Буровое долото, имеющее фасонный передний резец и импрегнированный вспомогательный резец

Изобретение относится к буровому долоту, имеющему фасонный передний резец и импрегнированный вспомогательный резец. Долото содержит хвостовик, корпус и режущую поверхность. При этом хвостовик содержит соединительное устройство, выполненное на его верхнем конце. Корпус смонтирован на нижнем конце хвостовика. Режущую поверхность образует нижний конец долота и содержит лопасть, выступающую из корпуса, передний резец и вспомогательный резец. При этом передний резец содержит опорную часть, закрепляемую в гнезде, выполненном в передней кромке лопасти, и режущую пластину, выполненную из сверхтвердого материала, закрепленную на опорной части и имеющую неплоскую рабочую поверхность. Вспомогательный резец закреплен в нижней поверхности лопасти в положении сзади переднего резца и выполнен из композитного материала, содержащего матрицу из керамики или кермета, импрегнированную сверхтвердым материалом. Причем вспомогательный резец неподвижно смонтирован на лопасти посредством адгезионного соединения и рабочая поверхность имеет выступающий гребень, проходящий от боковой стороны режущей пластины к центру рабочей поверхности. Техническим результатом является увеличение механической скорости и скорости проходки бурового долота. 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

[1] Настоящее изобретение, в общем, относится к буровому долоту, имеющему фасонный передний резец и импрегнированный вспомогательный резец.

Уровень техники

[2] US 4,991,670 раскрывает вращающееся буровое долото для применения в бурении скважин в подземных горных породах и включающее в себя корпус долота, имеющий хвостовик на одном конце для соединения с бурильной колонной и рабочую торцевую поверхность на другом конце. Множество первых элементов вооружения, каждый содержащий сформированный заранее режущий элемент, закреплено в корпусе долота на его торцевой поверхности, и каждый имеющий сверхтвердую переднюю режущую поверхность. Корпус долота включает в себя множество выступов, выступающих наружу из смежных участков торцевой поверхности, причем выступы формируют множество вторых элементов вооружения, установленных, в общем, сзади, соответственно, по меньшей мере от некоторых из первых элементов вооружения. В каждый из выступов импрегнированы сверхтвердые частицы на значительную глубину, измеренную от самого дальнего от оси края выступа. По меньшей мере главный рабочий участок каждого из вторых элементов вооружения отделен по окружности периметра от соответствующего переднего первого элемента вооружения открытым пространством и аналогично радиально отделен от ближайшего смежного второго элемента или элементов вооружения.

[3] US 8,418,785 раскрывает буровое долото для бурения ствола скважины в горных породах, причем долото включает в себя: корпус долота, имеющий ось долота и торец долота, включающий в себя коническую зону, образующую уступ зону и калибрующую зону; первую основную лопасть, проходящую радиально по торцу долота от конической зоны до калибрующей зоны; множество режущих элементов, смонтированных в первой основной лопасти, при этом первые из множества режущих элементов имеют планарную режущую поверхность, и вторые из множества режущих элементов имеют выпуклую режущую поверхность; и при этом каждая режущая поверхность обращена вперед.

[4] US 9,567,807 раскрывает инструмент бурения горной породы, который включает в себя корпус долота, множество первых режущих элементов и множество вторых режущих элементов. Каждый из первых режущих элементов включает в себя не сплошную фазу, диспергированную в сплошной фазе матрицы. Не сплошная фаза включает в себя множество частиц суперабразивного материала. Каждый из вторых режущих элементов включает в себя поликристаллическую алмазную вставку или штырь из карбида вольфрама. Способ выполнения инструмента бурения горной породы включает в себя расположение множества первых режущих элементов на корпусе долота и расположение множества вторых режущих элементов на корпусе долота. Другой способ выполнения инструмента бурения горной породы включает в себя выполнение корпуса, имеющего множество первых режущих элементов и множество гнезд режущих элементов и закрепление каждого из множества вторых режущих элементов в каждом из гнезд режущих элементов.

[5] US 2015/0345228 раскрывает буровое долото, включающее в себя по меньшей мере одну лопасть с множеством режущих элементов в виде поликристаллических алмазных резцов, расположенных на передней кромке лопасти, по меньшей мере одну импрегнированную алмазами режущую зону, расположенную за передней кромки лопасти, при этом по меньшей мере один из резцов, расположенный на передней кромке, является режущим элементом вне рабочего конца, расположенным так, что не взаимодействует с пластом во время бурения, пока не произойдет износ долота.

[6] US 2017/0058615 раскрывает не планарный режущий зубок типа с выпуклым гребнем и алмазное буровое долото, причем не планарный режущий зубок типа с выпуклым гребнем включает в себя цилиндрический корпус, поверхность концевого участка цилиндрического корпуса обеспечена основным режущим выпуклым гребнем и двумя не режущими выпуклыми гребнями, внутренний конец основного режущего выпуклого гребня и внутренние концы двух не режущих выпуклых гребней сходятся на поверхности концевого участка цилиндрического корпуса, наружный конец основного режущего выпуклого гребня и наружные концы двух не режущих выпуклых гребней проходят к наружной кромке поверхности концевого участка цилиндрического корпуса, поверхности концевого участка цилиндрического корпуса на обеих сторонах основного режущего выпуклого гребня являются режущими фасками. Не планарный режущий зубок типа с выпуклым гребнем и алмазное буровое долото имеют высокое ударное сопротивление и сопротивление сальникообразованию. Согласно признакам пласта, где производят бурение, не планарные режущие зубки типа с выпуклым гребнем расположены на буровом долоте с отличающейся конфигурацией, что может улучшить механическую скорость и скорость проходки бурового долота.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[7] Настоящее изобретение в общем относится к буровому долоту, имеющему фасонный передний резец и импрегнированный вспомогательный резец. В одном варианте осуществления, долото для бурения ствола скважины включает в себя: хвостовик, имеющий соединительное устройство, выполненное на его верхнем конце; корпус, смонтированный на нижнем конце хвостовика; и режущую поверхность, образующую нижний конец долота. Режущая поверхность включает в себя: лопасть, выступающую из корпуса; передние резец включающий в себя: опорную часть, закрепляемую в гнезде, выполненном в передней кромке лопасти; и режущую пластину, выполненную из сверхтвердого материала, закрепленную на опорной части и имеющую неплоскую рабочую поверхность; и вспомогательный резец, закрепленный в нижней поверхности лопасти в положении сзади переднего резца и выполненный из композитного материала, включающего в себя матрицу из керамики или из кермета, импрегнированную сверхтвердым материалом. Ври этом вспомогательный резец неподвижно смонтирован на лопасти посредством адгезионного соединения, а рабочая поверхность имеет выступающий гребень, проходящий от боковой стороны режущей пластины к центру рабочей поверхности. Дополнительно, соответствующее изобретению долото может характеризоваться тем, что лопасть имеет выступ, выступающий из ее нижней поверхности в положении сзади переднего резца, а вспомогательный резец расположен в выступе. При этом вспомогательный резец может быть выполнен заподлицо с выступом или выступать наружу из выступа, причем выступание наружу может быть меньше, чем у переднего резца. Кроме того, выступ может проходить по нижней поверхности от задней поверхности гнезда до задней кромки лопасти. Каждый из нижней поверхности и выступа может быть выполнен из композитного материала, содержащего матрицу из керамики или из кермета, импрегнированную сверхтвердым материалом. Вспомогательный резец может быть диском. Передний резец может быть закреплен в гнезде твердым припоем. Может быть предусмотрено, что режущая поверхность имеет внутреннюю коническую часть, наружную образующую уступ часть, и промежуточную носовую часть, что режущая поверхность дополнительно содержит множество передних резцов, множество вспомогательных резцов, и что множество передних резцов и множество вспомогательных резцов проходят вдоль лопасти в носовой и образующей уступ частях. Рабочая поверхность может иметь имеет множество выступающих гребней, разнесенных по ее окружности. Также может быть предусмотрено, что в опорной части выполнен шпоночный паз, что в гнезде выполнена шпонка и сцеплена со шпоночным пазом, и что шпоночный паз расположен на кромке опорной части. При этом шпоночный паз может быть расположен под углом противоположно гребню.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[8] Для лучшего понимания описанных выше в кратком изложении признаков настоящего изобретения ниже приведено более подробное описание изобретения, со ссылками на варианты осуществления, некоторые из которых проиллюстрированы в прилагаемых чертежах. Вместе с тем, отмечаем, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только обычные варианты осуществления данного изобретения и их не следует считать ограничивающими его объем, поскольку изобретение допускает другие равно эффективные варианты осуществления.

[9] На фиг. 1 показано буровое долото, имеющее фасонный передний резец и импрегнированный вспомогательный резец, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[10] На фиг. 2A показана режущая поверхность бурового долота. На фиг. 2B показана обычная лопасть бурового долота. На фиг. 2C показана альтернативная лопасть, имеющая наружный вспомогательный резец, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

[10] На фиг. 3A-3C показаны типичные фасонные резцы. На фиг. 3D-3F показаны альтернативные фасонные резцы для применения с буровым долотом, согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[12] На фиг. 1 показано буровое долото 1, имеющее фасонный передний резец 2 и импрегнированный вспомогательный резец 3, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2A показана режущая поверхность 4 бурового долота 1. На фиг. 2B показана обычная лопасть 5 бурового долота 1.

[13] Буровое долото 1 может включать в себя режущую поверхность 4, корпус 6 долота, хвостовик 7 и калибрующую часть 8. Нижний участок корпуса 6 долота может быть выполнен из композитного материала, такого как порошок матрицы из керамики и/или кермета, пропитанный металлической связкой, и верхний участок корпуса 6 долота может быть выполнен из более мягкого материала, чем композитный материал верхней, образующей уступ части, такого как порошок из металла или сплава матрицы, пропитанный металлической связкой. Корпус 6 долота может быть смонтирован на хвостовике 7 во время его отливки. Хвостовик 7 может быть трубчатым и выполненным из металла или сплава, такого как сталь, и иметь соединение, такое как резьбовой ниппель, выполненный на его верхнем конце для соединения бурового долота 1 с утяжеленной бурильной трубой (не показано). Хвостовик 7 может иметь проходной канал, выполненный сквозным, и проходной канал может проходить в корпус 6 долота до его напорной камеры (не показано). Режущая поверхность 4 может образовывать нижний конец бурового долота 1, и калибрующая часть 8 может образовывать его наружный участок.

[14] Режущая поверхность 4 может включать в себя одну или несколько (показано три) основных лопастей 5p, одну или несколько (показано три) вспомогательных лопасти 5s, каналы текучей среды, выполненные между лопастями, фасонные передние резцы 2, импрегнированные вспомогательные резцы 3, выступы 9, передние резцы 10 скалывающего действия, и ударные штыри 11. Режущая поверхность 4 может иметь одну или несколько частей, таких как внутренняя коническая часть 4c, наружная, образующая уступ, часть 4s, и промежуточная носовая часть 4n между конической и образующей уступ частями. Лопасти 5 могут быть расположены вокруг режущей поверхности, и каждая лопасть может быть выполнена во время отливки корпуса 6 долота и может выступать из нижней части корпуса долота. Основные лопасти 5p и вспомогательные лопасти 5s могут быть расположены вблизи режущей поверхности 4 в альтернативной конфигурации. Основные лопасти 5p могут каждая проходить от центра режущей поверхности 4, по конической части 4c и носовой части 4n, вдоль образующей уступ части 4s и до калибрующей части 8. Вспомогательные лопасти 5s могут каждая проходить от периферии конической части 5c, поперек носовой части 5n, вдоль образующей уступ части 5s и до калибрующей части 8. Каждая лопасть 5p,s может проходить в общем радиально поперек конической части 5c (только основная) и носовой части 5n с небольшой спиральной кривизной и вдоль образующей уступ части 5s, в общем, продольно, с небольшой геликоидальной кривизной.

[15] База 5b каждой лопасти 5 может быть выполнена из одинакового материала с нижним участком корпуса 6 долота. Нижняя поверхность 5f каждой лопасти 5 может быть выполнена из материала нижней части корпуса долота, импрегнированного сверхтвердым материалом, таким как алмаз, для улучшения сопротивление абразивному износу. Передние резцы 2, 10 могут быть смонтированы вдоль передних кромок лопастей 5 после пропитки металлом корпуса 6 долота. Передние резцы 2, 10 могут быть предварительно отформованы, например, с помощью спекания при высоком давлении и температуре, и закреплены, например, с помощью пайки твердым припоем, в соответствующих гнездах, выполненных в лопастях 5 смежно с их передними кромками. Передние резцы 10 скалывающего действия могут занимать гнезда основных лопастей 5p смежные с центром режущей поверхности 4. Передние резцы 10 скалывающего действия могут также занимать гнезда лопастей 5 смежные с калибрующей частью 8. Остальные гнезда могут быть заняты фасонными передними резцами 2.

[16] Каждый скалывающий резец 10 может включать в себя сверхтвердую режущую плоскую пластину, например, из поликристаллического алмаза, прикрепленную к твердой опорной части, например, из кермета, при этом получают вставку штыревого долота, такую как поликристаллическая алмазная вставка (PDC). Кермет может являться карбидом, цементированным металлом группы VIIIB, таким как кобальт. Опорная часть и режущая пластина могут каждая быть сплошной и цилиндрической, и диаметр опорной части может быть равен диаметру режущей пластины.

[17] Ударные штыри 11 могут выступать из нижней поверхности 5f каждой основной лопасти 5p в конической части 4c и могут быть совмещены с соответствующим передним резцом 2, 10 или немного смещены от него. Каждый выступ 9 может выступать из нижней поверхности 5f соответствующей лопасти 5 в носовой части 4n и образующей уступ части 4s. Каждый выступ 9 может быть расположен сзади соответствующего переднего резца 2, 10 и может быть совмещен с соответствующим передним резцом 2, 10 или немного смещен от него. Каждый выступ 9 (за исключением самого близкого к центральной линии выступа на вспомогательных лопастях 5s) может проходить поперек соответствующей нижней поверхности 5f от задней поверхности соответствующего гнезда до задней кромки соответствующей лопасти 5. Лопасти 5, выступы 9 и ударные штыри 11 могут быть выполнены во время пропитки металлом корпуса 6 долота. Ударные штыри 11 могут быть выполнены из одинакового импрегнированного материала с нижней поверхностью 5f. Выступы 9 могут быть выполнены из одинакового импрегнированного материала с нижней поверхностью 5f, отличающегося увеличенным содержанием алмазов для увеличения сопротивления абразивному износу. Каждый выступ 9 может иметь наклонный передний конец переднего угла в тыльной плоскости соответствующего переднего резца 2, 10 и задний конец в форме четверти сферы.

[18] Каждый вспомогательный резец 3 может быть предварительно отформован из композитного материала, включающего в себя керамическую матрицу и/или матрицу из кермета, импрегнированную сверхтвердыми частицами. Сверхтвердые частицы 10 могут быть алмазными, могут быть синтетическими и могут быть монокристаллический или поликристаллическими. Поликристаллические сверхтвердые частицы могут быть термостабильными. Каждый вспомогательный резец может быть отформован с последовательной укладкой слоев керамики и/или кермета и слоев сверхтвердых частиц. Уложенные слои можно затем сплавлять в диск с помощью пропитки металлической связкой или горячего изостатического прессования (с металлической связкой в уложенных слоях).

[19] Альтернативно, каждый вспомогательный резец 3 может быть отформован посредством аддитивного изготовления. Способ аддитивного изготовления может включать в себя формирование базового слоя металлической решетки, введение сверхтвердых частиц в полости базового слоя; формование дополнительного слоя решетки; введение сверхтвердых частиц в полости дополнительного слоя; и повторение операций до завершения решетки. Материал матрицы можно затем залить в решетку и решетку можно подвергнуть инфильтрации металлической связки или горячему изостатическому прессованию для сплавления компонентов в диск.

[20] Вспомогательные резцы 3 могут быть вставлены в литейную форму (не показано), применяемую для пропитки металлом корпуса 6 долота и лопастей 5, так что вспомогательные резцы крепятся к лопастям посредством адгезионного соединения во время пропитки металлом. Каждый вспомогательный резец 3 может выступать из нижней поверхности 5f соответствующей лопасти 5 в носовой части 4n и образующей уступ части 4s. Каждый вспомогательный резец 3 может быть расположен сзади соответствующего переднего резца 2, 10 и может быть совмещен с соответствующим передним резцом 2, 10 или немного смещен от него. Каждый вспомогательный резец 3 может быть расположен в соответствующем выступе 9 и может разделять выступ на передний участок и задний участок. Каждый вспомогательный резец 3 может быть выполнен заподлицо с соответствующим выступом 9. Каждый вспомогательный резец 3 может проходить в базовый участок 5b соответствующей лопасти 5.

[21] Одно или несколько (показано шесть) отверстий 12p могут быть выполнены в корпусе 6 долота, и каждое отверстие может проходить от напорной камеры и через нижнюю часть корпуса долота для выпуска бурового раствора (не показано) по каналам текучей среды. Сопло 12n может быть установлено в каждом отверстии 12p и прикреплено к корпусу 6 долота. Каждое сопло 12p может быть прикреплено к корпусу 6 долота резьбовой соединительной деталью, выполненной в его наружной поверхности, и каждое отверстие 12p может быть резьбовым гнездом для сцепления с соответствующей резьбовой соединительной деталью. Отверстия 12p могут включать внутренний комплект из одного или нескольких (показано три) отверстий, расположенных в конической части 4c, и наружный комплект из одного или нескольких (показано три) отверстий, расположенных в носовой части 4n и/или образующей уступ части 4s. Каждое внутреннее отверстие 12p может быть расположено между внутренним концом соответствующей вспомогательный лопасти 5s и центром режущей поверхности 4.

[22] Калибрующую часть 8 может определять стандартный диаметр бурового долота 1. Калибрующая часть 8 может включать в себя множество калибрующих накладок, например, одну калибрующую накладку для каждой лопасти 5, и каналы для выноса шлама, образованные между калибрующими накладками. Каналы для выноса шлама могут иметь сообщение по текучей среде с каналами текучей среды, образованными между лопастями 5. Калибрующие накладки могут быть расположены вокруг калибрующей части 8, и каждая накладка может быть выполнена во время литья корпуса 6 долота и может выступать из наружного участка корпуса долота. Каждая калибрующая накладка может быть выполнена из одинакового материала с корпусом 6 долота, и каждая калибрующая накладка может быть выполнена интегральной с соответствующей лопастью 5. Каждая калибрующая накладка может проходить вверх от образующего уступ участка соответствующей лопасти 5 до открытой наружной поверхности хвостовика 7.

[23] На фиг. 2C показана альтернативная лопасть, имеющая вспомогательный резец 3 выставленный наружу, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Альтернативно, каждый вспомогательный резец 3 может выступать дальше от нижней поверхности 5f, чем соответствующий выступ 9, при этом являясь выставленным наружу относительно соответствующего выступа. Каждый передний резец 2, 10 может быть выставлен наружу относительно соответствующего выступа 9, и выход наружу вспомогательного резца 3 может быть меньше, чем у переднего резца. Альтернативно, выход наружу каждого вспомогательного резца 3 может быть равным выходу наружу соответствующего переднего резца 2, 10.

[24] На фиг. 3A-3C показан типичный фасонный резец 2. Фасонный калибрующий резец 2 может включать в себя неплоскую режущую пластину 13, закрепленную на цилиндрической опорной части 14. Режущая пластина 13 может быть выполнена из сверхтвердого материала, такого как поликристаллический алмаз, и опорная часть 14 может быть выполнена из твердого материала, такого как кермет, при этом получают вставку штыревого долота, такую как поликристаллическая алмазная вставка. Кермет может быть цементированным карбидом, таким как карбид вольфрама - металл группы VIIIB. Металл группы VIIIB может быть кобальтом.

[25] Режущая пластина 13 может иметь стык 15 с опорной частью 14 на своем нижнем конце и рабочую поверхность на своем верхнем конце. Рабочая поверхность может иметь множество заглубленных баз 16a-c, выступающую центральную часть 17, множество выступающих ребер 18a-c и наружную кромку. Каждая база 16a-c может быть планарной и перпендикулярной продольной оси фасонного резца 2. Базы 16a-c могут быть расположены между смежными ребрами 18a-c и могут каждая проходить внутрь от боковой стороны режущей пластины 13. Наружная кромка может проходить вокруг рабочей поверхности и может иметь постоянную геометрию. Наружная кромка может включать в себя фаску, расположенную смежно с боковой стороной и круглый профиль, расположенный смежно с базами 16a-c и ребрами 18a-c.

[26] Каждое ребро 18a-c может проходить радиально наружу от центральной части 17 к боковой стороне режущей пластины 13. Каждое ребро 18a-c может быть расположено по окружности рабочей поверхности через регулярные интервалы, например интервалы в сто двадцать градусов. Каждое ребро 18a-c может иметь треугольный профиль, образованный парой криволинейных переходных поверхностей, парой линейно наклонных боковых поверхностей и закругленным гребнем. Каждая переходная поверхность может проходить от соответствующей базы 16a-c до соответствующей боковой поверхности. Каждый гребень может соединять противоположные концы соответствующих боковых поверхностей. Высота каждого гребня может быть постоянной (как показано), снижающейся к центральной части, или наклонной к центральной части.

[27] Высота каждого гребня может иметь величину в диапазоне от двадцати процентов до семидесяти пяти процентов толщины режущей пластины 13. Ширина каждого ребра 18a-c может иметь величину в диапазоне от двадцати до шестидесяти процентов диаметра режущей пластины 13. Радиальная длина каждого ребра 18a-c от боковой стороны до центральной части 17 может иметь величину в диапазоне от пятнадцати до сорока пяти процентов диаметра режущей пластины 13. Наклон каждой боковой поверхности относительно соответствующей базы 16a-c может иметь величину в диапазоне от пятнадцати до пятидесяти градусов. Радиус кривизны каждого гребня может иметь величину в диапазоне от одной восьмой до пяти миллиметров или может иметь величину в диапазоне от одной четвертой до одного миллиметра.

[28] Центральная часть 17 может иметь множество криволинейных переходных поверхностей, множество линейных наклонных боковых поверхностей и множество закругленных кромок. Каждый комплект элементов может соединять соответствующие элементы одного ребра 18a-c с соответствующими элементами смежного ребра по дугообразному пути. Высота кромки может быть равной высоте гребней. Центральная часть 17 может дополнительно иметь плато, выполненное между кромками. Плато может иметь небольшой уклон, выполненный в нем.

[29] Опорная часть 14 может иметь стык 15 на своем верхнем конце и нижний конец для приема в соответствующее гнездо переднего резца. Верхний конец опорной части может иметь планарный наружный ободок, внутренний бугорок для каждого ребра 18a-c и уступ, соединяющий наружное опорное кольцо и каждый внутренний бугорок. Форма и местоположение бугорков могут соответствовать форме и местоположению ребер 18a-c, а форма и местоположение наружного опорного кольца может соответствовать форме и местоположению баз 16a-c за исключением того, что бугорки могут не проходить к боковой стороне опорной части 14. Гребни бугорков могут быть немного выше баз 16a-c (см. пунктирную линию на фиг. 11C), располагаться на одном уровне или немного ниже баз. Высота бугорков может быть больше высоты ребер 18a-c. Опорная часть 14 может иметь шпоночный паз 19w, выполненный в ней для каждого гребня соответствующего ребра 18a-c. Каждый шпоночный паз 19w может быть расположен на кромке опорной части 45 и может проходить от конца ее гнезда вдоль участка ее боковой стороны. Каждый шпоночный паз 19w может иметь угловое смещение от связанного гребня, например, с расположением противоположно ему.

[30] Каждое гнездо бурового долота может иметь шпонку 19k, выполненную в нем для надлежащего ориентирования соответствующего фасонного резца 2. Во время пайки твердым припоем каждого фасонного резца 2 в соответствующем гнезде один из шпоночных пазов 19w можно совместить со шпонкой 19k и сцепить с ней для получения надлежащей ориентации. При надлежащей ориентации можно выставлять функционирующий гребень перпендикулярно выступу (не показано) передней кромки соответствующей лопасти 5, проходящей через гнездо.

[31] Альтернативно, шпонку 19k и шпоночный паз 19w можно исключить, и опорная часть 14 может иметь один или несколько канавок, выполненных в ее боковой стороне, таких как канавка для каждого гребня. Каждую канавку техник может совмещать с соответствующим гребнем и применять для визуальной ориентации во время пайки твердым припоем фасонного резца 2 в гнездо.

[32] В эксплуатации (не показано), буровое долото 1 может быть собрано с одной или несколькими утяжеленными бурильными трубами, например, с помощью резьбовых соединений, при этом получают компоновку низа бурильной колонны (КНБК). КНБК может быть соединена с нижним концом трубной колонны, например, бурильных труб или гибкой насосно-компрессорной трубой, которая образует бурильную колонну. КНБК может дополнительно включать в себя инструмент управления направлением движения, такой как кривой переводник или вращающийся инструмент управление направлением движения, для бурения наклонно-направленного участка ствола скважины. Трубную колонну можно применять для спуска КНБК в ствол скважины. Буровое долото 1 может вращаться, например, посредством вращения бурильной колонны с буровой установки (не показано) и/или забойным двигателем (не показано) в составе КНБК, при этом буровой раствор, например, промывочный раствор можно подавать насосом по бурильной колонне. Часть веса бурильной колонны может передаваться на буровое долото 1. Буровой раствор может выпускаться соплами 12n и уносить выбуренную породу вверх по кольцевому пространству, образованному между бурильной колонной и стволом скважины и/или между бурильной колонной и обсадной колонной и/или колонной хвостовика.

[33] На фиг. 3D показан альтернативный второй фасонный резец 20 для применения с буровым долотом 1 вместо фасонного резца 2. Второй фасонный резец 20 может включать в себя вогнутую режущую пластину 21, прикрепленную к цилиндрической опорной части 22. Режущая пластина 21 может быть выполнена из сверхтвердого материала, такого как поликристаллический алмаз, прикрепляемого к твердой опорной части, например из кермета, при этом получают вставку штыревого долота, такую как поликристаллическая алмазная вставка. Кермет может быть цементированным карбидом, таким как карбид вольфрама - металл группы VIIIB. Металл группы VIIIB может быть кобальтом.

[34] Режущая пластина 21 может иметь стык 23 с опорной частью 22 и рабочую поверхность противоположную стыку. Рабочая поверхность может иметь наружную скошенную кромку, планарное опорное кольцо смежное со скошенной кромкой, коническую поверхность смежную с опорным кольцом и центральной чашеобразное углубление смежное с конической поверхностью. Стык 23 может иметь планарное наружное опорное кольцо и внутреннюю параболическую поверхность. Толщина режущей пластины 21 может быть минимальной на чашеобразном углублении и увеличиваться в направлении наружу от него, достигая максимума на опорном кольце. Глубина вогнутости может иметь величину в диапазоне от четырех процентов до восемнадцати процентов диаметра второго фасонного резца 20. Опорная часть 22 может иметь множество шпоночных пазов (не показано), выполненных в ней и разнесенных по ее окружности. Каждый шпоночный паз может быть расположен на кромке опорной части 22 и может проходить от ее конца, вставляемого в гнездо, вдоль участка ее боковой стороны.

[35] Альтернативно, боковые стороны каждой, режущей пластины 21 и опорной части 22 могут быть эллиптическими вместо круглых. Шпоночные пазы можно тогда применять для придания главной оси резца надлежащей ориентации.

[36] На фиг. 3E показан альтернативный третий фасонный резец 24 для применения с буровым долотом 1 вместо фасонного резца 2. Третий фасонный резец 24 может включать в себя неплоскую режущую пластину 25, закрепленную на цилиндрической опорной части 26. Режущая пластина 25 может быть выполнена из сверхтвердого материала, такого как поликристаллический алмаз, и опорная часть 26 может быть выполнена из твердого материала, такого как кермет, при этом получают вставку штыревого долота, такую как поликристаллическая алмазная вставка. Кермет может быть цементированным карбидом, таким как карбид вольфрама - металл группы VIIIB. Металл группы VIIIB может быть кобальтом.

[37] Режущая пластина 25 может иметь стык 27 с опорной частью 26 на своем нижнем конце и неплоскую рабочую поверхность на своем верхнем конце. Опорная часть 26 может иметь стык 27 на своем верхнем конце и нижний конец для приема в гнездо. В гнезде конец опорной части 26 может иметь наружную скошенную кромку, выполненную на его периферии.

[38] Рабочая поверхность может иметь множество баз с выемкой, множество выступающих ребер, и наружную скошенную кромку. Базы могут быть расположены между смежными ребрами и могут каждая проходить внутрь от боковой стороны режущей пластины 25. Каждое ребро может проходить радиально наружу от центра режущей пластины 25 до боковой стороны. Ребра могут быть расположены по окружности рабочей поверхности через регулярные интервалы, такие как интервалы в сто двадцать градусов. Каждое ребро может иметь гребень 28a-c и пару скосов, каждый проходящий от гребня до смежной базы.

[39] Опорная часть 26 может иметь шпоночный паз 19w, выполненный в ней для каждого гребня 28a-c. Каждый шпоночный паз 19w может быть расположен на кромке опорной части 26 и может проходить от ее конца, размещаемого в гнезде вдоль участка ее боковой стороны. Каждый шпоночный паз 19w может иметь угловое смещение от связанного гребня 28a-c, например с расположением противоположно ему.

[40] На фиг. 3F показан альтернативный четвертый фасонный резец 29 для применения с буровым долотом 1 вместо фасонного резца 2. Четвертый фасонный резец 29 может включать в себя неплоскую режущую пластину 30, скрепленную с цилиндрической опорной частью 31. Режущая пластина 30 может быть выполнена из сверхтвердого материала, такого как поликристаллический алмаз, и опорная часть 31 может быть выполнена из твердого материала, такого как кермет, при этом получают вставку штыревого долота, такую как поликристаллическая алмазная вставка. Кермет может быть цементированным карбидом, таким как карбид вольфрама - металл группы VIIIB. Металл группы VIIIB может быть кобальтом.

[41] Режущая пластина 30 может иметь стык 32 с опорной частью 31 на своем нижнем конце и рабочую поверхность на своем верхнем конце. Рабочая поверхность может иметь наружную кромку и гребень 33, выступающий на некоторую высоту выше опорной части, и по меньшей мере один заглубленную зону, проходящую вбок от гребня. Гребень 33 может быть расположен по центру рабочей поверхности и проходить поперек рабочей поверхности. Присутствие гребня 33 может создавать волнообразные профили в наружной кромке с пиками и понижениями. Участок гребня 33 смежный с наружной кромкой может быть функционирующим участком. Поскольку гребень 33 проходит поперек рабочей поверхности, гребень может иметь два функционирующих участка. Рабочая поверхность может дополнительно включать в себя пару заглубленных зон, непрерывно уменьшающихся по глубине в направлении от гребня 33 к наружной кромке, что является понижением ее волнообразного профиля. Гребень 33 и заглубленные зоны могут придавать форму параболического цилиндра до рабочей поверхности. Наружная кромка режущей пластины 30 может быть скошенный (не показано).

[42] Опорная часть 31 может включать в себя шпоночный паз 19w для каждого функционирующего участка гребня 33. Каждый шпоночный паз 19w может быть расположен на кромке опорной части 31 и может проходить от ее конца для приема в гнездо вдоль участка ее боковой стороны. Каждый шпоночный паз 19w может иметь угловое смещение от соответствующего функционирующего участка, например, с расположением противоположно ему.

[43] Выше приведены варианты осуществления настоящего изобретения, другие и дополнительные варианты можно разработать без отхода от их базового объема, и объем изобретения определен в следующей формуле изобретения.

1. Долото для бурения ствола скважины, содержащее:

хвостовик, содержащий соединительное устройство, выполненное на его верхнем конце;

корпус, смонтированный на нижнем конце хвостовика; и

режущую поверхность, образующую нижний конец долота и содержащую:

– лопасть, выступающую из корпуса;

– передний резец, содержащий: опорную часть, закрепляемую в гнезде, выполненном в передней кромке лопасти; и режущую пластину, выполненную из сверхтвердого материала, закрепленную на опорной части и имеющую неплоскую рабочую поверхность; и

– вспомогательный резец, закрепленный в нижней поверхности лопасти в положении сзади переднего резца и выполненный из композитного материала, содержащего матрицу из керамики или кермета, импрегнированную сверхтвердым материалом,

причем вспомогательный резец неподвижно смонтирован на лопасти посредством адгезионного соединения и рабочая поверхность имеет выступающий гребень, проходящий от боковой стороны режущей пластины к центру рабочей поверхности.

2. Долото по п.1, в котором:

лопасть имеет выступ, выступающий из ее нижней поверхности в положении сзади переднего резца, и

вспомогательный резец расположен в выступе.

3. Долото по п.2, в котором вспомогательный резец выполнен заподлицо с выступом.

4. Долото по п.2, в котором вспомогательный резец выступает наружу из выступа.

5. Долото по п.4, в котором вспомогательный резец выступает наружу меньше переднего резца.

6. Долото по п.2, в котором выступ проходит по нижней поверхности от задней поверхности гнезда до задней кромки лопасти.

7. Долото по п.2, в котором каждый из нижней поверхности и выступа выполнен из композитного материала, содержащего матрицу из керамики или из кермета, импрегнированную сверхтвердым материалом.

8. Долото по п.1, в котором вспомогательный резец является диском.

9. Долото по п.1, в котором передний резец закреплен в гнезде твердым припоем.

10. Долото по п.1, в котором:

режущая поверхность имеет внутреннюю коническую часть, наружную образующую уступ часть и промежуточную носовую часть,

режущая поверхность дополнительно содержит множество передних резцов, множество вспомогательных резцов, и

при этом множество передних резцов и множество вспомогательных резцов проходят вдоль лопасти в носовой и образующей уступ частях.

11.Долото по п.1, в котором

рабочая поверхность имеет множество выступающих гребней, разнесенных по ее окружности.

12. Долото по п.1, в котором:

в опорной части выполнен шпоночный паз,

в гнезде выполнена шпонка и сцеплена со шпоночным пазом и

шпоночный паз расположен на кромке опорной части.

13. Долото по п.12, причем шпоночный паз расположен под углом противоположно гребню.