БУРОВОЕ ЛОПАСТНОЕ ДОЛОТО

Предлагаемая полезная модель относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым лопастным долотам для бурения скважин.
Известно буровое лопастное долото, включающее корпус с промывочными каналами и армированные рабочими элементами лопасти с изогнутыми режущими кромками. (А.С. №846711, Е 21 В 10/24. 1981 г.)
К недостаткам данной конструкции долота следует отнести, во-первых, ее более значительную энергоемкость, т.к. разрушение породы производится методом скалывания, и во-вторых, из-за значительной толщины рабочих элементов происходит их заоваливание, что приводит к увеличению сопротивления сдвига частиц породы в забое.
Техническая задача, поставленная перед полезной моделью, состоит в снижении энергоемкости процесса бурения и повышения его эффективности путем использования процесса резания породы взамен скалывания.
Решение данной технической задачи достигается тем, что в буровом лопастном долоте, включающем корпус с промывочными каналами и армированные рабочими элементами лопасти с изогнутыми режущими кромками, лопасти выполнены изогнутыми в поперечной и продольной плоскостях, а в центре долота по его оси установлена съемная цилиндрическая фреза, выступающая за режущие кромки лопастей на 40...60 мм., при этом, в поперечной плоскости лопасти изогнуты по радиусу, не менее половины диаметра долота, а в продольной плоскости изогнуты так, что угол наклона режущей лопасти к горизонту составляет 15...30°.
Данная конструкция долота позволяет достичь скорость проходки от 24 до 60 метров в час, увеличить стойкость до 100...160 часов и повысить эффективность за счет
использования процесса резания породы, а не ее скалывания, а также повысить ее эксплуатационную надежность путем установки в центре долота по его оси съемной цилиндрической фрезы, выступающая за режущие кромки лопастей на 40...60 мм.
На фиг.1 изображено сечение долота, на фиг.2 - вид с торца, на фиг.3 - поперечное сечение лопасти.
Долото состоит из корпуса 1 с лопастями 2 и промывочными каналами 3. В корпусе долота по его оси установлена съемная цилиндрическая фреза 4, выступающая за режущие кромки лопастей на 40...60 мм. Лопасти изогнуты в поперечной и продольной плоскостях. В поперечной плоскости радиус изгиба R (фиг.2) составляет не менее половины диаметра долота. Каждая из лопастей имеет опорную поверхность 5 с режущей кромкой 6 и переднюю поверхность 7, напыленную слоем карбида вольфрама толщиной 0,5...0,8 мм. С твердостью 68...72 HRC.
В следствии большой разницы в твердостях армированной передней поверхности 7 лопасти (68...72 HRC) и незащищенной опорной поверхности 5 с твердостью 180...240 НВ возникает процесс самозатачивания режущей кромки 6 непосредственно в процессе резания породы.
Лопасть 2 изогнута в продольной плоскости так, что угол к между передней поверхностью 7 и горизонталью составляет 15...30° (фиг.3).
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При вращении долота острая режущая кромка 6 легко заглубляется в грунт, подрезая пласт породы снизу, а передняя поверхность 7 изгибает его на угол а, создавая тем самым усилия сжатия в подрезанном слое. При передвижении по поверхности 7, выгнутой по радиусу R, действие сжимающих сил прекращается, а на пласт начинают действовать растягивающие силы. Это приводит к интенсивному развитию трещин внутри пласта, который разламывается
как в продольном, так и поперечном направлениях до мелкокомковатой структуры. Промывочный буровой раствор под давлением подается через отверстия 3 в зону измельчения грунта перед режущими элементами долота и под дополнительным действием центробежных сил, возникающих при вращении долота, взвесь бурового раствора и измельченного грунта выбрасывается в над долотное пространство.
Для предотвращения поломки лопастей в конструкции предусмотрена съемная цилиндрическая фреза, установленная в центре и выступающая на 40...60 мм. ниже уровня режущих элементов долота. При контакте фрезы с твердыми породами она препятствует дальнейшему опусканию долота тем самым предохраняя режущие элементы от поломок.