БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ
DRILLING TOOLS

Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровому инструменту для бурения скважин различного назначения.
Известен буровой инструмент, армированный твердосплавными вставками, содержащими цилиндрический хвостовик и рабочую головку с вершиной в виде части тора, при этом сама головка выполнена конической формы (авт.свидетельство СССР №446622, кл. E21B 10/16, 1972 г.).
К недостаткам данного бурового инструмента следует отнести малую надежность крепления вставок в отверстиях корпуса и как следствие этого высокую вероятность их выпадения на забой, что снижает показатели работ буровых долот в целом.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровой инструмент, содержащий корпус с отверстиями, в которых закреплены породоразрушающие вставки, включающие хвостовик и рабочую головку (патент США №3603414, кл. 175-374, 1971 г.).
В данном инструменте узел фиксации породоразрушающих вставок выполнен в виде сочетания выступов и впадин на боковой поверхности хвостовика. При запрессовке вставок в отверстия корпуса бурового инструмента выступы в виде продольных ребер врезаются в стенки отверстия корпуса и предохраняют ее от проворота и выпадения.
Основным недостатком данного бурового инструмента является сложность изготовления хвостовиков выставок, выполненных в виде многогранного цилиндра. Именно это и послужило причиной того, что вставки такой конструкции не нашли промышленного применения, несмотря на высокую надежность их крепления в отверстиях корпуса.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления бурового инструмента при одновременном сохранении прочности соединения ее с корпусом.
Указанный технический результат достигается тем, что в буровом инструменте, содержащем корпус с отверстиями, в которых закреплены породоразрушающие вставки, включающие хвостовик и рабочую головку, согласно изобретению, хвостовики вставок и ответные им отверстия в корпусе выполнены ступенчатой формы, по меньшей мере, с двумя цилиндрическими участками, соединенными между собой посредством участка в форме обратного конуса, у меньшего основания которого расположена кольцевая проточка под пружинное разрезное кольцо, при этом наружный диаметр разрезного кольца в свободном состоянии превышает наружный диаметр большей цилиндрической ступени.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что отверстия в корпусе напротив кольцевых проточек выполнены с кольцевыми расточками для размещения пружинного кольца в рабочем положении, при этом концевые участки пружинного кольца выполнены L-образной формы.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен фрагмент бурового инструмента с твердосплавной вставкой в увеличенном масштабе: на фиг. 2 - фрагмент концевых участков пружинного кольца бурового инструмента.
Предложенный буровой инструмент содержит корпус 1 со ступенчатыми отверстиями 2, в которых запрессованы породоразрушающие вставки 3 с хвостовиками 4 и рабочей головкой 5. Форма рабочей головки выбирается в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород, а хвостовики 4 вставок 3 выполнены, по меньшей мере, с двумя цилиндрическими участками 6, и 7 разного диаметра, что обеспечивает точную центровку вставки при ее монтаже. Цилиндрические вставки 3 соединены между собой участком 10 в форме обратного конуса. У меньшего основания обратного конуса 10 расположена кольцевая проточка 8 под пружинное разрезное кольцо 9, наружный диаметр которого в свободном состоянии превышает наружный диаметр большей цилиндрической ступени 6 хвостовика. Отверстия в корпусе напротив кольцевых проточек 8 выполнены с кольцевыми расточками 11 для размещения пружинного кольца 9 в рабочем положении, при этом концевые участки пружинного кольца выполнены L образной формы, причем торцы их расположены с зазором один относительно другого. Это позволяет регулировать диаметр кольца, что необходимо при монтаже вставок.
В процессе работы вставки 3 испытывают постоянно действующие ударные и изгибающие нагрузки, расшатывающие вставки и способствующие к их выпадению. Применение разрезного кольца 9, наружный диаметр которого в исходном положении больше диаметра вставки 3, обеспечивает при монтаже вставок нахождение кольца 9 в крайнем верхнем положении. И любое смещение хвостовика 4 вставки 3 в тело корпуса сопровождается заклиниванием кольца 11 между стенками отверстия и коническим участком 8 в виде обратного конуса. При этом конический участок 4 обеспечивает постоянную центровку кольца 9 и его плотный зажим между стенками отверстия 2 и хвостовиком 4 вставки 3. Этому способствует и выполнение разрезного кольца 9 с концевыми участками L образной формы, гарантирующими обхват хвостовика 4 по всей окружности. Причем усилие обхвата тем сильнее, чем больше усилие, действующее на рабочую головки 5 вставки. Использование кольцевой проточки 8 обеспечивает удобство монтажа вставок в отверстиях корпуса 6, а наличие кольцевых расточек 11 гарантирует надежное удержание вставок 3 даже при образовании значительных зазоров между хвостовиками 4 вставок 3 и стенками отверстий 2 корпуса 1.
При этом выполнение концевых участков разрезного кольца 9 L-образной формы обеспечивает полный обхват хвостовика 4 вставки 3 и тем самым повышает надежность ее фиксации в отверстии корпуса. Учитывая, что технология изготовления узла крепления вставок 3 в виде тороидальных колец 9 значительно проще по сравнению с технологией изготовления многогранных хвостовиков (по сравнению с прототипом), стоимость таких долот также будет значительно ниже по сравнению с долотами, армированными вставками с гранеными хвостовиками. В полной мере это относится и к технологии монтажа вставок 3 в отверстиях 2 корпуса 1 с использованием разрезных колец 9 и вставок с гранеными хвостовиками, что связано в первую очередь с большими усилиями при запрессовке граненых хвостовиков. Снижение затрат на монтаж вставок позволит дополнительно снизить себестоимость буровых долот.
Основная область применения предложенного изобретения - это долота, использующие вставки большого диаметра как для ударного бурения, так и для шарошечного бурения.
Применение предложенного изобретения позволит значительно снизить стоимость буровых долот, а следовательно, и затрат на буровые работы.