Алмазная буровая коронка

Алмазная буровая коронка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к алмазным буровым коронкам. Цель изобретения - повышение эффективности направленного бурения. Коронка включает корпус 1 и алмазосодержащую матрицу 2, внутренняя 3 и наружная 4 поверхности которой имею цилиндрическую форму и армированы различным количеством внутренних и наружных подрезных элементов 5, а алмазосодержащая матрица 2 армирована объединенными элементами 6. При искривлении скважины влево по азимуту большее количество подрезных элементов 5 устанавливают на наружной поверхности 4, для искривления скважины вправо большее количество подрезных элементов 5 устанавливают на внутренней поверхности. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 10/48,7/08

ГОСУДАРСТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4637117/03 (22) 19.12.88 (46) 23.06.91.Бюл.N. 23 (71) Томский политехнический институт им.С,М.Кирова (72) В.В,Кривошеев, И.А.Нейштетер, B,А.Дельва, С.С.Сулакшин и А.А.Петухов (53) 622.24.051.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М

1231201, кл, Е 21 В 10/02, 1984.

Марамзин А.В. и др, Алмазное бурение на твердые полезные ископаемые. — Л.; Недра, 1977, с.45-59, рис.72, (54) АЛМАЗНАЯ БУРОВАЯ КОРОНКА (57) Изобретение относится к породораэрушающему инструменту, а именно к алмаз„„,Я „„1657594 А1 ным буровым коронкам. Цель изобретения — повышение эффективности направленного бурения. Коронка включает корпус 1 и алмазосодержащую матрицу 2, внутренняя

3 и наружная 4 поверхности которой имеют цилиндрическую форму и армированы различным количеством внутренних и наружных подрезных элементов 5, а алмазосодержащая матрица 2 армирована обьединенными элементами 6. При искривлении скважины влево по азимуту большее количество подрезных элементов 5 устанавливают на наружной поверхности 4, для искривления скважины вправо большее количество подрезных элементов 5 устанавливают на внутренней поверхности. 4 ил.

1657594

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к алмазным буровым коронкам, Цель изобретения — повышение эффективности направленного бурения.

На фиг.1 изображена буровая коронка; на фиг.2 — схема силового воздействия подрезных -; на фиг 3 и 4 — силовые многоугольники при армировке большим количеством подрезных алмазов на наружной и внутренней поверхностях матричного кольца соответственно.

Алмазная коронка содержит корпус 1 и алмазосодержащую матрицу 2, внутренняя

3 и наружная 4 поверхности которой имеют цилиндрическу|о форму, армированные расчетным количеством подрезных резцов 5, а торец матрицы 2 оснащен объемными резцэми 6.

Принцип работы коронки заключается е следующем.

За счет действия геологических факторов на контакте коронки с горной породой возникает поперечное усилие ZGi, стремящееся отклонить продольную ось коронки от заданного направления, Возмущающее усилие равномерно распределяется по всем резцам, находящимся в контакте с породой, и сила Gi передается через передние грани подрезных алмазов или боковые грани твердосплавных резцов в зависимости от типа породоразрушающего инструмента. При этом в силовом контакте со стенкой скважины находятся резцы одной половины наружной поверхности коронки, à 6 силовом контакте со стенкой керна находятся резцы одной половины ее внутренней поверхности;

Gi =

G) (1)

ll где G — суммарное возмущающее усилие;

n — число резцов коронки, находящихся в силовом контакте со стенкой скважины и керном.

Усилия 6 формируют силы нормального давления F> и силы скатывания F<, стремящиеся привести резец в положение устойчивого равновесия;

FH=G sin у; (2)

F<=G cos y, (3)

-де у- угол поворота резца (фиг.2).

При вращении инсгрумента возникает момент сил, одна из которых приложена в точке соприкосновения резца с породой и действуют в направлении вектора скорости, а другая, равная ее по величине, поиложена к центру койонки и противоположно направ5

55 лена, Сила резания уравновешивается соответствующей силой сопротивления FT. Величина всех этих сил пропорциональна FH u коэффициенту сопротивления породы разрушению. Сила резания появляется только в тех точках, где имеет место нормальное давление резца на породу, и может быть определена из следующего выражения:

Fp= Рн p (4) где p — коэффициент сопротивления породы разрушению.

Векторная сумма сил Рр, FT u Fc равна нулю, поэтому для определения равнодействующей R всех смещающих сил суммируют F t и FHI на наружной и внутренней поверхностях коронки:

R=RH+Re (5) где RH — равнодействующая смещающих сил на наружной поверхности породоразрушающего инструмента;

RB — равнодействующая смещающих сил на внутренней поверхности породоразрушающего инструмента..

Поичем н м2 + мз + м4 + н2 + Енз + Рн4 <(6)

Вв = Рм7 + Рма + Рм9 + Рн7 + Рнв + гн9 (7) В уравнениях (6) и (7) не фигурируют силы F

В реальных условиях могут быть искусственно созданы ситуации, когда наружная

4 и внутренняя 3 боковые поверхности коронки загружены неравномерно. Рассмотрим вариант, когда по внутренней и наружной боковым поверхностям коронки алмазы распределены равномерно, а количество алмазов пропорционально радиусу коронки: л1 = "к (8) и где m — отношение количества алмазов на разных поверхностях коронки;

Rl<, г — наружный и внутренний радиусы коронки соответственно.

В этом случае равнодействующая R смещается на некоторый угол Р влево по ходу от направления действия возмущающей силы 6ь Величина этого угла может быть определена следующим образом: Рнн = QGi sill ) +, (9)

Ви + п где 5 F>« — сумма нормальных сил на наружной поверхности коронки; FH = 6 з1п у „, (10) 1657594 (11) центре 5

Фиг.2 где 2 Рнв — сумма нормальных сил на внутренней поверхности коронки;

kF =gp + sin y, GIRk 2

Ик+ гк где X F — сумма реактивных сил в коронки, возникающих за счет воздействия ее наружной поверхности с породой;

$ FMâ =/ye R + sin yl, (12) где 3 F s — сумма реактивных сил в центре коронки, возникающих за счет воздействия ее внутренней поверхности с породой.

Иэ векторного параллелограмма (фиг.3) можно записать,что

« мн

Подставляя (8) — (11) в уравнение(13), можно записать выражение для определения угла смещения равнодействующей в следующем аиде: р = агссд,и "" (14)

Отрицательный знак при заимеет место в том случае, когда результирующая всех поперечных сил направлена влево от направления действия возмущающей силы, и положительный знак в случае правого отклонения.

Практически менять величину и знак угла Р, т.е. направление и интенсивность искривления, проще всего, изменяя количество резцов на боковых поверхностях коронки, В таком случае для расчета угла

Рдля первоначально равнозагруженной или равномерноармированной коронки следующее: м — м

p=arctgp — —.

М1+Мг (15) где М вЂ” число подреэных резцов на внутренней поверхности коронки;

Мг — число подрезных резцов на наруж10 ной поверхности коронки.

Изобретение позволяет повысить эффективность направленного бурения за счет уп равлен ия процессом азимутал ьн ого искривления коронками с расчетным количест15 вом подрезных алмазов на боковых поверхностях.

Формула изобретения

Алмазная буровая коронка. включаю20 щая корпус и алмазосодержащую матрицу, внутренняя и наружная поверхности которой имеют цилиндрическую форму и армированы подрезными алмазами, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффек25 тивности направленного бурения, наружная и внутренняя поверхности матрицы армированы разным количеством алмазов, причем для искривления скважины влево по азимуту большее количество алмазов установлено

ЗО на наружной поверхности, а для искривления скважины вправо по азимуту — на внутренней поверхности.

1657594 вн ян

ФАЗ

Составитель A.Õðîìèí

Техред М.Моргентал Корректор О,Кундрик

Редактор Н.Бобкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1692 Тираж 380 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб., 4/5