БУРОВАЯ КОРОНКА
DRILLING CROWN

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам, предназначенным, преимущественно, для разрушения трещиноватых и перемежающихся по твердости пород.
Известна буровая коронка, включающая корпус с прорезями в нижней части, разделяющими ее на отдельные армированные породоразрушающими резцами секторы, причем прорези выполнены наклонно в сторону, противоположную направлению вращения корпуса (см. авт.св. СССР №548701, кл. Е21В 10/02, 1974 г.).
К недостаткам данной коронки следует отнести недостаточную эффективность очистки забоя от шлама из-за ухода части жидкости через прорези, не доходя до забоя скважины.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая корпус с пазами для транспортировки разрушенной породы, кольцевым выступом на нижнем торце и сменными секторами, армированными концентрично расположенными резцами и закрепленными на корпусе посредством крепежных элементов с граненой головкой (см. патент РФ №2386777, кл. Е21В 10/02, 2010 г.).
Недостатком этой коронки является высокая вероятность оставления рабочих секторов на забое скважины из-за развинчивания крепежных элементов, особенно при бурении по трещиноватым породам, приводящим к сильной вибрации бурового инструмента. Это ведет как к уменьшению скорости бурения, так и проходки на коронку, т.к. попадание съемных секторов под резцы других секторов ведет к их поломке и возникновению аварийных ситуаций.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение скорости бурения и проходки на коронку.
Указанный технический результат достигается тем, что буровая коронка, содержащая корпус с пазами для транспортировки разрушенной породы, кольцевым выступом на нижнем торце и сменными секторами, армированными концентрично расположенными резцами и закрепленными на корпусе посредством крепежных элементов с граненой головкой, согласно изобретению каждый сектор ее снабжен фиксатором, выполненным в виде подпружиненного в осевом направлении ступенчатого стержня по меньшей мере с одной плоской гранью со стороны его наружного торца, взаимодействующей в рабочем положении с плоской гранью головки крепежного элемента, при этом фиксатор размещен в канале, выполненном в корпусе сектора, и закреплен в нем от проворота, причем расстояние между осями фиксатора и крепежного элемента меньше суммы их радиусов.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что наружный торец фиксатора выполнен с уступом, продольная грань которого взаимодействует с граненой поверхностью головки крепежного элемента, а горизонтальная грань уступа взаимодействует с нижним торцом граненой головки крепежного элемента.
Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид коронки, фиг.2 - вид коронки со стороны рабочего торца, фиг.3 - вид режущей части коронки в разрезе в увеличенном масштабе.
Буровая коронка включает корпус 1 с пазами 2 на наружной поверхности для транспортировки разрушенной породы, кольцевым выступом 13 на нижнем торце и сменными секторами 3, армированными концентрично расположенными резцами 4. Секторы 3 закреплены на выступе 13 корпуса 1 посредством крепежных элементов 5 с гранеными головками 6. Каждый сектор 3 коронки снабжен фиксатором 7, выполненным в виде подпружиненного в осевом направлении ступенчатого стержня. Этот стержень со стороны наружного торца имеет, по меньшей мере, одну плоскую грань 8, взаимодействующую в рабочем положении с плоской гранью головки 6 крепежного элемента 5. При этом фиксатор 7 размещен в канале 9, выполненном параллельно оси крепежного элемента 5 в корпусе сектора 3, и закреплен в нем от проворота любым известным способом, например посредством использования шлицевого или кулачкового соединения (не показаны). Фиксатор 7 оснащен пружиной сжатия 10, например, в виде упругого элемента, размещенного между торцом фиксатора 7 и дном канала 9. Для предотвращения выпадения фиксатора 7 он устанавливается таким образом, чтобы один из его торцов упирался в нижний торец граненой головки крепежного элемента 5. Это обеспечивается выбором расстояния В между осями фиксатора 7 и крепежного элемента 5 меньше суммы их радиусов, т.е.
В<(D+d)/2, где D и d - соответственно диаметры граненой головки 6 и фиксатора 7. Наружная часть фиксатора 7 выполнена с уступом 11, продольная грань которого взаимодействует с граненой поверхностью головки 6 крепежного элемента 5, а горизонтальная грань уступа 11 взаимодействует с нижним торцом 12 граненой головки 6 крепежного элемента 5.
Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента резцы 4 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода через пазы 2 направляется на прерывистые лопасти шнеков 14, которые далее транспортируют породу на поверхность. При бурении по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам процесс разрушения породы сопровождается сильной вибрацией бурового инструмента, приводящего, с одной стороны, к выпадению съемных секторов 3, а с другой - к сколу резцов 4. А это в свою очередь приводит к необходимости частой замены резцов 4, что возможно осуществлять непосредственно на буровой только в случае использования съемных секторов 3. В предложенной коронке для предотвращения выпадения секторов из-за высокой вероятности развинчивания крепежных элементов 5 предлагается использовать фиксаторы 7, которые предотвращают развинчивания крепежного элемента 5. С этой целью необходимо, чтобы граненая поверхность фиксатора 7 в рабочем положении взаимодействовала с граненой головкой 6 крепежного инструмента 5. В этом случае крепежный элемент 5 не может повернуться вокруг своей оси, т.к. возникающий крутящий момент от вибрации инструмента воспринимается фиксатором 7. Последний установлен в канале 9 корпуса съемных секторов 3 с возможностью осевого перемещения, но без возможности поворота. Для предотвращения от выпадения самого фиксатора 7 используется сам крепежный элемент 5, который обеспечивает осевое перемещение фиксатора 7 только в заданном диапазоне, величина которого определяется высотой вертикальной грани уступа 11. При монтаже коронки фиксатор 7 утапливают в канале 9, чтобы он не препятствовал установке крепежных элементов 5. После соединения секторов 3 с корпусом 1 пружину 10 отпускают и она смещает стержень до контакта с нижним торцом 12 граненой головки 6 крепежного элемента 5.
Применение данной коронки повышает и эффективность ее работы благодаря исключению развинчивания съемных секторов и как следствие этого увеличению скорости бурения и проходки.