Результат интеллектуальной деятельности: БУРОВАЯ КОРОНКА

Техническое решение относится к горному делу и строительству, а именно к буровым инструментам, предназначенным для бурения скважин ударно-вращательным способом, и может быть использовано при бурении скважин в горных породах.

Известна буровая коронка для ударно-вращательного бурения по АС СССР №1372028, кл. Е21В 10/38, содержащая корпус, армированный клиновидными лезвийными твердосплавными вставками, имеющий центральное конусное углубление со стороны торца, промывочный канал. При этом по крайней мере одна из вставок снабжена дополнительным лезвием, простирающимся вдоль образующей конусного углубления.

Признаки аналога, совпадающие с признаками предлагаемого решения, следующие: корпус, армированный твердосплавными вставками, имеющий центральное углубление со стороны торца, промывочный канал.

Недостатком такой буровой коронки является то, что при бурении скважин в крепких горных породах в центральном конусном углублении, сообщенном с промывочным каналом, могут быть образованы крупные куски керна, которые за счет осевого усилия, действующего на забой скважины, могут быть запрессованы в промывочный канал, что ухудшает очистку забоя и снижает эксплуатационную надежность буровой коронки.

Наиболее близкой по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому устройству является буровая коронка по патенту РФ №2535314, кл. Е21В 10/38, опубл. в БИ №34, 2014 г., содержащая корпус с центральным и боковыми каналами для прохода промывочного агента к периферийным породоразрушающим вставкам, установленным в корпусе, и центрирующий врубовый зубок, закрепленный в центральном отверстии, выполненном в опережающей части корпуса. В корпусе по образующей цилиндрической поверхности его центрального отверстия выполнены продольные каналы, которыми указанный центральный канал сообщен с поверхностью центральной опережающей части корпуса, образующие в зоне упомянутого центрального отверстия кулачки. Кроме того, в средней части кулачков установлены боковые врубовые зубки.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками предлагаемого решения, следующие: корпус с центральным и боковыми каналами для прохода промывочного агента к породоразрушающим вставкам, врубовый зубок и центральное отверстие, сообщенное с центральным каналом.

Главным недостатком этой буровой коронки является то, что ось центрирующего врубового зубка совмещена с осью центрального отверстия, выполненного в опережающей части корпуса. Поэтому при бурении скважин центрирующий врубовый зубок вращается на одном месте забоя, при этом зона разрушения от его воздействия на забой равна площади круга с диаметром, равным диаметру указанного зубка. Для увеличения врубового разрушения забоя необходимо дополнительно устанавливать боковые врубовые зубки. Кроме того, промывочный агент в этом устройстве не проходит в центр забоя для его очистки и охлаждения.

Такое исполнение ухудшает очистку и охлаждение центральной части забоя, что снижает эксплуатационную надежность устройства, увеличивает стоимость буровой коронки за счет установки дополнительно боковых врубовых зубков, снижая эффективность работы и изготовления буровой коронки.

Другим недостатком этой буровой коронки является то, что промывочный агент, поступающий через боковые каналы 3, проходит к периферии буровой коронки и удаляется в затрубное пространство скважины через торцевые каналы (поз. не обозначены), направленные к периферии буровой коронки.

Такое исполнение ухудшает очистку и охлаждение центральной части забоя, что также снижает эксплуатационную надежность, а следовательно, эффективность работы буровой коронки.

Недостатком этой буровой коронки является и то, что периферийные породоразрушающие вставки 4, установленные в корпусе 1, расположены диаметрально противоположно друг другу, при этом диаметр буровой коронки по указанным вставкам близок к диаметру образуемой скважины. При вращении буровой коронки в скважине частицы шлама попадают между стенкой скважины и диаметрально расположенными указанными вставками, что создает импульсы крутящего момента, которые увеличивают износ буровой коронки по диаметру, снижая эффективность ее работы.

Проблема - создание буровой коронки с повышенной эффективностью работы и изготовления, которая решается за счет улучшения очистки и охлаждения забоя, повышения эксплуатационной надежности и снижения ее стоимости.

Поставленная задача решается тем, что в буровой коронке для ударно-вращательного бурения, содержащей корпус, армированный породоразрушающими вставками, и выполненные в корпусе центральный промывочный канал, сообщенный с боковыми промывочными каналами и с центральным отверстием, устье которого расположено на переднем торце корпуса, торцевые промывочные каналы, шламовые пазы и цилиндрический врубовый зубок, согласно техническому решению ось цилиндрического врубового зубка параллельна оси указанного центрального отверстия, при этом центральное отверстие со стороны устья частично перекрыто цилиндрическим врубовым зубком.

Указанная совокупность признаков позволяет существенно увеличить площадь разрушения центральной части забоя скважины цилиндрическим врубовым зубком и этим уменьшить число породоразрушающих вставок, улучшить очистку и охлаждение центра забоя скважины и защитить проходное сечение центрального отверстия от запрессовки в него крупных частиц разрушенной породы, что повышает эффективность работы и изготовления буровой коронки за счет повышения эксплуатационной надежности и снижения стоимости.

Целесообразно центральное отверстие со стороны его устья частично перекрыть цилиндрическим врубовым зубком таким образом, чтобы образующая цилиндрической поверхности указанного зубка была совмещена с осью центрального отверстия, а торцевые промывочные каналы направить от боковых промывочных каналов к центральной части торца корпуса.

Такое исполнение целесообразно при бурении скважин в крепких горных породах, при этом достигается более эффективное разрушение забоя скважины над устьем центрального отверстия и улучшается очистка и охлаждение забоя, что повышает эффективность буровой коронки за счет повышения эксплуатационной надежности.

Целесообразно шламовые пазы выполнить на боковой части корпуса диаметрально противоположно от каждой периферийной породоразрушающей вставки.

Такое исполнение буровой коронки позволяет снизить величину крутящего момента при попадании частиц шлама между стенкой скважины и периферийными породоразрушающими вставками за счет возможности смещения корпуса буровой коронки в сторону шламового паза, что повышает эксплуатационную надежность буровой коронки и бурового станка, повышая эффективность работы.

Сущность технического решения поясняется примером конструктивного исполнения буровой коронки и чертежами фиг. 1, 2, где на фиг. 1 показана буровая коронка, вид на ее передний торец, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Буровая коронка содержит корпус 1, армированный породоразрушающими вставками 2 (фиг. 1, 2), и выполненные в корпусе 1 центральный промывочный канал 3, сообщенный с боковыми промывочными каналами 4 и с центральным отверстием 5, устье 6 которого расположено на переднем торце 7 корпуса 1, торцевые промывочные каналы 8, шламовые пазы 9 и цилиндрический врубовый зубок 10 (далее - зубок 10), закрепленный в корпусе 1 с его переднего торца 7. Ось 11 зубка 10 параллельна оси 12 центрального отверстия 5. Центральное отверстие 5 со стороны устья 6 частично перекрыто зубком 10, образующую 13 которого целесообразно совместить с осью 12 центрального отверстия 5, а торцевые промывочные каналы 8 направить от боковых промывочных каналов 4 к центральной части торца корпуса 1. Шламовые пазы 9 целесообразно выполнить на боковой части корпуса 1 диаметрально противоположно от каждой периферийной породоразрушающей вставки 14, которые установлены в корпусе 1.

Буровая коронка работает в совокупности с буровым станком и с погружным пневмоударником. Корпус 1 буровой коронки передает энергию удара бойка пневмоударника породоразрушающим вставкам 2, периферийным породоразрушающим вставкам 14 и зубку 10. При вращении буровой коронки происходит равномерное разрушение всего забоя скважины. Так как ось 11 зубка 10 расположена параллельно оси 12 центрального отверстия 5, которое со стороны устья 6 частично перекрыто зубком 10. Это защищает центральное отверстие 5 от засорения крупными частицами шлама и существенно увеличивает зону разрушения забоя зубком 10. При совмещении образующей 13 цилиндрической поверхности зубка 10 с осью 12 центрального отверстия 5 диаметр зоны разрушения забоя зубком 10 увеличивается по сравнению с прототипом в два раза, при этом усиливается дробление пород забоя над устьем 6 центрального отверстия 5 зубком 10 в самых крепких горных породах, что повышает эффективность работы буровой коронки.

Промывочный агент поступает по центральному промывочному каналу 3 через центральное отверстие 5 на передний торец 7 корпуса 1. По боковым промывочным каналам 4 промывочный агент поступает на периферию буровой коронки и в отличие от прототипа частично направляется к центральной части забоя по торцевым каналам 8. Такое исполнение улучшает очистку и охлаждение забоя скважины, что повышает эксплуатационную надежность и, как следствие, эффективность работы буровой коронки.

При вращении буровой коронки на забое скважины частицы шлама попадают между стенкой скважины и периферийными вставками 14, при этом в отличие от прототипа величина созданного крутящего момента снижается за счет возможности смещения корпуса 1 буровой коронки в сторону шламовых пазов 9, выполненных диаметрально противоположно от каждой периферийной породоразрушающей вставки 14. Такое исполнение улучшает очистку забоя скважины, что повышает эксплуатационную надежность, тем самым повышая эффективность работы устройства.