Буровая коронка
Владельцы патента RU 2753826:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к области создания бурового породоразрушающего инструмента для вращательного бурения скважин с отбором керна. Буровая коронка включает корпус с матрицей и породоразрушающими элементами, установленными на закрепленных в матрице осях в форме равностороннего многоугольника с возможностью вращения вокруг своей оси. В качестве породоразрушающих элементов использованы резцы типа PDC. Оси выполнены полыми, заполнены консистентной смазкой и снабжены отверстиями для смазки поверхности резца. Матрица со стороны размещения резцов выполнена с кольцевыми проточками. Резцы выполнены со стабилизирующими буртиками, размещенными соосно кольцевым проточкам матрицы. В месте контакта резца с породой матрица выполнена с абразивным уступом. Обеспечивается увеличение ресурса породоразрушающего инструмента. 4 ил.
Изобретение относится к области создания бурового породоразрушающего инструмента для вращательного бурения скважин с отбором керна.
Известно буровое долото компании Smith Bits типа PDC, состоящего из корпуса, лопастей с размещенными в них фиксированными резцами и вращающимися резцами типа ONYX 360 и ONYX II, которые установлены с возможностью вращения в процессе бурения на 360° в наиболее нагруженных частях торца долота, на периферии [В.В. Нескоромных. Разрушение горных пород при проведении геологоразведочных работ. М.: Инфра-М, 2016 г. стр. 214, рис. 5.25].
Известна буровая коронка, включающая корпус с матрицей и породоразрушающие круглые внутренние кернообразующие и внешние скважинообразующие резцы типа PDC, установленные на закрепленных в матрице осях, выполненных в форме кольца с возможностью вращения вокруг своей оси [RU №2702787 от 04.03.2019, опубл. 11.10.2019]
Недостатком аналога является низкий ресурс породоразрушающего инструмента из-за преждевременного износа фиксированных и трущихся об ось частей резцов, а также дестабилизация вращения резцов в процессе бурения.
Наиболее близким техническим решением является конструкция буровой коронки, включающая корпус с матрицей и породоразрушающие элементы в виде внешних скважинообразующих и внутренних кернообразующих дисков равномерно по периметру армированых резцами PDC, установленных с возможностью вращения на осях, имеющих форму равностороннего многоугольника и впрессованных в матрицу [RU №2715574 от 22.10.2019, опубл. 02.03.2020].
В данном техническом решении происходит преждевременное снижение ресурса коронки за счет износа трущихся об оси породоразрушающих элементов и дестабилизация их вращения.
Предлагаемое изобретение направлено на повышение ресурса породоразрушающего инструмента.
Достигается тем, что буровая коронка, включающая корпус с матрицей и породоразрушающими элементами, установленными на закрепленных в матрице осях в форме равностороннего многоугольника с возможностью вращения вокруг своей оси, согласно изобретению, в качестве породоразрушающих элементов использованы резцы типа PDC, а оси выполнены полыми и заполнены консистентной смазкой и снабжены отверстиями для смазки поверхности резца, при этом матрица, со стороны размещения резцов выполнена с кольцевыми проточками, а резцы выполнены со стабилизирующими буртиками, размещенными соосно кольцевым проточкам матрицы, причем в месте контакта резца с породой матрица выполнена с абразивным уступом.
Совокупность признаков заявляемого изобретения, не обнаружены в известных технических решениях, что предполагает соответствие заявляемой буровой коронки критерию новизны.
Соответствие изобретательскому уровню подтверждается тем, что при вращении резцов на полых осях, выполненных с отверстиями и наполненных под давлением консистентной смазкой, за счет трения возникает повышение температуры, что приводит к проникновению смазки на контактную поверхность резца PDC и оси. Наличие в матрице со стороны размещения резцов кольцевых проточек и соосных им буртиков на резцах PDC способствует стабилизации вращения резцов. Абразивные уступы матрицы позволяют затачивать режущую поверхность резца PDC по мере ее износа.
В результате повышается ресурс породоразрушающего инструмента при вращательном бурении за счет непрерывной смазки трущейся поверхности резца PDC об ось, стабилизации вращения резца PDC и дополнительной заточки его режущей части абразивным уступом матрицы.
Сущность изобретения поясняется чертежами,
на фиг. 1 разрез контакта резца PDC, оси и матрицы;
на фиг. 2 схема размещения отверстий на оси;
на фиг. 3 схема размещения резца на оси;
на фиг. 4 конструкция оси.
Где: 1 - матрица; 2 - кольцевые проточки; 3 - ось; 4 - консистентная смазка; 5 - отверстия; 6 - резец PDC; 7 - стабилизирующий буртик; 8 - абразивный уступ.
Предлагаемая буровая коронка для вращательного колонкового бурения включает матрицу 1, где расположены полые оси 3. Ось 3 под давлением наполнена консистентной смазкой 4. В плоскости контакта с резцом ΡDC 6 ось 3 снабжена отверстиями 5. При вращении резца PDC 6 на оси 3 возникает трение и повышается температура плоскости их контакта. За счет повышения температуры осуществляется плавление смазки, молекулярные связи разрушаются и смазка проникает через отверстия 5 в плоскость контакта резца PDC 6 и оси 3.
Матрица 1 со стороны размещения резцов PDC 6 выполнена с кольцевыми проточками 2. Резцы ΡDC 6 выполнены со стабилизирующими буртиками 7. Кольцевые проточки 2 матрицы 1 и стабилизирующие буртики 7 резцов PDC 6 выполнены соосно так, чтобы стабилизирующие буртики 7 входили в кольцевые проточки 2, что позволяет вращаться резцу PDC 6 без перекоса.
Матрица 1 выполнена с абразивным уступом 8, который позволяет при контакте с резцом PDC 6 затачивать изношенную в процессе работы его режущую часть.
Таким образом, предложенная конструкция позволяет не только увеличить ресурс буровой коронки за счет дополнительной непрерывной смазки трущихся деталей, стабилизации вращения резца и заточки изношенной режущей части инструмента, но и в результате сократить количество операции по смене породоразрушающего инструмента.
Буровая коронка, включающая корпус с матрицей и породоразрушающими элементами, установленными на закрепленных в матрице осях в форме равностороннего многоугольника с возможностью вращения вокруг своей оси, отличающаяся тем, что в качестве породоразрушающих элементов использованы резцы типа PDC, а оси выполнены полыми, заполнены консистентной смазкой и снабжены отверстиями для смазки поверхности резца, при этом матрица со стороны размещения резцов выполнена с кольцевыми проточками, а резцы выполнены со стабилизирующими буртиками, размещенными соосно кольцевым проточкам матрицы, причем в месте контакта резца с породой матрица выполнена с абразивным уступом.
