RU2263197C1 - Буровая коронка - Google Patents
Буровая коронка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2263197C1 RU2263197C1 RU2004114006/03A RU2004114006A RU2263197C1 RU 2263197 C1 RU2263197 C1 RU 2263197C1 RU 2004114006/03 A RU2004114006/03 A RU 2004114006/03A RU 2004114006 A RU2004114006 A RU 2004114006A RU 2263197 C1 RU2263197 C1 RU 2263197C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix
- cutters
- diamonds
- cutter
- contact surface
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам, может быть использовано при бурении геологоразведочных скважин. Обеспечивается возможность создания зоны предразрушения на протяжении всего периода работы инструмента, при этом исключаются прижоги матрицы, а также обеспечивается наиболее эффективный вынос шлама из зоны отработки и, как следствие, повышается разрушающая способность буровой коронки с одновременным повышением механической скорости бурения. В буровой коронке, содержащей корпус с алмазоносной матрицей, разделенной промывочными пазами на секторы, армированные наклонно установленными к торцу корпуса и выступающими относительно него цилиндрическими резцами из синтетических алмазов, цилиндрические резцы наклонены к торцу матрицы таким образом, что диагональная плоскость, проходящая через диаметрально противоположные точки оснований цилиндра резца и делящая его пополам, совпадает с торцевой плоскостью матрицы. Оптимальным при этом будет, если размер алмазов в матрице составляет 0,07...0,14 диаметра резца, а площадь контактной поверхности сектора матрицы в 1,8...2,4 раза больше суммарной площади контактной поверхности резцов в секторе. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам, и может быть использовано при бурении геологоразведочных скважин.
Известна буровая коронка (см. Исаев М.И. Технический прогресс и новые достижения в колонковом бурении. Л., Недра, 1976, с.99, рис.45), содержащая корпус с алмазоносной матрицей, разделенной промывочными пазами на секторы, армированные наклонно установленными к торцу корпуса и выступающими относительно него цилиндрическими резцами из синтетических алмазов.
Известна также наиболее близкая по технической сути к заявляемой буровая коронка (авт.св. СССР №1020565, МПК 3 Е 21 В 10/48, опубл.30.05.83, Бюл.№20), которая также как и вышеописанная коронка содержит корпус с алмазоносной матрицей, разделенной промывочными пазами на секторы, армированные наклонно установленными к торцу корпуса и выступающими относительно него цилиндрическими резцами из синтетических алмазов, причем смежные рабочие секторы выполнены разной длины и в каждом секторе с большей длиной резцы установлены с перекрытием b=0,2...0,4 d, а в секторе с меньшей длиной - с неперекрытием l=0,3...0,5 d, где d - диаметр резца.
Недостатки описанных буровых коронок заключаются в невозможности обеспечить стабильное предразрушение породы на протяжении всего периода работы инструмента из-за недостаточно продуманной схемы расположения резцов в матрице и неотработанности выбора размеров алмазов в матрице, а также площадей контактных поверхностей секторов матрицы по отношению к суммарной площади контактной поверхности резцов в секторе, что приводит к снижению разрушающей способности буровой коронки и понижению механической скорости бурения.
В основу изобретения поставлена задача такого усовершенствования буровой коронки, при котором за счет выбора предлагаемого угла наклона резцов, выбора определенных размеров алмазов в матрице и резцов, а также площади контактной поверхности сектора по отношению к суммарной площади контактной поверхности резцов в секторе обеспечивается возможность создания зоны предразрушения на протяжении всего периода работы инструмента, при этом исключаются прижоги матрицы и обеспечивается наиболее эффективный вынос шлама из зоны отработки и, как следствие, обеспечивается повышение разрушающей способности буровой коронки с одновременным повышением механической скорости бурения.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в буровой коронке, содержащей корпус с алмазоносной матрицей, разделенной промывочными пазами на секторы, армированные наклонно установленными к торцу корпуса и выступающими относительно него цилиндрическими резцами из синтетических алмазов, согласно изобретению цилиндрические резцы наклонены к торцу матрицы таким образом, что диагональная плоскость, проходящая через диаметрально противоположные точки оснований цилиндра резца и делящая его пополам, совпадает с торцевой плоскостью матрицы, оптимальным при этом будет, если размер алмазов в матрице составляет 0,07...0,14 диаметра резца; а площадь контактной поверхности сектора матрицы в 1,8...2,4 раза больше суммарной площади контактной поверхности резцов в секторе.
Причинно-следственная связь между предлагаемой совокупностью признаков и достигаемыми при ее реализации техническими эффектами состоит в следующем.
В процессе бурения резцы, выступающие над алмазоносной матрицей, создают в разбуриваемом массиве породы зону предразрушения, а алмазы матрицы, работая по предразрушенной породе, завершают процесс разрушения. Частицы разрушенной породы затем с помощью промывочной жидкости выносятся на поверхность скважины. Предразрушение породы должно сопровождать процесс бурения на протяжении всего периода работы инструмента. Это возможно в полной мере тогда, когда диагональная плоскость резцов, проходящая через их взаимно противоположные торцы, совпадает с торцевой плоскостью матрицы. Если основание цилиндрического резца со стороны набегающей части будет выступать над поверхностью матрицы, то в пространстве между основанием и поверхностью матрицы будет скапливаться шлам, дополнительно изнашивающий матрицу. Основание со стороны сбегающей части цилиндрического резца должно находиться в теле матрицы так, чтобы крайняя точка его находилась в торцевой плоскости матрицы. Если же это основание цилиндрического резца будет выступать над поверхностью матрицы, то в пространстве у сбегающей части резца будет скапливаться шлам, дополнительно изнашивающий матрицу. Максимальная разрушающая способность буровой коронки будет обеспечена тогда, когда взаимодействие с породой будет осуществляться всей выступающей над поверхностью матрицы частью цилиндрического резца.
Если размер алмазов в матрице будет составлять меньше 0,07 диаметра резца, то алмазы матрицы не смогут эффективно завершать процесс разрушения породы, так как не в состоянии разрушить крупные частицы шлама, образующиеся после резцов, а они, в свою очередь, не смогут проходить в малый зазор между алмазами и матрицей. Неразрушенные частицы шлама будут скапливаться в призабойном пространстве, дополнительно изнашивая матрицу. При этом повышается мощность, затрачиваемая на разрушение породы, и может возникнуть прижог матрицы. Если же размер алмазов в матрице будет составлять больше 0,14 диаметра резца, то частицы шлама будут значительно меньше зазора между алмазами и матрицей и будут полностью выноситься жидкостью, что недостаточно для нормального износа матрицы и обнажения алмазов матрицы. Работа коронки в таких условиях будет малоэффективной. Оптимальным является соотношение 0,07-0,14. При этом в породе под резцом образуется достаточная зона предразрушения. Шлам небольших размеров под торцом матрицы находится в незначительном количестве, что облегчает работу алмазам матрицы. Они окончательно разрушают предразрушенную породу без дополнительных на это усилий и увеличения мощности.
Как известно, в зависимости от физико-механических свойств горной породы ширина борозды разрушения ее превышает ширину внедренной части резца до 2 раз. Если превышение площади контактной поверхности сектора матрицы над суммарной площадью контактной поверхности резцов в секторе будет меньше 1,8 раза, то в процессе бурения на забое скважины после прохождения резцов будут оставаться целики неразрушенной породы и алмазы матричного слоя будут вынуждены выполнять дополнительную работу по предразрушению породы и только потом - по разрушению. Для этого требуются дополнительные затраты мощности и снижается скорость бурения. Если превышение площади контактной поверхности сектора матрицы над суммарной площадью контактной поверхности резцов в секторе будет больше 2,4 раза, то в процессе бурения резцы, вступившие в контакт с породой первыми, будут создавать развитую зону предразрушения. Резцы, идущие вслед за ними, будут проходить повторно по уже предразрушенной зоне и перемалывать частицы шлама. В этом случае затраты энергии на разрушение породы резцами будут расти за счет участия их в перемалывании шлама предразрушенной породы. В свою очередь, дополнительный шлам, скапливающийся в зазоре между алмазами и матрицей также может привести к прижогу коронки. При превышение площади контактной поверхности сектора матрицы над суммарной площадью контактной поверхности резцов в секторе 1,8...2,4 раза соблюдается оптимальный процесс разрушения породы коронкой.
На чертежах проиллюстрирована предлагаемая буровая коронка: на фиг.1 представлен вид со стороны рабочего торца, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (повернуто) в увеличенном масштабе.
Буровая коронка содержит корпус 1 с алмазоносной матрицей 2, разделенной промывочными пазами 3 на секторы, армированные наклонно установленными к торцу корпуса 1 и выступающими относительно него цилиндрическими резцами 4 из синтетических алмазов, цилиндрические резцы 4 наклонены на угол к торцу матрицы 2 таким образом, что диагональная плоскость, проходящая через диаметрально противоположные точки оснований цилиндра резца и делящая его пополам, совпадает с торцевой плоскостью матрицы 2, размер алмазов d1 в матрице 2 составляет 0,07...0,14 диаметра d2 резца 4, а площадь контактной поверхности сектора матрицы 2 в 1,8...2,4 раза больше суммарной площади контактной поверхности резцов 4 в секторе.
Предлагаемая буровая коронка работает следующим образом. При бурении осевая нагрузка и крутящий момент передаются на секторы алмазоносной матрицы 2 коронки. При этом цилиндрические резцы 4, выступающие над алмазоносной матрицей 2, участвуют в предразрушении породы, создавая сеть макро и микротрещин, а алмазы матрицы 2 завершают процесс разрушения породы. Предразрушение породы сопровождает процесс бурения на протяжении всего периода работы инструмента. Благодаря оптимальному выбору размера алмазов в матрице 2 по отношению к диаметру резцов 4 и соотношения площадей контактной поверхности сектора матрицы 2 к суммарной площади контактной поверхности резцов 4 частицы разрушенной породы с помощью промывочной жидкости выносятся на поверхность скважины. При этом исключено появление дополнительного шлама, который может скапливаться в зазоре между алмазами и матрицей 2, а значит и возможность прижогов коронки.
Claims (3)
1. Буровая коронка, содержащая корпус с алмазоносной матрицей, разделенной промывочными пазами на секторы, армированные наклонно установленными к торцу корпуса и выступающими относительно него цилиндрическими резцами из синтетических алмазов, отличающаяся тем, что цилиндрические резцы наклонены к торцу матрицы таким образом, что диагональная плоскость, проходящая через диаметрально противоположные точки оснований цилиндра резца и делящая его пополам, совпадает с торцевой плоскостью матрицы.
2. Коронка по п.1, отличающаяся тем, что размер алмазов в матрице составляет 0,07...0,14 диаметра резца.
3. Коронка по п.1, отличающаяся тем, что площадь контактной поверхности сектора матрицы в 1,8...2,4 раза больше суммарной площади контактной поверхности резцов в секторе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004114006/03A RU2263197C1 (ru) | 2004-05-06 | 2004-05-06 | Буровая коронка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004114006/03A RU2263197C1 (ru) | 2004-05-06 | 2004-05-06 | Буровая коронка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2263197C1 true RU2263197C1 (ru) | 2005-10-27 |
Family
ID=35864287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004114006/03A RU2263197C1 (ru) | 2004-05-06 | 2004-05-06 | Буровая коронка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2263197C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102425379A (zh) * | 2011-09-23 | 2012-04-25 | 中国地质大学(武汉) | 一种形成稳定预破碎区的镶嵌体钻头 |
-
2004
- 2004-05-06 RU RU2004114006/03A patent/RU2263197C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102425379A (zh) * | 2011-09-23 | 2012-04-25 | 中国地质大学(武汉) | 一种形成稳定预破碎区的镶嵌体钻头 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2389861C2 (ru) | Буровое долото | |
RU2347884C2 (ru) | Ударное буровое долото, бурильная система и способ бурения скважины в подземной формации | |
RU2332554C2 (ru) | Буровое долото, система и способ бурения ствола скважины в подземной формации | |
US20130186693A1 (en) | Hybrid drill bit | |
RU2332553C2 (ru) | Буровое долото для ударного бурения, бурильная система, содержащая такое буровое долото, и способ бурения скважины | |
WO2013136113A1 (en) | Hybrid drill bit | |
RU2263197C1 (ru) | Буровая коронка | |
SU791889A1 (ru) | Буровое долото | |
CN201517372U (zh) | 一种复杂山地气动冲刮钎头 | |
RU2478767C2 (ru) | Буровая коронка | |
US3283837A (en) | Drill bit | |
RU2303119C1 (ru) | Буровая коронка | |
RU2430233C1 (ru) | Алмазная буровая коронка | |
AU2015244141B2 (en) | Single-waterway drill bits and systems for using same | |
RU2007542C1 (ru) | Алмазная буровая коронка | |
RU2373370C2 (ru) | Алмазная буровая коронка | |
RU2332556C1 (ru) | Буровая коронка | |
RU49085U1 (ru) | Алмазная буровая коронка | |
RU2759137C1 (ru) | Буровая коронка | |
US3738435A (en) | Vibrating percussion bit | |
RU2367764C1 (ru) | Буровая коронка | |
RU2492308C1 (ru) | Буровая коронка (варианты) | |
SU1086112A1 (ru) | Бурова коронка | |
RU2134766C1 (ru) | Зуб бурового долота | |
RU2087665C1 (ru) | Алмазная буровая коронка |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060507 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060507 |
|
RZ4A | Other changes in the information about an invention |