ШАРОШКА БУРОВОГО ДОЛОТА (ВАРИАНТЫ)
ROCK DRILL CUTTER (VARIANTS)

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции шарошек буровых долот.
Известен венец шарошки бурового долота, включающий зубья с площадками притупления на концевых участках, армированных твердосплавными вставками (см. авт. св. СССР№1789007, кл. Е21В 10/16, 1993 г.).
К недостатком этого венца шарошки следует отнести ограниченную область его применения, а также и то, что в некоторых случаях концевая армировка зубьев ведет к усложнению конструкции и неоправданному перерасходу дорогостоящего материала. Так, например, армировка зубьев периферийного венца со стороны оси долота ничем не оправдано, т.к. эти участки даже при обычной армировке имеют вооружение, кратно превышающее вооружение венцов основного конуса, которые и выходят первыми из строя.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является шарошка бурового долота, включающая корпус с периферийными, промежуточными и вершинными венцами с зубатым вооружением (см. патент РФ №2148146, кл. Е21В 10/16, 1999 г.).
Данная шарошка обеспечивает более эффективное разрушение образующейся на забое рейки, что достигается расположением зубьев по определенной схеме. К недостаткам этой шарошки бурового долота следует отнести определенную сложность конструкции и неравномерный выход зубьев из строя, что предопределяет малую эффективность работы долота в целом. Первый недостаток связан со специальной схемой расположения зубьев на венцах, а второй - не одинаковой нагруженностью венцов.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности работы долота путем обеспечения равномерной загрузки венцов шарошки.
Поставленный технический результат по первому варианту достигается тем, что в шарошке бурового долота, включающей корпус с периферийными, промежуточными и вершинными венцами с зубчатым вооружением, согласно изобретению участок венца, смежного с периферийным и обращенного к нему, выполнен в виде сплошного диска, выступающего над рабочей поверхностью венца, при этом диск выполнен с трапецеидальным поперечным сечением.
По второму варианту указанный технический результат достигается тем, что в шарошке бурового долота, включающей корпус с периферийными, промежуточными и вершинными венцами с зубчатым вооружением, согласно изобретению участок венца, смежного с периферийным и обращенного к нему, выполнен в виде зубчатого диска, выступающего над рабочей поверхностью венца.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:
- в пазах между зубьями диска размещены твердосплавные вставки, рабочие головки которых расположены на одинаковом диаметре с зубчатым диском.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен фрагмент шарошки в продольном разрезе, на фиг.2 и 3 - вид А на фиг.1 (фрагменты шарошки в двух вариантах).
Шарошка бурового долота содержит корпус 1 (см. фиг.1) с периферийными 2, промежуточными 3 и вершинными 4 венцами с зубчатым вооружением. При этом участок промежуточного венца 3, смежного с периферийным 2 и обращенного к нему, по первому варианту выполнен в виде сплошного диска 5 (см. фиг.2), выступающего над рабочей поверхностью венца 3 на величину h, определяемую физико-механическими свойствами разбуриваемых пород. При этом диск 5 выполнен с трапецеидальным поперечным сечением, причем угол наклона боковых сторон трапеции также определяется физико-механическими свойствами разбуриваемых пород.
По второму варианту участок венца 3 (см. фиг.3), смежного с периферийным венцом 2 и обращенного к нему, выполнен в виде зубчатого диска 5, выступающего на величину h над рабочей поверхностью венца 3, при этом в пазах 6 между зубьями диска размещены твердосплавные вставки 7. Вершины твердосплавных вставок 7 расположены на одном диаметре с рабочей поверхностью зубчатого диска 5.
Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы венцов 2, 3 и 4 осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. При этом благодаря выполнению участка промежуточного венца 3, смежного с периферийным 2 и обращенного к нему, в виде сплошного или зубчатого диска 5, выступающего над рабочей поверхностью венца 3, значительно увеличивается вооруженность наиболее нагруженных участков венцов долота и тем самым обеспечивается равновооруженность всех венцов шарошки. Этому способствует также и то, что выступающая над рабочей поверхностью венцов часть диска обеспечивает центрацию шарошки и исключает смещение шарошки в радиальном направлении относительно оси скважины. Выполнение промежуточного венца 3 в виде зубчатого диска дополнительно увеличивает эффективность разрушения породы за счет создания ударной нагрузки на породу, что особенно эффективно при бурении по хрупким породам. Величину ударной нагрузки регулируют изменением величины шага между зубьями.
Применение долот с предложенной конструкцией шарошки позволяет повысить технико-экономические показатели буровых работ и тем самым снизить их себестоимость.