виде двух телескопически установленных ленточных пружин, выполненных с одной стороны присоединительной резьбой для соединения с корпусом коронки и колонковым снарядом, а с другой стороны они жестко соединены одна с другой, причем наружная поверхность пружины большего диаметра армирована износостойкими вставками. Внутренняя и наружная пружины установлены с возможностью контактирования между собой своими боковыми поверхностями, при этом зазор между обращенными один к другому торцами витков соседних пружин в исходном положении больше рабочего хода пружины, но меньше высоты их продольных полок. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Буровая коронка с клиновым зажимом резцов // 2574091

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровым коронкам, предназначенным для проходки геологоразведочных скважин на месторождениях твердых полезных ископаемых и воды в породах различной крепости, в том числе и перемежающихся по твердости. Технический результат заключается в повышении надежности механического крепления пластин-резцов, увеличении усилия зажима пластин-резцов, рейсовой проходки и ресурса коронки, улучшение условий очистки забоя. Буровая коронка с клиновым зажимом резцов содержит корпус с присоединительной резьбой, секторы, образованные на корончатом кольце корпуса коронки и разделяющиеся друг от друга промывочными каналами, установленные с отрицательным передним углом к торцевой поверхности забоя скважины и отрицательным передним углом в плане к боковой внутренней и внешней поверхностям резания скважино- и кернообразующие пластины-резцы и зажимные клинья. На корончатом кольце выполнены глухие прямоугольные пазы, в которые установлены четырехугольные скважино- и кернообразующие пластины-резцы из ударо- и термостойкого инструментального материала, например нанопорошков кубического нитрида бора. Зажимные клинья установлены в клинообразные пазы между резцами и промывочными пазами таким образом, что пластины-резцы прижаты через промежуточную стенку к задней стенке промывочного паза, при этом клинья обращены к торцу коронки и у основания заклинены распорными клиньями со скосами, выполненными под углы самоторможения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.