БУРОВАЯ КОРОНКА

Полезная модель относится к пневмоударному буровому инструменту и предназначена для бурения многолетнемерзлых осадочных пород с очисткой забоя сжатым воздухом.
Известна буровая коронка, содержащая цельный корпус из хвостовой и торцевой частей. Причем торцевая часть армирована твердосплавными вставками (а.с. СССР 1227799, кл. Е21В 10/36, 1986 г.).
При бурении происходит более быстрый износ периферийных твердосплавных вставок. После чего с еще работоспособными твердосплавными вставками в центральной части корпуса коронка приходит в негодность в целом. Особенно экономически невыгодной такая конструкция становится при больших диаметрах коронок.
Близкими по технической сущности к заявленному изобретению являются твердосплавные буровые коронки по ГОСТ 11108-70 типа М6, СМ5, СА6 и коронки СМ9 (СКБ «Геотехника»). Недостатком вышеприведенных конструкций коронок является их одноразовое использование, низкий ресурс, низкие скорости бурения. При бурении с очисткой забоя воздухом вследствие воздействия температурного нагрева, вибраций, осевых нагрузок, вращательного момента происходит быстрый износ твердых вставок, секторов матрицы корпуса. Причем износ секторов матрицы происходит быстрее и приходится выбраковывать коронку с еще работоспособным корпусом. Коронка восстановлению не подлежит и обладает низким ресурсом. Прочностные характеристики, применяемые материалы в конструкции не позволяют при бурении вечномерзлых толщ с очисткой забоя воздухом при частом чередовании твердых и мягких пород применять форсированные режимы, вследствие чего обеспечиваются невысокие скорости бурения. Большой расход коронок вследствие малого ресурса и низких скоростей увеличивает стоимость одного погонного метра скважин и в целом снижает эффективность бурения.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является буровая коронка, содержащая съемное кольцо и цельный корпус из хвостовой и торцевой частей, причем съемное кольцо и торцевая часть армированы твердосплавными вставками. Со стороны торцевой части на корпус коронки навинчено съемное кольцо (а.с. СССР 334371, кл. Е21С 13/02, 1972 г.).
В зоне резьбового соединения нет твердосплавных вставок, поэтому разрушение забоя скважины под резьбой затруднено. Кроме того, происходит заштыбовывание резьбового соединения и возникают проблемы с развинчиванием съемного кольца при его замене. При износе твердосплавных вставок в торцевой части весь корпус коронки приходит в негодность.
Полезная модель решает задачу повышения эффективности бурения скважин большого диаметра путем увеличения срока службы буровой коронки.
Техническим результатом является увеличение срока службы буровой коронки за счет простоты и удобства в использовании устройства, позволяющее эффективно и с минимальными затратами производить работы по его восстановлению.
Указанный технический результат достигается тем, что буровая коронка содержит корпус коронки и сектора матрицы, армированные твердосплавным резцами, причем корпус коронки выполнен с резьбовым соединением для присоединения к колонковой трубе, сектора матрицы установлены и закреплены на торцевом пояске корпуса коронки с помощью сварки, а корпус коронки имеет длину, позволяющую производить несколько операций восстановления коронки.
Сущность поясняется чертежами общего вида фиг. 1 и фиг. 2.
Буровая коронка содержит корпус коронки 1 и сектора матрицы 2, армированные твердосплавным резцами 3, причем корпус коронки 1 имеет длину, позволяющую производить несколько операций восстановления коронки и выполнен с резьбовым соединением для присоединения к колонковой трубе. Сектора матрицы 2 установлены и закреплены на торцевом пояске корпуса коронки 1 с помощью сварки.
Пример конкретной реализации
Буровая коронка имеет следующие отличительные признаки:
1. Коронка имеет сборную конструкцию. Корпус коронки и сектора матрицы выполняется отдельно из стальных трубных заготовок с разными прочностными характеристиками под требуемый диаметр колонковых труб, диаметр бурения, проходимые породы. На корпусе с одной стороны нарезают стандартную или специальную резьбу для присоединения к колонковой трубе. С другой стороны делают проточку-поясок для установки и фиксации с помощью сварки секторов матрицы. Трубную заготовку секторов матрицы изготовляют с внутренней проточкой под поясок корпуса коронки. Сектора армируют твердосплавными резцами, и заготовка секторов разрезается на части. Сектора матрицы устанавливают, фиксируют на корпусе коронки в количестве и на расстоянии в зависимости от диаметра бурения проходимых пород и соединяют на последней стадии изготовления посредством электросварки. Корпус коронки имеет длину, позволяющую производить несколько операций восстановления коронки.
2. Срезая изношенные сектора матрицы, корпус можно использовать неоднократно. Для этого на корпусе снова подготавливают поясок-проточку, на который привариваются новые сектора. Для изготовления корпуса и секторов матрицы применяют материалы с разными характеристиками. При повышении прочности материала корпуса износ наступает значительно позднее секторов матрицы. Имея запас составляющих коронки (корпуса и сектора), восстановление коронок возможно в мастерских и даже в полевых условиях.
3. При неоднократном использовании корпуса и замене секторов матрицы снижаются затраты на изготовление, приобретение коронок, повышается ресурс коронок.
4. Конструкция коронки позволяет осуществлять более прочную пайку твердосплавных вставок в сектора, изменять размеры секторов матрицы, продувочных окон коронки, внутренние и внешние зазоры, количество секторов в коронке их расстановку, армирование секторов различными твердыми сплавами, применять форсированные режимы бурения в зависимости от диаметра бурения, физико-механических свойств пород, горно-геологических условий, что опосредованно позволяет увеличить скорость бурения.
При окончательной сборке конструкции коронки сектора матрицы, армированные твердым сплавом, устанавливаются и закрепляются на торцевом пояске корпуса с помощью сварки. В случае износа секторов и твердосплавных вставок при эксплуатации восстановление коронки производится путем срезания пояска корпуса вместе с секторами на токарном станке, подготовки нового пояска с закреплением на нем новых секторов. Корпус должен иметь длину, позволяющую производить несколько операций восстановления коронки. Это позволяет увеличить срок службы буровой коронки.
Испытания буровой коронки при бурении в мерзлых породах 5-7 категории буримости с очисткой забоя воздухом показали следующие результаты работы в сравнении с работой применяемыми стандартными коронками типа СМ5 и СА6:
1. Ресурс буровой коронки выше до 10-20 раз (при однократном использовании корпуса).
2. Механическая скорость бурения выше до 3-5 раз.
3. Обеспечивается снижение затрат на один погонный метр.
4. Подтверждена универсальность, простота конструкции, технологии изготовления, восстановления буровой коронки.
Такая буровая коронка представляет собой простую и удобную в использовании конструкцию с увеличенным сроком службы и возможностью эффективного с минимальными затратами восстановления.