ШАРОШКА БУРОВОГО ДОЛОТА (ВАРИАНТЫ)
DRILLING BIT ROLLING CUTTER (VERSIONS)

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции шарошек буровых долот.
Известна шарошка бурового долота, включающая зубчатые венцы с площадками притупления на концевых участках, армированными твердосплавными вставками (см. авт.св. СССР №1789007, кл. Е21В 10/16, 1993 г.).
К недостаткам этой шарошки следует отнести ограниченную область ее 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 шарошки со стороны оси долота ничем не оправдана, 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 венцами, периферийный из которых выполнен с раздвоенным зубом (см. П.А.Палий и К.Е.Корнеев. Буровые долота. М.: Недра, 1971, с.257, рис.У1. 68).
К недостаткам этой шарошки бурового долота следует отнести неравномерную вооруженность периферийного венца шарошки по радиусу долота. Так, часть венца, расположенная со стороны вершины шарошки, имеет вооружение, которое у трехшарошечных долот в три раза меньше по сравнению с остальной частью периферийного зуба. Это ведет к неравномерному выходу зубьев из строя, что предопределяет малую эффективность работы долота в целом.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота путем обеспечения равномерной загрузки периферийных венцов шарошки по радиусу долота.
Поставленный технический результат по первому варианту достигается тем, что в шарошке бурового долота, включающей корпус с венцами, периферийный из которых выполнен с раздвоенным зубом, согласно изобретению участок раздвоенного периферийного венца, расположенный со стороны вершины шарошки, выполнен в виде спаренного диска, при этом ближний к оси долота диск выполнен зубчатым и армирован твердосплавными зубками, закрепленными в межзубцовых впадинах, а второй диск - сплошным.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что твердосплавные зубки расположены заподлицо с вершиной диска.
По второму варианту указанный технический результат достигается тем, что в шарошке бурового долота, включающей корпус с венцами, периферийный из которых выполнен с раздвоенным зубом, согласно изобретению участок периферийного венца, расположенный со стороны вершины шарошки, оснащен зигзагообразными зубьями.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид шарошки; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 и на фиг.3 - узел Б на фиг.1.
Шарошка бурового долота содержит корпус 1 (см. левую часть фиг.1) с периферийными венцами 2 с раздвоенным зубчатым вооружением. При этом участок периферийного венца 2, расположенный со стороны вершины шарошки, выполнен в виде спаренного диска, причем ближний к оси долота диск 3 выполнен зубчатым и армирован твердосплавными зубками 4, закрепленными в межзубцовых впадинах 5. А второй диск 6, расположенный со стороны периферии шарошки, выполнен сплошным. Диски 3 и 6 в поперечном сечении имеют форму трапеции, углы наклона которой и размеры меньшего основания выбираются в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород.
По второму варианту участок раздвоенного периферийного венца 2 (см. правую часть фиг.1), обращенного в сторону вершины шарошки, оснащен зигзагообразными зубьями 7. Такое выполнение указанного участка периферийного венца 2 целесообразно использовать при разбуривании абразивных пород, характеризующихся значительным износом вооружения долота.
Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы венцов осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. При этом благодаря выполнению участка периферийного венца 2, расположенного со стороны вершины шарошки, в виде спаренных сплошного 3 и зубчатого дисков 6 обеспечивается повышение как механической скорости бурения, так проходки на долото. Это достигается благодаря увеличению удельной нагрузки на породу, что особенно эффективно при бурении по хрупким породам, уменьшению крутящего момента и повышению долговечности опоры из-за отсутствия динамических нагрузок. Использование твердосплавных зубков 5 на наиболее нагруженном участке периферийного венца 2 позволяет уравновесить ресурс его работы с другими участками. При разбуривании абразивных пород этот эффект достигается благодаря использованию зигзагообразных зубьев, имеющих более мощное вооружение по сравнению со стандартным вооружением шарошек с продольной схемой расположения зубьев.
Применение долот с предложенной конструкцией шарошки позволяет повысить технико-экономические показатели буровых работ и тем самым снизить их себестоимость.