Коронка для ударно-вращательного бурения

Коронка для ударно-вращательного бурения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

КОРОНКА ДЛЯ УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ, включающая корпус, рабочий торец которого разделен пазами для очистного агента на секторы, армированные периферийными, центральными и кернообразующими штырйми, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее эксплуатационной стойкости, центральные штыри установлены в задней части каждого сектора, диаметр их в 1,5-2,0 раза больше диаметра периферийных и кернообразуюших штырей , а рабочая головка их выполнена со скосом 15-30° в сторону враш,ения. (Л ;о со сх со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д) Е 21 В IO/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3565280/22-03 (22) 24.12.82 (46) 23.05.84. Бюл. № 19 (72) И. И. Николаев, В. Н. Вор онов и А. И. Тимченко (71) Отделение экспериментальных исследований Центрального научно-исследовательского .геолого-разведочного института цветных и благородных металлов (53) 622.24.051.72 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 266671, кл. Е 21 В 10/02, 1968.

2. Гарань В. И. и др. Пневмоударное бурение на месторождениях Северо-Востока.—

«Разведка и охрана недр», 1982, № 5, с. 30—

35 (прототип).

„,SU„,1093783 A (54) (57) КОРОНКА ДЛЯ УДАРНО-ВРАШАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ, включающая корпус, рабочий торец которого разделен пазами для очистного агента на секторы, армированные периферийными, центральными и кернообразующими штырями, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее эксплуатационной стойкости, центральные штыри установлены в задней части каждого сектора, диаметр их в 1,5 — 2,0 раза больше диаметра периферийных и кернообразующих штырей, а рабочая головка их выполнена со скосом 15 — 30 в сторону вращения.!

093783

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту для бурения скважин, а более конкретно к коронкам, армированным твердосплавными вставками и предназначенным для бурения разведочных скважин ударно-вращательным способом в крепких породах.

Известна коронка для бурения разведочных скважин ударно-вращательным способом, включающая корпус, рабочий торец которого армирован, скважино-кернообразующие и центральные резцы, последние из которых установлены с опережением по высоте относительно первых (1).

Недостатком такой коронки, особенно при бурении в крепких породах, является высокий износ периферийных и кернообразующих вставок при вращении в промежутках времени между ударами, гак как сила прижатия их к забою неизменна и определяется осевой нагрузкой.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является коронка для ударно-вращательного бурения, включающая корпус, рабочий торец которого разделен пазами для очистного агента на секторы, армированные периферийными, центральными и кернообразующими штырями (2).

Недостатком известной коронки является повышенный износ периферийных и кернообразующих штырей в связи с тем, что они кроме разрушения забоя участвуют также и в калибровке стенок скважины и керна.

Все это снижает стойкость коронки в целом.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости коронки.

Эта цель достигается тем, что в коронке для ударно-вращательного бурения, включающей корпус, рабочий торец которого разделен пазами для очистного агента на секторы, армированные периферийными, центральными и кернообразующими штырями, центральные штыри установлены в задней части каждого сектора, диаметр их в 1,5 — 2,0 раза больше диаметра периферийных и кернообразующих штырей, а рабочая головка их выполнена со скосом 15 — 30 в сторону вращения.

На фиг. 1 изображена буровая коронка со стороны рабочего торца; на фиг. 2— вид А на фиг. 1.

Коронка включает корпус 1, периферийные 2, кернообразующие 3, центральные 4 штыри, продувочные пазы 5 и секторы 6.

Периферийные штыри 2 расположены от кернообразующих 3 на расстоянии, превышающем диаметр штырей. Количество секторов

6 и штырей 2 — 4 зависит от диаметра штырей и коронки.

Количество центральных штырей 4 соответствует количеству секторов коронки.

Эти штыри расположены в конце каждого сектора по ходу вращения в середине кольцевого торца коронки. Они имеют в 1,5—

2 раза больший диаметр, выступают над остальными штырями на 1 — 5 мм (фиг. 2) и имеют скос 15 — 30 в сторону вращения коронки и радиус при вершине, исключающий их поломку.

Первышение центральных штырей 4 над остальными определяется свойствами буримых пород и диаметром кернообразующих и периферийных штырей 2 и 3. Величина последних определяет глубину разрушения породы и величину угла воронки разрушения.

Для исключения трения указанных штырей о породу между ударами, опережение центральных штырей должно обеспечить при повороте подъем периферийных и кернообразующих штырей на величину их внедрения в породу при ударе. Глубина внедрения сферических штырей (как показали исследования) в зависимости от свойств породы и их диаметра колеблется в пределах 1 — 5 мм.

Диаметр центральных штырей 4 должен быть таким, чтобы обеспечить при внедрении

его в породу размер зоны упругой деформации, охватывающей периферийные и кернообразующие штыри 2 — 3. Этим обеспечивается уменьшение энергоемкости разрушения породы и, как следствие, увеличение скорости бурения. Для обеспечения указанного необходимо, чтобы диаметр центральных штырей был в 1,5 — 2 раза больше остальных.

Угол наклона переднего скоса центральных штырей 4, для обеспечения минимальных сил трения, должен быть равным углу скоса воронок разрушения, который в зависимости от свойств разбуриваемых пород составляет 15 — 30 С.

Работа коронки осуществляется следующим образом.

В момент приложения ударной нагрузки рабочие части всех штырей внедряются в породу. При этом центральные штыри 4 внедряются более глубоко, так как в начальный момент внедрения на них приходится практически вся энергия удара. Между периферийными 2 и кернообразующими 3 штырями остаются неразрушенные участки породы, размеры которых зависят от параметров удара и физико-механических свойств буримых пород. Центральные штыри 4, имея скос в сторону вращения коронки, при повороте в промежутках между ударами как бы

«наезжают» на указанные участки породы, поднимая при этом периферийные 2 и кернообразующие 3 штыри из образованных ими лунок разрушения и исключая тем самым их трение о породу. Следующий удар происходит,тогда когда центральные штыри 4 находятся на гребне неразрушенного участка.

Осевая нагрузка при этом увеличивается за счет подъема коронки и сжатия элементов бурового снаряда, что благоприятно сказывается на разрушении центральных участков забоя штырями. Эффективность разрушения указанных участков увеличивается

1093783,а

Составитель С. Денисова

Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Тираж 554 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А. Шишкина

Заказ 3391/26 кроме тогр, за счет образования дополнительных плоскостей обнажения и микротрещин от предыдущих ударов.

Применение предложенной коронки позволит эффективно бурить скважины ударновращательным способом в крепких породах за счет повышения стойкости в сравнении с базовым объектом, увеличения длины рейса, сокращения затрат времени на спуско-подьемные операции. Стойкость предлагаемой коронки по предварительным испытаниям на

30 — 40% выше стойкости базовой коронки.