ЛОПАСТНОЙ БУР

Полезная модель относится к горной промышленности, в частности к буровым лопастным долотам и может быть использована при создании лопастных долот для бурения сплошным забоем скважин различного назначения, проходимых в горных породах перемежающихся по крепости, а также при создании шнековых буров.
Известно лопастное долото для бурения скважин без отбора керна /1/. долото имеют две лопасти, армированные вставками из твердого сплава.
Основным недостатком долота является невозможность бурения скважин в горных породах средней крепости с пропластками твердых пород, что значительно ограничивает область его применения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является породоразрушающий инструмент со съемными резцами, состоящий из корпуса, рабочей головки и вставные резцы с конусными хвостовиками и с клиновым или резьбовым выступом, а в рабочей головке соответственно выполнены клиновые или винтовые пазы /2/. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является значительная сложность конструкции, что определяет высокую стоимость его изготовления и удорожание буровых работ. Сказанное подтверждается тем, что данное долото не нашло практического применения.
Задача, решаемая полезной моделью в части лопастного бура, заключается в упрощении конструкции и обеспечении ее надежности при бурении горных пород средней крепости и крепких.
Технический результат состоит в увеличении рабочего ресурса лопастного бура и снижении стоимости буровых работ.
Достижению технического результата в части лопастного бура способствует то, что в лопастном буре, состоящем из корпуса, лопастей, пилотного наконечника и сменных породоразрушающих резцов, в котором торец каждой лопасти, обращенный к забою скважины, выполнен под углом к горизонтальной плоскости и имеет равноширокий паз по всей длине лопасти, на верхней грани которого выполнены отверстия с осями, лежащими в плоскости перпедикулярной плоскости верхней грани паза, а также тем, что ось каждого разрушающего элемента сменного резца, расположенного на лопасти, выполнена под углом к оси хвостовика его корпуса, равным углу между плоскостью торца лопасти, обращенной к забою скважины, и горизонтальной плоскостью.
Полезная модель поясняется чертежами. На Фиг.1 представлена часть лопастного бура в плане с корпусом, пилотным наконечником, одной лопастью со сменными резцами; на Фиг.2 сечение лопасти по А-А на Фиг.1; на Фиг.3 представлен периферийный резец, у которого ось разрушающего элемента совпадает с осью хвостовика его корпуса.
Перечень позиций:
1. Корпус лопастного бура.
2. Лопасть.
3. Сменный породоразрушающий резец (далее - сменный резец).
4. Разрушающий элемент сменного резца.
5. Пилотный наконечник.
6. Сменные резцы пилотного наконечника.
7. Пружинный элемент.
8. Хвостовик сменного резца.
9. Задняя грань равноширокого паза (далее - паз).
10. Верхняя грань паза.
11. Отверстие для хвостовика сменного резца.
12. Ось хвостовика корпуса сменного резца.
13. Ось разрушающего элемента сменного резца.
14. Периферийная рабочая грань разрушающего элемента.
15. Задняя опорная плоскость корпуса сменного резца.
16. Сменный резец в центральной части лопасти.
α - угол между торцом лопасти, обращенной к забою скважины, и горизонтальной плоскость.
β - угол между осью разрушающего элемента сменного резца и осью его хвостовика.
Лопастной бур состоит из корпуса 1 (Фиг.1), лопасти 2, сменных резцов 3 с разрушающими элементами 4 и хвостовиками сменных резцов 8, на которых смонтированы пружинные элементы 7, пилотного наконечника 5 с несъемными резцами 6. Торец каждой лопасти 2, обращенный к забою скважины, выполнен под углом α к горизонтальной плоскости и имеет равноширокий паз по всей длине лопасти 2, на верхней грани которого 10 выполнены отверстия 11 с осями, лежащими в плоскости перпедикулярной плоскости верхней грани паза 10. Оси 13 разрушающих элементов 4 сменных резцов 3, расположенных на лопасти 2, и оси 12 хвостовиков сменных резцов 8 (см. вырез на Фиг.1) лежат в одной плоскости под углом друг к другу β, равным углу α.
Пружинные элементы 7 удерживают сменные резцы 3 от выпадения из отверстий 11 в лопасти 2. Глубина равноширокого паза на лопасти 2 выполнена с таким условием, чтобы задняя грань 15 (Фиг.2) корпуса сменного резца 3 находилась в контакте с задней гранью паза 9. Это исключит возможность проворачивания сменного резца 3 вокруг собственной оси в процессе работы лопастного бура.
Равенство углов α и β является непременным условием для данного технического решения, т.к. только в этом случае обеспечивается параллельное расположение периферийной рабочей грани 14 разрушающего элемента 4 сменного резца 3 относительно стенки скважины, что обеспечивает высокую работоспособность периферийной рабочей грани 14 разрушающего элемента 4 и увеличивает ресурс лопастного бура. При неравенстве углов α и β ось 12 хвостовика 8 сменного резца 3 совпадает с осью 13 разрушающего элемента 4 сменного резца 3, а периферийная рабочая грань 14 разрушающего элемента 4 будет контактировать со стенкой скважины практически в одной точке (Фиг.3). В результате при бурении пород средней и выше средней крепости произойдет скол этой части периферийной рабочей грани 14, либо ее быстрый износ и, как следствие, значительная потеря диаметра бура и снятие его с работы.
Существенным преимуществом данной конструкции лопастного бура является возможность замены периферийного резца 3, подверженного более интенсивному износу периферийной рабочей грани 14 разрушающего элемента 4 сменного резца 3, выполняющий большую объемную работу по разрушению забоя и формированию стенки скважины, на резец 16, установленный в центральной части лопасти, подверженный гораздо меньшему износу.
Таким образом, предложенное техническое решение полезной модели - лопастной бур, является наиболее рациональным как с точки зрения упрощения конструкции, так и с точки зрения увеличения рабочего ресурса породоразрушающего инструмента и снижения стоимости буровых работ при проходке скважин в горных породах средней крепости и крепких по сравнению с известными аналогами, что способствует расширению области применения данного бура.
Источники информации.
1. Авторское свидетельство РФ №378618. Кл. Е21В  9/06.
2. Авторское свидетельство РФ №1458546. Кл. Е21В 10/46.