Результат интеллектуальной деятельности: Буровое долото

Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровым долотам с твердосплавным вооружением.

Известно буровое долото, включающее корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с цилиндрическими хвостовиками и сферической рабочей головкой (см. Масленников И. К. Справочник «Буровой инструмент», М.: Недра, 1989, с. 84, рис. 2.1.32а).

К недостаткам данного долота следует отнести низкую проходку и малую скорость бурения.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, включающее корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с хвостовиками и рабочей головкой ступенчатой формы во фронтальной плоскости (см. авт. св. СССР №1344888, кл. E21B 10/16, 1987 г.).

Недостатком данного долота является малая эффективность из-за высокой энергоемкости процесса разрушения горных пород буровым инструментом, использующим вставки такой конструкции.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы бурового инструмента.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровом долоте, включающем корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с хвостовиком и рабочей головкой ступенчатой формы во фронтальной плоскости, согласно изобретению вставка выполнена с осевым каналом, высота которого не менее высоты рабочей головки, при этом высота ступеней рабочей головки уменьшается в направлении от вершины к хвостовику, а твердость материала каждой ступени увеличивается в направлении от центра к периферии.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен фрагмент бурового долота во фронтальной плоскости; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Буровое долото включает корпус 1 с отверстиями 2, в которых закреплены твердосплавные вставки 3 с хвостовиком 4 и рабочей головкой 5, имеющей во фронтальной плоскости вид ступенчатого тела. Вставки 3 выполнены с цилиндрическим осевым каналом 6, высота которого не менее высоты рабочей головки 5. При этом высота h ступеней 8 рабочей головки 5 уменьшается в направлении от вершины к хвостовику, т.е. h₁>h₂>h₃, а твердость материала каждой ступени увеличивается в направлении от центра к периферии. Рабочая головка 5 каждой вставки 3 выполнена с канавками 7, расположенными на боковой поверхности каждой ступени 8.

В процессе работы бурового долота кольцевые ступени 8 с осевым каналом 6 кроме основной функции по разрушению породы выполняют также, по мере износа рабочей головки 5, функцию концентраторов напряжений. Под действием осевой нагрузки на твердосплавные вставки вначале образуются напряженные зоны породы в виде полусферы с радиусом, равным большему радиусу нижней ступени 8, а затем - коническая кольцевая полость. По мере увеличения нагрузки на нижнюю ступень 8 вначале образуются трещины, а затем происходит измельчение породы до порошкового состояния, которая удаляется с забоя через канавки 7, выполненные на боковой поверхности кольцевых ступеней 8. После этого происходит новый цикл разрушения. Выполнение ступеней 8 рабочей головки 5 с различной высотой, уменьшающейся в направлении от вершины к хвостовику, позволяет оптимизировать процесс разрушения породы в зависимости от физико-механических свойств разрушаемых пород благодаря созданию дополнительных плоскостей обнажения, а увеличение твердости материала каждой ступени в направлении от центра к периферии позволяет обеспечить более равномерный износ всей рабочей головки.

Таким образом, применение долота с предложенной формой рабочей головки позволяет повысить эффективности его работы.