Буровое режущее долото

 

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровым режущим долотам. Буровое режущее долото содержит корпус и подвижные лопасти, связанные с корпусом посредством осей крепления и армированные износостойкими пластинами, образующими непрямолинейную выпуклую режущую кромку, рассечку с углом α в центральной части долота между подвижными лопастями, с возможностью уменьшения ее диаметра, упругие вставки, размещенные в полостях корпуса между корпусом и подвижными лопастями. Подвижные лопасти установлены с возможностью поворота в плоскости их передних граней вокруг осей крепления, которые расположены на периферийной части корпуса, и изменения формы рассечки посредством уменьшения угла рассечки от α δо 0°. Касательная, проведенная через режущую кромку износостойких пластин на периферийной части режущей кромки лопастей, образует с осью долота угол, равный половине угла рассечки α/2. Упругие вставки выполнены в виде клина с углом, равным половине угла рассечки α/2, обращенным в сторону периферийной части корпуса. Корпус и подвижные лопасти сопрягаются по поверхностям, выполненным по радиусам окружностей с центром в осях крепления, и содержат на сопрягающихся поверхностях упорные буртики, расположенные с возможностью взаимодействия при максимальном диаметре рассечки. Повышается эффективность бурения перемежающихся по крепости пород за счет изменения формы рассечки долота. 3 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровым режущим долотам.

Известно буровое режущее долото, содержащее корпус, подвижные режущие элементы с износостойкими пластинами, образующими в центральной части долота рассечку с углом α, упругие вставки, установленные между корпусом и подвижными режущими элементами (а. с. СССР №825913, кл. Е 21 С 13/00, 1981 г.).

Недостаток этого долота заключается в низкой эффективности бурения крепких и абразивных пород, т.к. оно не имеет сплошной армировки режущих лезвий и содержит коническую рассечку режущего типа с углом α, которая при бурении крепких пород увеличивается, что приводит к увеличению диаметра керна породы, снижает скорость бурения и прочность режущих лезвий.

Наиболее близким является буровое режущее долото, содержащее корпус и подвижные лопасти, связанные с корпусом и армированные износостойкими пластинами, образующими непрямолинейную выпуклую режущую кромку, рассечку в центральной части долота между подвижными лопастями, с возможностью уменьшения ее диаметра, упругие вставки, размещенные в полости между корпусом и подвижными лопастями (а. с. СССР №1668617, кл. Е 21 В 10/42, 1991 г.).

Недостаток данного долота заключается в низкой эффективности бурения перемежающихся по крепости пород, так как увеличивающаяся по диаметру рассечка при выходе долота на мягкие породы не изменяет своей цилиндрической формы скалывающего типа на рациональную для этих условий коническую форму режущего типа.

Изобретение направлено на повышение эффективности бурения перемежающихся по крепости пород за счет изменения формы рассечки долота.

Указанная цель достигается тем, что в буровом режущем долоте, содержащем корпус и подвижные лопасти, связанные с корпусом посредством осей крепления и армированные износостойкими пластинами, образующими непрямолинейную выпуклую режущую кромку, рассечку с углом α в центральной части долота между подвижными лопастями, с возможностью уменьшения ее диаметра, упругие вставки, размещенные в полостях корпуса между корпусом и подвижными лопастями, подвижные лопасти установлены с возможностью поворота в плоскости их передних граней вокруг осей крепления, которые расположены на периферийной части корпуса, и изменения формы рассечки посредством уменьшения угла рассечки от α до 0°, при этом касательная, проведенная через режущую кромку износостойких пластин на периферийной части режущей кромки лопастей, образует с осью долота угол, равный половине угла рассечки α/2, а упругие вставки выполнены в виде клина с углом, равным половине угла рассечки α/2, обращенным в сторону периферийной части корпуса. Кроме того, корпус и подвижные лопасти сопрягаются по поверхностям, выполненным по радиусам окружностей с центром в осях крепления, и содержат на сопрягающихся поверхностях упорные буртики, расположенные с возможностью взаимодействия при максимальном диаметре рассечки.

На фиг.1 показан общий вид долота с конической рассечкой; на фиг.2 - то же, с цилиндрической рассечкой; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Буровое режущее долото содержит корпус 1 и подвижные лопасти 2, связанные с корпусом 1 посредством осей крепления 3, расположенных на периферийной части корпуса 1. Подвижные лопасти 2 армированы износостойкими пластинами 4, образующими непрямолинейную выпуклую режущую кромку 5. В центральной части долота между подвижными лопастями 2 имеется рассечка 6 с углом α. Касательная, проведенная через режущую кромку износостойких пластин на периферийной части режущей кромки 5 лопастей 2, образует с осью долота угол, равный половине угла рассечки α/2. Между корпусом 1 и подвижными лопастями 2 имеются упругие вставки 7, размещенные в полостях 8 корпуса 1. Упругие вставки 7 выполнены в виде клина с углом, равным половине угла рассечки α/2, обращенным в сторону периферийной части корпуса 1. Корпус 1 и подвижные лопасти 2 сопрягаются по поверхностям 9, выполненным по радиусам окружностей с центром в осях крепления 3. Поверхности 9 корпуса 1 и подвижных лопастей 2 в центральной части долота содержат упорные буртики 10.

Предлагаемое режущее долото работает следующим образом.

В процессе вращательного бурения к долоту прилагается осевое усилие и крутящий момент, под действием которых и происходит непосредственно процесс бурения.

При бурении мягких пород (фиг.1) осевое усилие незначительно и подвижные лопасти 2 с помощью упругих вставок 7 образуют рациональную для этого случая коническую рассечку 6 режущего типа с углом α и максимальным диаметром D_p. При этом упорные буртики 10 сопрягающихся поверхностей 9 корпуса 1 и подвижных лопастей 2 взаимодействуют между собой, ограничивая подвижность лопастей 2 в сторону увеличения диаметра рассечки D_p. Расположенные на периферийной части режущей кромки 5 износостойкие пластины 4 за счет наклона режущих кромок под углом α/2 к оси долота участвуют в калибровании стенок скважины лишь частично из-за хорошей устойчивости долота на забое при бурении мягких пород.

При встрече долота в процессе бурения с более крепкими прослоями породы (фиг.2) осевое давление увеличивается, реакция отпора породы возрастает и подвижные лопасти 2, преодолевая силу упругости вставок 7, поворачиваются вокруг осей крепления 3 и занимают крайнее положение, при котором в центральной части долота образуется рациональная цилиндрическая рассечка 6 скалывающего типа с малым диаметром керна d_p, что облегчает процесс его разрушения. При этом расположенные на периферийной части режущей кромки 5 износостойкие пластины 4 размещаются параллельно продольной оси долота и контактируют со стенками скважины всей режущей кромкой, что способствует устойчивой работе долота на забое при проходке крепких пород.

предложенное техническое решение за счет изменения формы рассечки с конической на цилиндрическую, и наоборот, позволяет интенсифицировать процесс разрушения керна породы в центральной части режущего долота, повысить скорость бурения, прочность режущих кромок и, в целом, эффективность бурения перемежающихся по крепости пород.

Формула изобретения

Буровое режущее долото, содержащее корпус и подвижные лопасти, связанные с корпусом посредством осей крепления и армированные износостойкими пластинами, образующими непрямолинейную выпуклую режущую кромку, рассечку с углом α в центральной части долота между подвижными лопастями, с возможностью уменьшения ее диаметра, упругие вставки, размещенные в полостях корпуса между корпусом и подвижными лопастями, отличающееся тем, что подвижные лопасти установлены с возможностью поворота в плоскости их передних граней вокруг осей крепления, которые расположены на периферийной части корпуса, и изменения формы рассечки посредством уменьшения угла рассечки от α до 0°, при этом касательная, проведенная через режущую кромку износостойких пластин на периферийной части режущей кромки лопастей образует с осью долота угол, равный половине угла рассечки α/2, a упругие вставки выполнены в виде клина с углом, равным половине угла рассечки α/2, обращенным в сторону периферийной части корпуса, причем корпус и подвижные лопасти сопрягаются по поверхностям, выполненным по радиусам окружностей с центром в осях крепления и содержат на сопрягающихся поверхностях упорные буртики, расположенные с возможностью взаимодействия при максимальном диаметре рассечки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3