БУРОВОЕ ДОЛОТО

Полезная модель относится к области бурения скважин и может использоваться при конструировании, изготовлении и эксплуатации буровых долот.
Известен зуб бурового долота по патенту РФ на изобретение №2134766. Изобретение относится к области бурения скважин и может использоваться при конструировании, изготовлении и эксплуатации буровых долот. Обеспечивает повышение эффективности воздействия зуба долота на разрушаемую породу. Породоразрушающая вершина зуба долота размещена полосой по периферии или по всей площади верхней части основания зуба, при этом вершина и ее рабочая кромка выполнены в виде фигур с замкнутым или с разомкнутым контуром. Смежные противоположные части кромки породоразрушающей вершины выполнены на определенном расстоянии друг от друга, а в центре верхней части основания зуба выполнена дополнительная выпуклая породоразрушающая вершина. Конструкция зуба долота позволяет использовать эффект взаимовлияния смежных частей рабочей кромки вершины зуба и самой вершины на объем разрушаемой породы и повысить механическую скорость проходки скважин и проходку на долото. Недостатком зуба бурового долота является низкий ресурс работы.
Известна твердосплавная вставка Дворникова-Вечужанина для буровых коронок по патенту РФ на изобретение №2090735. Использование: при бурении шпуров в горных породах ударно-вращательным методом, например коронками. Сущность изобретения: твердосплавная вставка для буровых коронок имеет цилиндрическую боковую поверхность, осевой канал и рабочую поверхность, которая в осевом сечении вставки выполнена по эллипсу, большая ось которого составляет с продольной осью вставки угол от 0° до 90°. Недостатком твердосплавной вставки является низкий ресурс работы.
Известна пластина из твердосплавного материала для породоразрушающего инструмента по патенту РФ на изобретение №2079652. Сущность изобретения: пластина из твердосплавного материала для породоразрушающего инструмента содержит переднюю грань трапециевидной формы, центрально выступ и паз. Центральный выступ расположен на передней грани и имеет в поперечном сечении клиновидную форму. Паз расположен на передней грани пластины и открыт в сторону ее торцевой грани. Паз расположен симметрично относительно продольной оси пластины. Длина режущей кромки, которая образована пересечением граней центрального выступа, составляет не менее 0,1 и не более 0,5 от длины пластины. Стенки паза и соответствующие грани центрального выступа образуют два дополнительных выступа клиновидной формы. Режущая кромка каждого дополнительного выступа расположена к продольной оси пластины под углом, вершина которого ориентирована в направлении к главной режущей кромке. Недостатком пластины из твердосплавного материала для породоразрушающего инструмента является то, что длина режущей кромки меньше суммарной длины граней пластины, что значительно снижает ресурс ее работы.
Известно долото буровое по патенту РФ на полезную модель №125615. Долото буровое включает корпус с присоединительной резьбой для крепления к колонне бурильных труб, внутри которого выполнена открытая со стороны присоединительной резьбы полость, с которой соединены промывочные отверстия, на нижней части корпуса вдоль его оси выполнены лопасти, армированные твердосплавными зубцами или наплавкой, корпус выполнен ступенчатым с уменьшением диаметра в сторону лопастей, а наружная поверхность лопастей в поперечной плоскости выполнена по радиусу, который равен половине наружного диаметра лопастей, лопасти выполнены с режущей, расширяющей и калибрующей поверхностями, причем их наружный диаметр снизу вверх увеличивается. Режущие поверхности лопастей могут сходятся по радиусу к оси корпуса. Режущие поверхности лопастей могут плавно переходить в расширяющие поверхности. Расширяющие поверхности могут ступенчато переходить в калибрующие поверхности. Режущая поверхность каждой второй лопасти может быть выполнена короче и на образовавшейся лобовой поверхности могут быть выполнены промывочные отверстия. Каждая лопасть выполнена с обратным углом. Обратный угол составляет не более 45°. Недостатком бурового долота является низкий ресурс работы.
Известно буровое долото по патенту РФ на изобретение №2482255. Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам режущего типа, преимущественно для разбуривания пород, способных к налипанию. Обеспечивает повышение эффективности работы долота, особенно при бурении по породам, склонным к налипанию. Буровое долото включает корпус с присоединительной резьбой и лопастями, армированными породоразрушающими элементами, установленными под разными углами к оси. Долото снабжено узлом вибрации, выполненным в виде составной резьбовой втулки, жестко соединенной с долотом, и размещенным в полости втулки с возможностью осевого перемещения ударника с зубчатым торцом для взаимодействия с телами качения, размещенными в выемках, выполненных на торце резьбовой втулки, обращенном к зубчатому торцу ударника. Долото может быть снабжено пружиной, размещенной в полости между уступами, образованными на внутренней поверхности верхней части втулки и наружной поверхности ударника. Недостатком бурового долота является сложность его конструкции.
Известно алмазное одношарошечное буровое долото по патенту РФ на изобретение №2476660. Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано при производстве буровых долот, предназначенных для строительства скважин. Обеспечивает повышение механической скорости бурения, стойкости вооружения и проходки на долото. Алмазное одношарошечное буровое долото состоит из корпуса с цапфой лапы для размещения опоры, резьбой для присоединения к бурильной колонне, системой каналов для промывочной жидкости, емкостью и системой компенсации при бурении расхода смазки, подвижно закрепленной на герметизированной подшипниковой опоре одной шарошки с каналами на наружной поверхности для прохода промывочной жидкости и породоразрушающими режущими элементами. В качестве режущих элементов применены резцы с плоскими рабочими торцами, заостренными режущими кромками и цилиндрическим основанием. Основная часть резцов расположена на набегающей стороне промывочных каналов, имеющей угол раскрытия, соответствующий углам встречи резцов с породой, при этом сбегающая сторона каналов имеет углы раскрытия, находящиеся в пределах β=55÷72°. Недостатком алмазного одношарошечного бурового долота является низкий ресурс работы связанный с отсутствием возможности замены изношенных резцов.
Известно долото по патенту РФ на полезную модель №131408. Долото, включает полый корпус с промывочным каналом вдоль оси инструмента и промывочным отверстием на торце, нижняя часть корпуса имеет торцевую и боковые рабочие поверхности, армированные вооружением, а верхняя хвостовая часть устройства имеет форму цилиндра, оканчивающегося резьбой, причем нижняя часть корпуса состоит из имеющей цилиндрическую форму пилотной центрирующей части, на боковой поверхности которой выполнены промывочные каналы, и расширяющей лопастной части, имеющей форму цилиндра большего диаметра, в межлопастном пространстве которой размещены промывочные отверстия. На торцевой рабочей поверхности пилотной центрирующей части нижней части корпуса выполнен промывочный канал. В качестве вооружения использованы резцы из твердосплавного материала, и/или алмазные PDC резцы, и/или резцы из твердосплавного материала, импрегнированного алмазной крошкой. На торцевой рабочей поверхности пилотной центрирующей части нижней части корпуса в качестве вооружения использованы твердосплавные резцы. Боковая рабочая поверхность пилотной центрирующей части нижней части корпуса усилена вставками из износостойкого материала. На расширяющей лопастной части нижней части корпуса в качестве вооружения использованы алмазные PDC резцы. Расширяющая лопастная часть нижней части корпуса усилена вставками из износостойкого материала. Недостатком долота является отсутствие возможности замены изношенных резцов.
Известна твердосплавная вставка для породоразрушающего инструмента по патенту РФ на изобретение №2083822 (прототип). Использование: твердосплавная вставка для породоразрушающего инструмента. Сущность изобретения: твердосплавная вставка для породоразрушающего инструмента содержит переднюю торцевую поверхность, наружную боковую поверхность, режущую кромку, опорную поверхность и расположенную на переднем торце вставки выемку. Передняя торцевая поверхность имеет плоскую кольцевую форму и расположена перпендикулярно продольной оси симметрии вставки. Наружная боковая поверхность образована поверхностью цилиндра вращения. Режущая кромка имеет кольцевую форму и образована пересечением наружной боковой поверхности и передней торцевой поверхностью. Опорная поверхность предназначена для взаимодействия с упорной поверхностью головки инструмента. Выемка имеет форму тела вращения и ее продольная ось расположена на продольной оси симметрии вставки. Выемка выполнена в виде глухого гнезда для выхода продуктов разрушения. Недостатком инструмента для разрушения минеральных и искусственных материалов является низкий ресурс работы и отсутствие возможности быстрой замены изношенных зубьев.
Задачей создания полезной модели является увеличение ресурса работы бурового долота, за счет равномерного износа режущей кромки а также быстрая замена износившихся зубьев на новые.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что буровое долото состоит из корпуса с присоединительной резьбой, центральным каналом с выходными отверстиями для промывочной жидкости и лопастями, оснащенными зубьями, опорная поверхность которых упирается в поверхность лопасти, а режущая кромка зубьев образована пересечением их передней торцевой поверхности и боковой ступенчатой цилиндрической поверхности, причем все или часть зубьев выполнены быстросъемными и установлены в отверстиях лопастей с возможностью вращения в подшипниках скольжения или качения, зубья зафиксированы от осевого перемещения стопорным кольцом или шариками, входящими в кольцевую канавку, выполненную на меньшем диаметре боковой поверхности зуба и в кольцевую проточку, выполненную в отверстиях лопастей. Шарики установлены через сборочное отверстие, выполненное в лопасти долота и удерживаются замком, торец которого повторяет профиль шарика в который упирается установочный винт. Сечение стопорного кольца выполнено круглым. Глубина кольцевой канавки под стопорное кольцо на зубьях больше или равна диаметру стопорного кольца. Глубина кольцевой проточки в отверстиях лопастей составляет 0,4…0,8 диаметра стопорного кольца. Стопорное кольцо выполнено из пружинной стали. Зубья выполнены с частицами карбида бора в матричных материалах из алюминия или сплавов алюминия. Зубья 6 выполнены из спеченного твердого сплава на основе карбида вольфрама. Зубья 6 выполнены с поликристаллическими алмазами PDC.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении бурового долота применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…4, где:
На фиг. 1 приведено буровое долото.
На фиг. 2 приведен вид А.
На фиг. 3 приведен разрез Б-Б вдоль оси зуба, на котором показана его фиксация от осевого перемещения стопорным кольцом.
На фиг. 4 приведен разрез Б-Б вдоль оси зуба, на котором показана его фиксация от осевого перемещения шариками.
На фиг. 5 приведен разрез Б-Б вдоль оси зуба, на котором показана его установка на подшипнике качения.
На фиг. 6 приведено стопорное кольцо
Буровое долото состоит из корпуса 1 с присоединительной резьбой 2, центральным каналом 3 с выходными отверстиями для промывочной жидкости 4, и лопастями 5, оснащенными зубьями 6, опорная поверхность 7 которых упирается в поверхность лопасти 5, а режущая кромка зубьев 8 образована пересечением их передней торцевой поверхности 9 и боковой ступенчатой цилиндрической поверхности 10, причем все или часть зубьев 6 выполнены быстросъемными и установлены в отверстиях лопастей 11 с возможностью вращения в подшипниках скольжения 12 или качения 13, зубья зафиксированы от осевого перемещения стопорным кольцом 14 или шариками 15, входящими в кольцевую канавку 16, выполненную на меньшем диаметре боковой поверхности зуба 17 и в кольцевую проточку 18, выполненную в отверстиях лопастей 11. Шарики 15 установлены через сборочное отверстие 19 выполненное в лопасти долота 5 и удерживаются замком 20, торец которого повторяет профиль шарика 15, в который упирается установочный винт 21. Сечение стопорного кольца 14 выполнено круглым. Глубина "h" кольцевой канавки 16 под стопорное кольцо 14 на зубьях 6 больше или равна диаметру "d" стопорного кольца 14. Глубина кольцевой проточки 18 в отверстиях лопастей 11 составляет 0,4…0,8 диаметра стопорного кольца 14. Стопорное кольцо 14 выполнено из пружинной стали. Зубья 6 выполнены с частицами карбида бора в матричных материалах из алюминия или сплавов алюминия. Зубья 6 выполнены из спеченного твердого сплава на основе карбида вольфрама. Зубья 6 выполнены с поликристаллическими алмазами PDC.
Буровое долото работает следующим образом. Корпус 1 присоединительной резьбой 2 крепится к буровой колонне или забойному двигателю. Буровое долото спускается на колонне труб в скважину. Включается промывка. Долото приводится во вращение и подается на забой. Зубья 6 долота взаимодействуют с породой и разрушают ее. При этом зубья 6 вращаются в отверстиях лопастей 11, что обеспечивает равномерный износ режущей кромки. Во время разрушения породы, зуб прижимается опорной поверхностью 7 к поверхности лопасти 5 и вращается в подшипниках скольжения 12 или качения 13. От осевого смещения зуб 6 зафиксирован стопорным кольцом 14 или шариками 15, входящими в кольцевую канавку 16. Для установки зуба 6 в отверстие лопасти 11 сжимают стопорное кольцо 14 внутрь кольцевой канавки 16. Вставляют зуб до опорной поверхности 7, при этом стопорное кольцо разжимается в кольцевую проточку 18 выполненную в отверстии лопасти 11 и фиксирует зуб 6 в лопасти 5. При фиксации зуба 6 шариками 15. Зуб 6 устанавливается в отверстии лопасти 11, через сборочное отверстие 19 вставляются шарики, сборочное отверстие 19 закрывается замком 20, в который упирается установочный винт 21. Разборку осуществляют в обратной последовательности.
Применение полезной модели позволило:
1. Повысить ресурс работы долота.
2. Снизить абразивный износ рабочей поверхности зубьев.
3. Повысить эффективность работы долота.
4. Увеличить межремонтный период.
5. Снизить расходы на техническое обслуживание.
6. Обеспечить быструю замену износившихся зубьев.
7. Обеспечить равномерный износ всей режущей кромки зубьев.