Буровое долото и способ крепления его вставок

Группа изобретений относится к буровым долотам и к способам крепления вставок бурового долота. Технический результат заключается в упрощении технологии изготовления долота и способа крепления вставок в отверстиях корпуса. Буровое долото содержит корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с цилиндрическими хвостовиками. Боковые стенки отверстий в корпусе и хвостовики вставок выполнены с кольцевыми канавками, смещенными в вертикальной плоскости от дна отверстий и торца хвостовиков и образующими совместно тороидальную полость для размещения крепежных втулок из материала с памятью формы, причем в исходном положении наружный диаметр крепежных втулок не более диаметра отверстий в корпусе, а в рабочем положении - более. Способ крепления вставок бурового долота включает фиксацию вставок в отверстиях корпуса долота, причем перед установкой вставок в отверстиях корпуса на их хвостовиках в кольцевых канавках устанавливают крепежные втулки из материала с памятью формы, размещают их в отверстиях корпуса и фиксируют там, после чего крепежные втулки приводят в рабочее положение путем расширения их радиальных размеров и придания им в плане синусоидальной формы. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области горного дела, а именно к породоразрушающему инструменту с твердосплавным вооружением.

Известно буровое долото, содержащее корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки (см. патент США №5871060, кл. Е21В 10/36, 1999 г.).

В этом долоте способ крепления вставок в отверстиях корпуса долота осуществляется путем их запрессовки.

Недостатком данного долота является малая эффективность работы из-за быстрого выхода из строя его вооружения, а недостатком применяемого способа крепления вставок является трудоемкость запрессовки вставок.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, содержащее корпус с отверстиями, в которых запрессованы твердосплавные вставки с цилиндрическими хвостовиками (см. патент США №3603414, кл. 175-374, 1971 г.).

В данном долоте благодаря использованию вставок с многогранным хвостовиком обеспечивается высокая надежность крепления их в отверстиях корпуса. Однако данное долото также не лишено серьезных недостатков, основным из которых является сложность технологии изготовления хвостовиков вставок, что неминуемо ведет к удорожанию долот.

Способ крепления вставок в этом долоте включает фиксацию вставок в отверстиях корпуса долота. Фиксация вставок осуществляется путем запрессовки граненого хвостовика вставки в цилиндрические отверстия корпуса.

С учетом изложенного техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления долота и способа крепления вставок в отверстиях корпуса и, как следствие, снижение стоимости долота.

Указанный технический результат по упрощению технологии изготовления долота достигается тем, что в буровом долоте, содержащем корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с цилиндрическими хвостовиками, согласно изобретению боковые стенки отверстий в корпусе и хвостовики вставок выполнены с кольцевыми канавками, смещенными в вертикальной плоскости от дна отверстий и торца хвостовиков и образующими совместно тороидальную полость для размещения крепежных втулок из материала с памятью формы, причем в исходном положении наружный диаметр крепежных втулок не более диаметра отверстий в корпусе, а в рабочем положении - более.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что крепежные втулки выполнены в виде нескольких кольцевых секторов.

Указанный технический результат по упрощению способа крепления вставок долота достигается тем, что в предложенном способе, включающем фиксацию вставок в отверстиях корпуса долота, согласно изобретению перед установкой вставок в отверстиях корпуса на их хвостовиках в кольцевых канавках устанавливают крепежные втулки из материала с памятью формы, размещают их в отверстиях корпуса и фиксируют там, после чего крепежные втулки приводят в рабочее положение путем расширения их радиальных размеров и придания им в плане синусоидальной формы.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг. 1 изображает фрагмент бурового долота в увеличенном масштабе, фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 (правая часть - в исходном положении, левая часть - в рабочем положении).

Буровое долото содержит корпус 1 с отверстиями 2, в которых посредством крепежных втулок 3 из материала с памятью формы закреплены твердосплавные вставки 4 с цилиндрическими хвостовиками 5. При этом крепежные втулки 3 выполнены в виде нескольких кольцевых секторов. Боковые стенки отверстий 2 в корпусе 1 и хвостовики 5 вставок 4 выполнены с кольцевыми канавками, смещенными в вертикальной плоскости от дна отверстий 2 и торца хвостовиков 5 и образующими совместно тороидальную полость 6 для размещения крепежных втулок 3, причем в исходном положении наружный диаметр крепежных втулок 3 не более диаметра отверстий 2 в корпусе 1, а в рабочем положении - более. Это достигается путем радиального увеличения размеров кольцевых секторов, которые в рабочем положении в плане принимают форму синусоиды и одновременно заполняют кольцевые канавки как хвостовиков 5 вставок 4, так и кольцевых канавок на боковой поверхности отверстий 2.

Способ крепления вставок в долоте включает операции по фиксацию вставок 4 в отверстиях 2 корпуса 1 долота. При этом перед установкой крепежных втулок 3 в отверстиях 2 корпуса 1 на хвостовике 5 вставки 4 в их кольцевых канавках устанавливают сектора, которые выполнены из материала с памятью формы и находятся в исходном положении, размещают в отверстиях 2 корпуса 1 и фиксируют их там. После этого кольцевые сектора приводят в рабочее положение путем нагрева до определенной температуры, когда они расширяются в радиальном направлении и принимают в плане синусоидальную форму, заполняя весь объем тороидальной канавки 6. Это исключает осевое перемещение вставок 3 и выпадение их на забой скважины. После подъема долота на поверхность все вставки 3 могут быть извлечены путем приведения крепежных втулок 3 в исходное положение для повторного использования дорогостоящих вставок 3, изготавливаемых из твердого сплава или алмазосодержащих смесей. Это позволит дополнительно снизить себестоимость буровых долот.

Учитывая, что технология изготовления втулок 3 значительно проще по сравнению с технологией изготовления многогранных хвостовиков, также как и технология сборки вооружения предложенного долота по сравнению с прототипом, можно гарантировать значительное снижение стоимости заявленного долота.

Предложенное изобретение может быть использовано как в шарошечных долотах, так и в долотах для ударного бурения, преимущественно в долотах большого диаметра. Использование его позволит значительно снизить затраты на буровые работы, составляющие основную долю от стоимости всех геологоразведочных работ.

1. Буровое долото, содержащее корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с цилиндрическими хвостовиками, отличающееся тем, что боковые стенки отверстий в корпусе и хвостовики вставок выполнены с кольцевыми канавками, смещенными в вертикальной плоскости от дна отверстий и торца хвостовиков и образующими совместно тороидальную полость для размещения крепежных втулок из материала с памятью формы, причем в исходном положении наружный диаметр крепежных втулок не более диаметра отверстий в корпусе, а в рабочем положении - более.

2. Буровое долото по п. 1, отличающееся тем, что крепежные втулки выполнены в виде нескольких кольцевых секторов.

3. Способ крепления вставок бурового долота, включающий фиксацию вставок в отверстиях корпуса долота, отличающийся тем, что перед установкой вставок в отверстиях корпуса на их хвостовиках в кольцевых канавках устанавливают крепежные втулки из материала с памятью формы, размещают их в отверстиях корпуса и фиксируют там, после чего крепежные втулки приводят в рабочее положение путем расширения их радиальных размеров и придания им в плане синусоидальной формы.