Буровая коронка

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту. Сущность изобретения: для снижения энергозатрат на разрушение керна и повышение скорости бурения путем изменения условий формирования и разрушения керна в корпусе коронки буровой с центральным осевым отверстием и радиально расположенными на его рабочем торце несколькими пазами, в которых размещены закрепленные посредством пайки твердосплавные вставки с кернообразующими кромками и боковыми поверхностями, обращенными к центральному боковому отверстию, боковая поверхность каждой вставки выполнена в виде части круговой цилиндрической поверхности. Диаметр центрального осевого отверстия больше расстояния между кернообразующими кромками и диаметра образующего цилиндра боковой поверхности твердосплавной вставки. Осевое отверстие выполнено глухим на глубину ниже плоскости оснований твердосплавных вставок. Его глубина равна 0,5 - 0,75 высоты вставок. Дно каждого паза для размещения твердосплавной вставки расположено в плоскости, перпендикулярной оси коронки. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему твердосплавному инструменту, а именно к коронкам буровым для бурения шпуров и скважин.

Известны буровые коронки (патент N 4185708 США и Каталог фирмы ФАГЕРСТА СЕКОРОК "Буровой инструмент", с. 7, Швеция), содержащие корпус, состоящий из цилиндрического хвостовика и головки, имеющей центральное промывочное отверстие и радиально расположенные на его рабочем торце несколько глухих пазов, в которых размещены твердосплавные вставки, закрепленные в них посредством пайки. Твердосплавные вставки в таких коронках выступают в осевом направлении за головку корпуса и имеют режущие кромки, которые совместно с боковыми поверхностями вставок, обращенными к центральному осевому отверстию, образует кернообразующие кромки и кернозаходный участок.

К недостаткам таких коронок относится то, что кернозаходный участок и, соответственно, формируемый в нем керн имеют небольшую высоту, при этом отношение высоты керна к его диаметру H_к/D_к, как правило, меньше единицы. При таком соотношении разрушение керна происходит путем раздавливания его рабочим торцом корпуса коронки аналогично разрушению цилиндрического образца горной породы (Л.И.Барон. Коэффициенты крепости горных пород. М. 1972, с. 42 43), когда возникают значительные силы сопротивления буримой породы силам, направленным на ее разрушение, требующие больших энергозатрат и сдерживающие рост скорости бурения.

Из приведенных выше известных конструкций коронок буровых более прогрессивной является конструкция коронки по патенту США N 4185708, в которой облегчению разрушения керна способствует введение угла наклона у боковой поверхности твердосплавной вставки, обращенной к центральному осевому отверстию, с вершиной, лежащей на центральной оси со стороны рабочего торца. Кернообразующие кромки благодаря введения угла приобретают заостренную форму и обеспечивают подсечку формируемого ими керна. Однако отношение высоты керна к его диаметру остается меньше единицы, поэтому существенных изменений в процессе разрушения керна не происходит.

Целью изобретения является снижение энергозатрат на разрушение керна и повышение скорости бурения путем изменения условий формирования и разрушения керна.

Цель достигается тем, что в известной коронке, содержащей корпус с центральным осевым отверстием и радиально расположенными на его рабочем торце несколькими пазами, в которых размещены закрепленные посредством пайки твердосплавные вставки с кернообразующими кромками и боковыми поверхностями, обращенными к центральному осевому отверстию, боковая поверхность каждой вставки (пластины) выполнена в виде части (половины) круговой цилиндрической поверхности, а диаметр центрального осевого отверстия больше расстояния между кернообразующими кромками твердосплавных вставок, но меньше суммы расстояния между кернообразующими кромками и диаметра образующего цилиндра боковой поверхности твердосплавной вставки, а глубина осевого отверстия выполнена ниже плоскости оснований твердосплавных вставок и равна 0,5 0,75 высоты вставок. Дно каждого паза для размещения твердосплавной вставки расположено в плоскости, перпендикулярной оси коронки.

На фиг. 1 изображена предлагаемая коронка; на фиг.2 4 двух-, трех- и четырехлезвийные коронки, вид сверху; на фиг.5 схема образования керна в предлагаемой коронке; на фиг.6 разрез А-А на фиг.5.

Предлагаемая буровая коронка содержит корпус 1 с центральным осевым отверстием 2 и радиально расположенными на его рабочем торце несколькими пазами, в которых размещены закрепленные посредством пайки твердосплавные вставки 3 с боковыми поверхностями радиусной формы, т.е. боковая поверхность каждой вставки (пластины) представляет собой часть (половину) круговой цилиндрической поверхности. Боковые поверхности обращены к центральному осевому отверстию, в зависимости от характера буримых пород, в радиальном сечении могут быть выполнены либо параллельно центральной оси, либо наклонно под острым углом ϕ. Диаметр центрального осевого отверстия Д со стороны рабочего торца выполнен больше расстояния между кернообразующими кромками твердосплавных вставок, но меньше суммы расстояния между кернообразующими кромками и диаметра образующего цилиндра боковой цилиндрической поверхности вставки на глубину ниже плоскости оснований твердосплавных вставок, равную 0,6 0,75 высоты вставок, т.е. высоты, остающейся после амортизации коронок.

При таком диаметре и глубине центрального осевого отверстия глухие пазы под твердый сплав в центре коронки становятся открытыми, однако ширина открытой части паза остается меньше толщины твердосплавной вставки (пластины), что обеспечивает ей надежный упор в процессе бурения при воздействии боковых усилий Р. Дно каждого паза для размещения твердосплавных вставок расположено в плоскости, перпендикулярной оси коронки. Так как вставки нависают консольно в центральном осевом отверстии, то под ними образуется свободное пространство.

Коронка работает следующим образом. Твердосплавные вставки фиг.5 и 6 своими лезвиями разрушают кольцевую поверхность забоя. Кернообразующие кромки, имея заостренную форму из-за наличия угла v, обеспечивают подсечку формируемого ими и поступающего в кернозаходный участок керна. Так как кернозаходный участок имеет обратный конус, то сформированный цилиндрический керн свободно поступает в центральное осевое отверстие и, имея отношение высоты к диаметру H_к/D_к больше единицы, легко разрушается при достижении дна отверстия. Разрушенные частицы керна размещаются в свободном пространстве под вставками, откуда через зазоры, имеющиеся между керном, боковыми цилиндрическими поверхностями вставок и стенками центрального осевого отверстия удаляются в торцевую рабочую зону головки коронки. Усилие подачи коронки на забой при этом уменьшается, т.е. уменьшается энергоемкость процесса бурения, а скорость бурения увеличивается.

Формула изобретения

1. Буровая коронка, содержащая корпус с центральным осевым отверстием и радиально расположенными на его рабочем торце несколькими пазами, в которых размещены закрепленные посредством пайки твердосплавные вставки с кернообразующими кромками и боковыми поверхностями, обращенными к центральному осевому отверстию и наклонными в радиальном сечении к центральной оси под острым углом с вершиной, лежащей на центральной оси со стороны рабочего торца, отличающаяся тем, что боковая поверхность каждой вставки выполнена в виде части круговой цилиндрической поверхности, при этом диаметр центрального осевого отверстия больше расстояния между кернообразующими кромками и диаметра основания цилиндрической поверхности, образующей боковую поверхность каждой вставки.

2. Коронка по п. 1, отличающаяся тем, что дно каждого паза для размещения твердосплавной вставки расположено в плоскости, перпендикулярной центральной оси коронки.

3. Коронка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что центральное осевое отверстие выполнено глухим и его основание расположено ниже плоскости оснований твердосплавных вставок на 0,5 0,75 их высоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6