Спосіб захисту шарошкового долота від спрацювання по діаметру

Винахід відноситься до бурової техніки, а саме - до конструювання і технології виготовлення бурових шарошкових доліт. Збереження стабільності діаметра долота в процесі його роботи - важливе завдання конструкторів і технологів, так як передчасна втрата діаметра, навіть за умови працездатності опор і оснащення шарошок, призведе до передчасного виходу з ладу долота, а іноді й до появи аварійної ситуації у свердловині. Відоме бурове шарошкове долото, спинки лап якого мають циліндричну форму і діаметр та армовані зносостійкими поясками, розміщеними по спіралі з перекриттям на кожній лапі, причому ріжучий армуючий елемент виконаний у вигляді пластини, яка жорстко закріплена в заглибленні лапи (А.с. СССР №130529. Буровое шарошечное долото. Кл. Е21В10/30, опубл. 23.04.87, Б.И. №25). Хоча в процесі буріння таке долото буде мати добрі стабілізуючі параметри, проте воно не захищене від випадання і сколювання армуючих елементів, надмірного нагрівання і структурних перетворень в металі внаслідок постійної взаємодії значних контактних поверхонь долота і стінок свердловини. Відоме також шарошкове долото, в якого лапи, що контактують із циліндричними стінками свердловини, мають пази, які армовані вставними твердосплавними пластинами, наприклад із кабіду-вольфраму (Патент Франції №1.260691. Шарошкове долото, захищене від зносу. Клас по МПК Е21В. Виданий згідно рішення від 4.04.1961). Недоліком такого способу армування є також недостатня міцність кріплення армуючих елементів, що внаслідок вібрацій, систематичних динамічних ударів та тертя об стінки свердловини призведе до їх передчасного спрацювання, сколювання і випадання. Також в процесі роботи передчасному випаданню армуючих елементів, внаслідок нагрівання, сприятиме різний коефіцієнт розширення самої лапи і вставних твердосплавних армуючих елементів. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, є спосіб захисту шарошкового долота від спрацювання по діаметру, який передбачає наплавлення спеціального крупнозернистого твердого сплаву на зовнішню поверхню низу спинки кожної лапи шарошкового долота у його поєднанні із вставними твердосплавними зубками (И.К. Масленников. Буровой инструмент. Справочник. - М.: Недра, 1989, с.139-140 (прототип)). Недоліком такого способу армування є недостатня адгезія наплавленого твердосплавного шару і основного металу лап, що в процесі буріння, внаслідок комплексної дії вібрацій, ударних навантажень і абразивного спрацювання, призведе до появи поверхневих напружень, тріщин і швидкого руйнування наплавленого твердого сплаву. Задачею винаходу є удосконалення способу захисту шарошкового долота від спрацювання по діаметру, який в процесі буріння забезпечить надійну і довготривалу роботу наплавленого твердосплавного шару на лапах долота. При цьому ресурс роботи наплавленого шару буде рівним ресурсу роботи всіх інших елементів долота. Покладена задача вирішується таким чином, що у відомому способі захисту шарошкового долота від спрацювання по діаметру, який включає наплавлення спеціального крупнозернистого твердого сплаву на зовнішню поверхню низу спинки кожної лапи долота у поєднанні із вставними твердосплавними зубками, згідно з винаходом по радіусу низу зовнішньої поверхні кожної лапи долота перед нанесенням наплавочного твердого сплаву додатково просвердлені круглі отвори ,а співвідношення діаметрів отворів під наплавлення d1 та під твердосплавні зубки d2 складає d1/d2=0,7-0,8, а їх глибин - відповідно h1/h2=0,68-0,72. Свердління додаткових круглих отворів під наплавлення по радіусу низу зовнішньої поверхні кожної лапи долота забезпечить ліпше зчеплення наплавленого твердого сплаву та основного металу лапи і його необхідну міцність в процесі буріння. В наплавленому шарі не буде внутрішніх напружень чи тріщин, він буде більш стійким до абразивного та інших видів спрацювань. При цьому ресурс роботи наплавленого шару буде рівним ресурсу роботи всіх інших елементів долота. Запропонований спосіб пояснюється рисунками. На фіг.1 зображено лапу долота до моменту її армування (зміцнення) по діаметру, а на фіг.2 - переріз А-А на фіг.1. В процесі виготовлення долота на кожній лапі до моменту її армування внизу по радіусу свердляться отвори меншого діаметру d1 глибиною h1 під наплавлення, та більшого – d2 глибиною h2 - під запресування твердосплавних зубків. Оптимальні співвідношення діаметрів і глибин отворів на лапі під наплавлення і твердосплавні зубки встановлено експериментальне і оптимізовано в процесі виготовлення і експлуатації доліт типу О-КПВ. Запропонований спосіб захисту шарошкового долота від спрацювання по діаметру буде справедливим для будьякого типорозміру долота, яке працює в міцних абразивних породах.