Результат интеллектуальной деятельности: АЛМАЗНЫЙ БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам и долотам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна и сплошным забоем.

Известна буровая коронка, включающая корпус, алмазосодержащую матрицу, соединенную с корпусом приварочным слоем и разделенную промывочными пазами на отдельные секторы (см. справочник «Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин», М., Недра, 1979 г., с.70-71, рис.11.20а).

Недостатком этой коронки является малая эффективность, связанная с низкой проходкой из-за недостаточной вооруженности матрицы.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является алмазный буровой инструмент, включающий корпус с матрицей, разделенной промывочными пазами на секторы, армированные несколькими рядами рабочих слоев, содержащих трафаретки и размещенные в их лунках алмазы (см. авт. св. СССР №310027, кл. E21B 10/48, 1971 г.).

К недостаткам данного бурового инструмента следует отнести малую стойкость, что связано с попаданием частиц отработанных нижележащих рабочих слоев матрицы под ее торец. Эти разрушенные зерна способствуют также сколу алмазов выше расположенного и введенного в работу рабочего слоя и тем самым снижают как проходку, так и механическую скорость бурения породоразрушающего инструмента.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы бурового инструмента путем лучшей очистки забоя от шлама.

Указанный технический результат достигается тем, что в алмазном буровом инструменте, включающем корпус с матрицей, разделенной промывочными пазами на секторы, армированные несколькими рядами рабочих слоев, содержащих трафаретки и размещенные в их лунках алмазы, согласно изобретению между рабочими слоями матрицы закреплены термоплавкие вставки, а рабочие слои оснащены сетками, в ячейках которых установлены алмазы, причем сетки соединены с пружиной растяжения, закрепленной в пазу корпуса.

Достижению поставленного технического результата способствует также и то, что высота каждого промывочного паза не менее суммарной длины пружины в свободном состоянии и длины сетки, а размеры ячеек сетки менее габаритных размеров алмазов.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен фрагмент алмазного бурового инструмента в продольном разрезе; на фиг.2 - вид породоразрушающего инструмента со стороны рабочего торца (фрагмент буровой коронки); на фиг.3 - развертка фиг.2 по стрелке A; на фиг.4 - схема размещения алмазов в ячейках сетки (в увеличенном масштабе).

Предложенный буровой инструмент содержит корпус 1 с присоединительной резьбой (не показано) и матрицу 2, разделенную промывочными пазами 3 на секторы 4, армированные несколькими рядами рабочих слоев, содержащих трафаретки 5 и размещенные в их лунках 6 алмазы 7. Между рабочими слоями матрицы 2 закреплены термоплавкие вставки 8, а рабочие слои оснащены сетками 9, в ячейках которых установлены алмазы 7, причем сетки 9 соединены с пружинами растяжения 10, закрепленными в пазах 3 корпуса 1. Сетки 9 служат арматурой для трафареток 5, которые изготавливаются из более мягкого материала по сравнению с материалом матрицы 2, причем размеры ячеек сетки 9 меньше габаритных размеров алмазов 7. Пружины растяжения 10 устанавливаются в растянутом (рабочем) положении и крепятся к корпусу 1 в промывочных пазах 3. Высота каждого промывочного паза 3 не менее суммарной длины пружины растяжения 10 в свободном состоянии и длины сетки 9.

Принцип работы предложенного алмазного инструмента заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента режущие элементы матрицы 2 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода через пазы 3 на наружной поверхности матрицы 2 удаляется на дневную поверхность. В процессе работы после отработки первого слоя алмазов 3 происходит быстрый износ трафаретки 5, выполненной из мягкого материала. Этот момент характеризуется резким падением механической скорости бурения и служит сигналом для включения в работу второго слоя алмазов 7. Для этого уменьшают промывку и увеличивают осевую нагрузку, в результате чего происходит нагрев матрицы 2 и расплавление вставок 8. Одновременно освобождаются и пружины растяжения 10, под усилием которых трафаретки 5 с сеткой 9 и остатками алмазов 7 втягиваются в промывочные пазы 3 коронки и не препятствуют дальнейшей работе верхнего слоя алмазов 7. Это обеспечивается выбором высоты промывочных пазов 3 для размещения отработанного нижнего рабочего слоя. Затем проводят усиленную очистку забоя от шлама и разрушенных элементов рабочего слоя путем увеличения объема промывки, после чего и процесс бурения продолжается.

Таким образом, предложенная конструкция бурового инструмента позволяет повысить эффективность его работы путем обеспечения очистки забоя от шлама после отработки первого слоя алмазов и исключения аномального износа матрицы разрушенными частицами алмазов первого слоя.