Буровое долото режущего действия
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Рмпублик
«» 817192 (61) Дополнительное н авт. свид-ву (22) Заявлено 211228 (21) 2 717271/22 — 03 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Е 21 В 9/02
Государственный комитет
СССР но аеааи изобретении н открытий
Опубликовано 300381,Бюллетень М 12 (53) YAK 822. 24. Ь9 (088. 8) Дата опубликования описания 300 3.81 (72) Авторы изобретения
И. И. Барабашкин, Я. В. Кунцяк, В. И. Векер
Л. Сванка-Ибарра и P .Ä. ТерентяК (71) Заявитель
Всесоюзный ордена Трудового Красного Зна научно-исследовательский институт буровой теЖ@МФ"" (8 4) БУРОВОЕ ДОЛОТО РЕЖУЩЕГО ДЕЙСТВИ Я
Изобретение относится к горному делу, а именно к инструменту режущего действия для бурения скважин.
Известен режущий элемент, особенностью которого является конфигура.ция проекции его режущей кромки на плоскости, перпендикулярной оси вращения резца (1), Проекция выполнена ,в виде спиральной кривой, форма которой определена пропорциональной зависимостью ее длины от величины площади, описываемой этой проекцией на плоскости при вращении резца.
Недостатком известного режущего элемента является то, что равномер- 15 ность его износа обеспечивается толь-. ко в частном случае, а именно при расположении режущей кромки в плоскостях, перпендикулярных оси вращения резца, образующих плоскую или плос- 20 коступенчатую формы забоя скважины.
При всех других формах торца, имеющих переменный угол наклона поверхности по радиусу резца, режут.ая часть элемента изнашивается неравномерно. 25
Наиболее близким из известных является буровое лопастное долото, состоящее из корпуса и закрепленных на нем лопастей с режущей частью, имеющей форму, пространственной кривиэ- 30 ны (2). Форма пространственной кривизны и ее геометрические параметры не связаны ни с углом наклона торца долота к его оси вращения, ни с удаленностью каждого ее участка от этой оси, которые изменяются по радиусу долота. Это приводит к несоответствию количества вооружения величине выполняемой им работы на разных кольцевых участках забоя скважины и, следовательно, к опережающему .износу наиболее нагруженной части режущих элементов.
Таким образом, основным недостатком известных режущих долот с криволинейной или конической формой режущей поверхности торца в осевом сечении является нерациональное расположение их вооружения по радиусу долота, что приводит к его неравномерному износу. В связи с этим существенно ограничивается долговечность работы долот, а следовательно, и эф» фективность их использования. цель изобретения — повышение износостойкости вооружения долота.
Указанная цель достигается тем, что длина любого участка режущей части лопасти прямо пропорциональна величине проекции площади, описываемой
817192,этим участком при вращении долота, на плоскость перпендикулярную его оси вращения.
Уравнение кривой, обладающей х акими свойствами, в декартовой системе координат имеет вид: где К вЂ” постоянный коэффициент, определяющий темп изменения кривизны кривой;
4Цф)2Ю текущие координаты кривой в параметрическом виде в декартовой системе координат
0ХУ2, ось 0Z которой совпадает с осью вращения долота.
Расположение вооружения долота по 1 предложенному соотношению обеспечивает одинаковую величину работы каждым его режущим элементом и, следо.вательно, одинаковую износостойкость вооружения по радиусу долота.
Дифференциальное уравнение (1) является общим и позволяет при заданной .форме торца долота и его диаметре однозначно определить расположение кривой в пространстве из условия равномерности износа вооружения.
На фиг.l изображено долото режущего действия, фронтальный вид; на фиг.2 — то же,вид снизу.
Долото состоит из корпуса 1 и трех лопастей 2, оснащенных износостойким вооружением.
Форма торца долота сферическая и задана уравнением нижней части сферы:
2=В-, р . (2) где  — радиус сферы, совпадающий с радиусом долота.
Режущая часть 3 лопастей имеет вид пространственной кривой, выполненной по уравнению (1) после постановки в него значений уравнения (2).
Разрушение горных, пород предлагаемым долотом осуществляется путем его вращения и создания осевой нагрузки. Величине проекции каждой кольцевой площади, по которой происходит разрушение породы, пропорциональна длина контактируемой с ней режущей части лопасти. Благодаря этому при одурении каждый участок режущей части выполняет одинаковую работу трения, вследствие чего износ вооружения происходит равномерно по всей длине лопасти °
Как показали лабораторные исследования, долговечность долот, оснащенных вооружением, расположенным по предложенной кривой, повысилась на 25% по сравнению с известными за счет равномерного износа. Сред® няя механическая скорость за долбление увеличилась на 25%. Таким образом, использование предлагаемых долот режущего действия позволит увеличить долговечность их работы l5 и эффективность бурения.
Формула изобретения
Буровое долото режущего действия, включающее корпус и закрепленные на нем лопасти с режущей частью, имею.щей форму пространственной кривой, о т л и ч а ю щ е е c ..я тем, что, с целью повышения его износостойкости, длина любого участка режущей части лопасти прямо пропорциональна величине проекции площади, описываемой этим участком при вращении долота, на плоскость, перпендикулярную его оси вращения, причем уравнение кривой, описывающей режущую часть лопасти имеет вид:
35 -7 дФ м М21Кдх дм ох )2) 0
Я а Л+ dt dt где К - постоянный коэффициент, определяющий темп изменения кривизны кривой;
x(t), Y (t), Z(t) — текущие координаты кривой в параметрическом виде в декартовой системе координат
45 0XYZ ось OZ которой совпадает с осью вращения долота.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
l. Авторское свидетельство СССР
М 626199, кл. Е 21 С 13/02, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР
В 323535, кл, E 21 В 9/02, 1964.
817192
Фи@.1
Составитель Ю. Палажченко
ТехРед М:. контура Корректор М, демчдик
Л, Редактор М. Ткач
Заказ 1271/39 Тираж 627
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 5-35, Рауыская наб., д. 4/В Подписное
Филиал ППП Патент, r, Уйгород, ул, Проектная, 4
