×
10.03.2015
216.013.31b7

Результат интеллектуальной деятельности: ШАРОШЕЧНЫЙ БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для бурения скважин с помощью инструмента, содержащего несколько шарошек с избирательным по углу их поворота воздействием на забой. Шарошечный буровой инструмент содержит корпус с центральным продувочным каналом, лапы с установленными на свободной оси вращения шарошками. Шарошки оснащены породоразрушающими элементами в виде зубьев и/или штырей, образующими центральное и периферийное, с калибрующей кромкой, вооружение с одинаковым количеством породоразрушающих элементов, с одинаковым шагом их расстановки на каждой из шарошек. Внешняя форма шарошек имеет участки без круговой симметрии относительно оси их вращения. Центральное вооружение на вершине конуса шарошек образовано керноразрушающими элементами в виде лопастей, имеющих вытянутую в радиальном относительно осей вращения шарошек направлении форму, смещенных в этом же направлении относительно этих же осей и ориентированных между собой согласно расположению остальных участков шарошек без круговой симметрии относительно этих же осей. Технический результат заключается в снижении трудоемкости и обеспечении безопасности взаимного ориентирования шарошек. 3 ил.
Основные результаты: Шарошечный буровой инструмент, содержащий корпус с центральным продувочным каналом, лапы с установленными на свободной оси вращения шарошками, оснащенными породоразрушающими элементами в виде зубьев и/или штырей, образующими центральное и периферийное, с калибрующей кромкой, вооружение с одинаковым количеством породоразрушающих элементов, с одинаковым шагом их расстановки на каждой шарошке, с внешней формой шарошек, имеющей участки без круговой симметрии относительно оси их вращения, отличающийся тем, что центральное вооружение на вершине конуса шарошек образовано керноразрушающими элементами в виде лопастей, имеющих вытянутую в радиальном относительно осей вращения шарошек направлении форму, смещенных в этом же направлении относительно этих же осей и ориентированных между собой согласно расположению остальных участков шарошек без круговой симметрии относительно этих же осей.

Предлагаемое изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для бурения скважин с помощью инструмента, содержащего несколько шарошек с избирательным по углу их поворота воздействием на забой.

Известно буровое долото с шарошками, имеющими сплошные и зубчатые венцы, поперечное сечение венцов шарошки выполнено в виде вписанного в окружность конуса качения шарошки многоугольника (а.с. SU №278595, МПК E21B 10/08, опубл. 21.08.1970, бюл. №26). Из-за того что углы многоугольника воздействуют на породу при определенном положении шарошки при ее вращении вокруг своей оси, а вращение шарошек в момент забуривания кинематически не связано, все шарошки имеют случайное взаимное расположение по углу поворота вокруг своей оси в процессе бурения.

Недостатком данной конструкции является случайный характер возникновения моментов разрушающего воздействия на породу от каждой шарошки, а значит, не оптимально задана схема поражения забоя.

Известна шарошка, с помощью которой могут оснащаться многошарошечные долота. Шарошка включает корпус с периферийными, промежуточными и вершинными венцами, оснащенными породоразрушающими элементами, причем оси венцов шарошки расположены с эксцентриситетом относительно оси вращения шарошки (пат. РФ на изобретение №2392411, МПК E21B 10/16, опубл. 20.06.2010, бюл. №17). Из-за того что породоразрушающие элементы воздействуют на породу при определенном положении шарошки при ее вращении вокруг своей оси, если вращение шарошек в момент забуривания кинематически не связано, то все шарошки имеют случайное взаимное расположение по углу поворота вокруг своей оси в процессе бурения.

Недостатком данной конструкции является случайных характер возникновения моментов разрушающего воздействия породоразрушающих элементов на породу от каждой шарошки, а значит, не оптимально задана схема поражения забоя.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является режуще-шарошечное долото, включающее корпус, лапы с установленными на свободной оси вращения шарошками, оснащенными породоразрушающими элементами в виде зубьев и/или штырей, образующими периферийное, с калибрующей кромкой, и центральное вооружение, форма шарошек такая, что имеет участки без круговой симметрии относительно оси их вращения и развертка конусной поверхности, образованной периферийным вооружением, на поверхность забоя, имеет некруглую выпуклую форму и в проекции на поперечное сечение скважины, является такой частью фигуры, образованной поперечным сечением скважины, которая по площади и форме является половиной либо 2/3 частью всего поперечного сечения скважины или представляет собой фигуру, состоящую из трех равных по площади и форме частей, периферийное вооружение шарошек имеет одинаковое количество породоразрушающих элементов с одинаковым шагом их расстановки на каждой шарошке (пат. на полезную модель РФ №116563, МПК E21B 10/14, опубл. 27.05.2012, бюл. №15). В процессе бурения периферийные зубья шарошек перекатываются по зубчатой рейке, а одинаковый шаг зубьев периферийного вооружения обеспечивает постоянное взаимное расположение шарошек по относительному углу поворота вокруг их осей вращения. В момент забуривания происходит кинематически не связанное между собой вращение шарошек, поэтому если не сориентировать шарошки после забуривания путем поворота и установки периферийного вооружения на зубчатую рейку, то все шарошки имеют случайное взаимное расположение по углу поворота вокруг своей оси в процессе бурения.

Недостатком данной конструкции является необходимость использования специальных средств ориентирования шарошек для дальнейшего бурения, либо ориентирование вручную. Ориентирование шарошек вручную является небезопасным и трудоемким процессом.

Техническим результатом является снижение трудоемкости и обеспечение безопасности взаимного ориентирования шарошек за счет использования энергии потока продувочного воздуха для взаимного ориентирования шарошек.

Указанный технический результат достигается тем, что в шарошечном буровом инструменте, включающем корпус с центральным продувочным каналом, лапы с установленными на свободной оси вращения шарошками, оснащенными породоразрушающими элементами в виде зубьев и/или штырей, образующими центральное и периферийное, с калибрующей кромкой, вооружение с одинаковым количеством породоразрушающих элементов, с одинаковым шагом их расстановки на каждой шарошке, с внешней формой шарошек, имеющей участки без круговой симметрии относительно оси их вращения, согласно изобретению центральное вооружение на вершине конуса шарошек образовано керноразрушающими элементами в виде лопастей, имеющих вытянутую в радиальном относительно осей вращения шарошек направлении форму, смещенных в этом же направлении относительно этих же осей и ориентированных между собой согласно расположению остальных участков шарошек без круговой симметрии относительно этих же осей.

На фиг.1 изображен общий вид шарошечного бурового инструмента; на фиг.2 - вид А, на фиг.3 - вид Б.

Шарошечный буровой инструмент содержит корпус 1 с центральным продувочным каналом 2, лапы 3 с установленными на свободной оси вращения шарошками 4. Шарошки 4 оснащены породоразрушающими элементами в виде зубьев и/или штырей, образующими центральное и периферийное, с калибрующей кромкой, вооружение с одинаковым количеством породоразрушающих элементов, с одинаковым шагом их расстановки на каждой из шарошек 4.

Внешняя форма шарошек 4 имеет участки без круговой симметрии относительно оси их вращения, например, благодаря тому что периферийное вооружение с калибрующей кромкой, имеет такую форму, что развертка конусной поверхности, образованной периферийным вооружением, на поверхность забоя имеет некруглую выпуклую форму, а значит образующая конуса шарошек 4 имеет максимальную и минимальную длину.

Центральное вооружение на вершине конуса шарошек 4 образовано керноразрушающими элементами 5 в виде лопастей, имеющих вытянутую в радиальном относительно осей вращения шарошек 4 направлении форму, смещенных в этом же направлении относительно этих же осей и ориентированных между собой согласно расположению остальных участков шарошек 4 без круговой симметрии относительно этих же осей. Например, ось, вдоль которой лопасти керноразрушающих элементов 5 каждой из шарошек 4 имеют вытянутую форму, лежит в одной плоскости с образующей конуса шарошек 4, имеющей максимальную длину.

Работает шарошечный буровой инструмент следующим образом.

На корпус 1 от бурового станка (станок не показан) передается осевое усилие и крутящий момент. В результате этого шарошки 4 перекатываются по забою, вращаясь вокруг собственной свободной оси вращения. При этом периферийное вооружение шарошек 4 наносит удары по забою скважины, от которых на периферии скважины образуется зубчатая рейка (не показана), по которой шарошки 4 перекатываются с одинаковой частотой вращения. Устойчивость зубчатой рейки в процессе бурения доказана экспериментально (Симонов В.В., Выскребцов В.Г. Работа шарошечных долот и их совершенствование. - М.: Недра, 1975). После того как образовалась зубчатая рейка, шарошки 4 приподнимают над забоем и ориентируют таким образом, чтобы расположение их было симметричным относительно оси вращения корпуса 1. Для этого, когда шарошки 4 подняты над забоем, осуществляют подачу воздуха, который поступает в продувочный канал 2 и попадает на поверхность лопасти керноразрушающих элементов 5 каждой из шарошек 4. Благодаря тому что керноразрушающие элементы 5 имеют вытянутую в радиальном относительно осей вращения шарошек 4 форму, смещенных в этом же направлении относительно этих же осей, воздух создает крутящий момент, который передается на шарошки 4. Максимальное значение крутящего момента соответствует положению шарошек 4, когда оси, вдоль которых лопасти керноразрушающих элементов 5 каждой из шарошек 4 имеют вытянутую форму, перпендикулярны вектору скорости потока воздуха, который воздействует на большую, в этом случае, площадь поверхности лопасти. Под действием крутящего момента происходит поворот шарошек 4, которые занимают положение при минимальном значении крутящего момента, когда оси, вдоль которых лопасти керноразрушающих элементов 5 каждой из шарошек 4 имеют вытянутую форму, совпадают с направлением потока воздуха. Таким образом, шарошки ориентируются между собой так, что образующие конуса шарошек 4, имеющие максимальную длину, расположены симметрично, относительно оси вращения корпуса.

Затем шарошки 4 опускают на зубчатую рейку и процесс бурения продолжают. Вследствие того что развертка конусной поверхности, образованной периферийным вооружением, на поверхность забоя имеет некруглую выпуклую форму, калибрующая кромка каждой из шарошек 4, перекатываясь по забою, многократно воспроизводит одинаковую форму поперечного сечения скважины с некруглой выпуклой формой.

Центральная часть скважины разрушается кернообразующими элементами 5. Воздух, поступающий через центральный канал 2, проходящий между шарошек 4, осуществляет очистку скважины от буровой мелочи.

Таким образом, благодаря использованию энергии потока продувочного воздуха происходит взаимное ориентирование шарошек 4 перед началом бурения без использования дополнительной энергии и непосредственного участия оператора бурового станка, поэтому происходит снижение трудоемкости и обеспечивается безопасность, то есть достигается заявленный технический результат.

Шарошечный буровой инструмент, содержащий корпус с центральным продувочным каналом, лапы с установленными на свободной оси вращения шарошками, оснащенными породоразрушающими элементами в виде зубьев и/или штырей, образующими центральное и периферийное, с калибрующей кромкой, вооружение с одинаковым количеством породоразрушающих элементов, с одинаковым шагом их расстановки на каждой шарошке, с внешней формой шарошек, имеющей участки без круговой симметрии относительно оси их вращения, отличающийся тем, что центральное вооружение на вершине конуса шарошек образовано керноразрушающими элементами в виде лопастей, имеющих вытянутую в радиальном относительно осей вращения шарошек направлении форму, смещенных в этом же направлении относительно этих же осей и ориентированных между собой согласно расположению остальных участков шарошек без круговой симметрии относительно этих же осей.
ШАРОШЕЧНЫЙ БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ
ШАРОШЕЧНЫЙ БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ
ШАРОШЕЧНЫЙ БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 41-46 of 46 items.
25.08.2017
№217.015.9e98

Воздухонагреватель

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в устройствах для нагрева воздуха, подаваемого для отопления помещений. Сущность изобретения в том, что в воздухонагревателе, содержащем цилиндрический корпус и цилиндрическую камеру догорания, конвективную поверхность нагрева,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606291
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a4fa

Способ утилизации кека сернокислотных производств с получением серобетона

Изобретение относится к химической промышленности, более конкретно к утилизации отхода сернокислотных производств (кека серного/шлам-битума), образуемого при плавлении и фильтрации серы, с получением серобетона, с дальнейшей переработкой его в готовое изделие (тротуарную плитку, блоки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607845
Дата охранного документа: 20.01.2017
25.08.2017
№217.015.abce

Состав для получения легкого безобжигового зольного гравия

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству заполнителей для легкого бетона. Технический результат заключается в уменьшении плотности безобжигового зольного гравия без проведения тепловой обработки. Смесь для получения безобжигового зольного гравия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612056
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.b4d8

Деформационный шов автодорожного моста

Изобретение относится к деформационным швам закрытого типа на автодорожных мостах. Технический результат - повышение срока службы деформационных швов закрытого типа с металлическим компенсатором. В деформационном шве к анкерным стержням закреплен металлический компенсатор, в полости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614172
Дата охранного документа: 23.03.2017
26.08.2017
№217.015.dd30

Способ определения долговечности подшипникового узла сухого трения

Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть использовано преимущественно для определения долговечности подшипниковых узлов сухого трения с антифрикционным твердосмазочным заполнителем. Способ заключается в том, что определяют динамическую грузоподъемность подшипника и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624609
Дата охранного документа: 04.07.2017
13.02.2018
№218.016.25dc

Способ подэтажной разработки крутых пластов с закладкой выработанного пространства

Изобретение относится к горной промышленности, к способам подэтажной разработки крутых пластов с закладкой выработанного пространства. Способ включает подготовку выемочного участка к отработке, отработку выемочного участка подэтажами короткими очистными забоями, проветриваемыми за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644185
Дата охранного документа: 08.02.2018
Showing 51-53 of 53 items.
09.06.2018
№218.016.5a98

Буровой инструмент

Изобретение может быть использовано в горном деле для бурения прямым ходом скважин со ступенчатой формой забоя, либо для расширения ранее пробуренной скважины. Технический результат заключается в снижении расхода масла при повышении количества воздуха, используемого для охлаждения опор шарошек....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655505
Дата охранного документа: 28.05.2018
09.02.2019
№219.016.b8f8

Способ имитации проявлений горного давления в выработках на моделях из эквивалентных материалов

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для имитации проявления горного давления в выработках, закрепленных анкерной крепью. Технический результат заключается в повышении информативности моделирования. Способ включает формовку модели горного массива из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679206
Дата охранного документа: 06.02.2019
14.12.2019
№219.017.edad

Способ определения деформаций гидроцилиндра под нагрузкой с шарнирными опорами штока и цилиндра

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано, преимущественно, для оценки деформаций гидростоек шахтной крепи с целью определения эффективности их конструкции и/или наличия необходимых зазоров для работы уплотнений поршня и цилиндра в условиях нагрузок, приближенных к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002708915
Дата охранного документа: 12.12.2019
+ добавить свой РИД