Буровое долото
DRILL BIT

Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровым долотам с твердосплавным вооружением.
Известно буровое долото, включающее корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с цилиндрическим хвостовиком и сферической рабочей головкой (см. Масленников И.К. Справочник «Буровой инструмент», М., Недра, 1989, с. 84, рис. 2.1.32а).
К недостаткам данного долота следует отнести низкую проходку и малую скорость бурения.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, включающее корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с хвостовиком и рабочей головкой торообразной формы (см. авт. св-во СССР №1344888, кл. Е21В 10/16, 1987 г.).
Недостатком данного долота является малая эффективность из-за высокой энергоемкости процесса разрушения горных пород буровым инструментом, использующим вставки такой конструкции.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы бурового инструмента путем снижения энергоемкости процесса бурения.
Указанный технический результат достигается тем, что в буровом долоте, включающем корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с хвостовиком и рабочей головкой торообразной формы, согласно изобретению рабочая головка во фронтальной плоскости выполнена в форме усеченного конуса, образованного торообразными кольцами, больший радиус которых увеличивается в направлении от вершины к хвостовику, а меньший радиус их постоянен для всех торообразных колец, при этом рабочая головка вставки выполнена с выемкой, расположенной по оси хвостовика, причем высота выемки не менее высоты рабочей головки, боковая поверхность торообразных колец выполнена с несколькими продольными канавками, при этом продольные канавки расположены симметрично относительно оси хвостовика.
Достижению указанного технического результата способствует также то, что выемка имеет форму параболоида или цилиндра.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен фрагмент бурового долота во фронтальной плоскости; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.
Буровое долото включает корпус 1 с отверстиями 2, в которых закреплены твердосплавные вставки 3 с хвостовиком 4 и рабочей головкой 5 в форме усеченного конуса. Усеченный конус образован несколькими горизонтально расположенными торообразными кольцами 7, больший радиус R которых увеличивается в направлении от вершины вставки к ее хвостовику 4, а меньший радиус r постоянен для всех торообразных колец 7. При этом рабочая головка 5 вставки 3 выполнена с выемкой 6, расположенной по оси хвостовика 4 и имеющей высоту не менее высоты рабочей головки вставки 3. Причем выемка 6 имеет форму цилиндра или форму параболоида, директриса которой совмещена с осью хвостовика 4 вставки 3 (не показано). Боковая поверхность торообразных колец 7 выполнена с несколькими продольными канавками 8, служащими для отвода разрушенной породы из-под рабочей головки 5 вставки 3. Продольные канавки 8 расположены симметрично относительно оси хвостовика 4.
В процессе работы бурового долота торообразные кольца 7, кроме основной функции по разрушению породы, выполняют также, по мере износа рабочей головки 5, функцию концентраторов напряжений. Этому способствует наличие центральной выемки 6, образующей кольцевой концентратор напряжений, способствующий более эффективному разрушению породы. Под действием осевой нагрузки вначале образуются напряженные зоны породы в виде полусферы с радиусом, равным большему радиусу R торообразного кольца 7, а затем - коническая кольцевая полость. По мере увеличения нагрузки под торообразным кольцом начинают образовываться трещины, а затем происходит измельчение породы до порошкового состояния, которая удаляется с забоя через канавки 8, размеры которых выбираются в зависимости от физико-механических свойств разрушаемых пород. После этого происходит новый цикл разрушения.
Таким образом, применение долота с предложенной формой рабочей головки позволяет повысить эффективности его работы.