Бурова коронка

1. Бурова коронка, що містить корпус і закріплену на ньому алмазоносну матрицю, розділену промивними пазами на сектори, армовані зносостійкими циліндричними вставками із синтетичних алмазів, що мають різний діаметр, яка відрізняється тим, що вставки розміщені в центральній частині кожного сектора на колі одного діаметра, а діаметри вставок зменшуються в коловому напрямку від частини сектора, що набігає. 2. Коронка за п. 1, яка відрізняється тим, що площі основ вставок більшого і меншого діаметрів складають, відповідно, 1/35 - 1/130 частин площі поверхні кожного сектора. 3. Коронка за п. 1, яка відрізняється тим, що відстань від крайки вставки, що набігає, до крайки сектора, що набігає, визначається за формулою: Винахід відноситься до породоруйнівного інструмента, а саме до бурових коронок і може бути використаний при бурінні геологорозвідувальних свердловин. Відома алмазна бурова коронка (див. авт.св.СРСР №1417526, МПК4 Е 21В 10/48, 1984г), що містить корпус з алмазоносною матрицею у вигляді кільця, поперечний переріз якого виконано у вигляді клина з опуклими по дузі кола боковими поверхнями, біля вершини якого закріплені зносостійкі вставки у вигляді частини кільця, вісь якого співпадає з віссю матриці, розділеної промивними пазами на сектори. Відома також бурова коронка (див. авт. св. СРСР № 1458547, МІЖ 4 Е21В 10/48, опубл. 15.02.89, Бюл.№ 6), що містить корпус з алмазоносною матрицею, розділеною промивними пазами на сектори, армовані вставками з різними міцністю і концентрацією алмазів на вставках з надтвердого матеріалу, розміщеними на внутрішній і зовнішній поверхні сектора з виходом на робочий торець коронки. Відома також найбільш близька по технічній суті до бурова коронка (див. патент України № 4403 МІЖ 7 Е21В10/48, опубл. 17.01.05), що містить корпус з алмазоносною матрицею, розділеної промивними пазами на сектори, армовані похило встановленими до торця корпуса і виступаючими відносно нього циліндричними різцями із синтетичних алмазів, у якій циліндричні ( 2 ) (13) 80616 (19) UA (11) ni - порядковий номер установлюваної вставки, починаючи від першої. 4. Коронка за п. 1, яка відрізняється тим, що величина виступу кожної вставки відносно поверхні сектора матриці визначається за наступною залежністю: hi = 0, 2 × d i ± 0,1 , де hi - величина виступу вставки над поверхнею матриці, мм; - радіус установлюваної вставки, мм. di C2 d1 1 + n i ± 0,3 2 , де l i - відстань від крайки вставки, що набігає, до крайки сектора, що набігає, мм; d1 - діаметр основи першої вставки, мм; li = 3 80616 4 різці нахилені до торця матриці таким чином, що ефектами, що досягаються при її реалізації, діагональна площина, що проходить через полягає у наступному. діаметрально протилежні точки основ циліндра У процесі буріння вставки, що виступають над різця і що ділить його навпіл, збігається з поверхнею секторів алмазоносної матриці, під торцевою площиною матриці, оптимальним при дією осьового навантаження створюють у цьому буде, якщо розмір алмазів у матриці розбурюваному масиві породи зону складає 0,07...0...0,14 діаметра різця, а площа передруйнування, а алмази, що знаходяться на контактної поверхні сектора матриці в 1,8...2...2,4 поверхні матриці, вже в трохи полегшених умовах разів більша сумарної площі контактної поверхні працюють по передруйнівній породі і завершують різців у секторі. процес руйнування. Частки зруйнованої породи Недоліки описаних бурових коронок полягають потім за допомогою промивної рідини виносяться у великій енергоємності процесу передруйнування на поверхню свердловини. Передруйнування породи упродовж усього періоду роботи породи повинне супроводжувати процес буріння інструмента через недостатньо продуману схему протягом усього періоду роботи інструмента. Це розташування різців у матриці і вибору розмірів можливо повною мірою тоді, коли вставки площ контактних поверхонь секторів матриці діаметра, що збільшується, у напрямку обертання стосовно площі контактної поверхні кожного різця бурової коронки, розміщені в центральній частині в секторі, що приводить до зниження ефективності кожного сектора на одному колі. При роботі руйнівної здатності бурової коронки, що руйн ує, і пропонованої бурової коронки утвориться зниженню механічної швидкості буріння. східчаста форма зони передруйнування породи. В основу винаходу покладено завдання такого Так, вставка більшого діаметра створює зону удосконалення бурової коронки, при якому за передруйнування в породі всередину й у ширину, рахунок розміщення вставок у центральній частині а наступні за нею вставки менших діаметрів кожного сектора на колі одного діаметра зі збільшують зону передруйнування поступально зменшенням діаметрів вставок в коловому всередину масиву породи. Накладання таких напрямку з дотриманням пропонованих процесів передруйнування один на одного параметрів забезпечується можливість зниження дозволяє знизити енергоємність процесу енергоємності процесу передруйнування породи передруйнування породи. Крім того, при роботі упродовж усього періоду роботи інструмента, при пропонованої бурової коронки через зменшення цьому забезпечується найбільш ефективний винос розміру вставок утвориться краплевидна форма шламу з зони відпрацьовування і, як наслідок, потоку промивної рідини під торцем матриці, забезпечується підвищення руйнівної здатності унаслідок чого знижується коефіцієнт тертя часток бурової коронки з одночасним підвищенням шламу при контакті із вставками. Таким чином, механічної швидкості буріння. забезпечуючи створення східчастої зони Означене завдання вирішується завдяки тому, передруйнування за рахунок пропонованого що в буровій коронці, що складається з корпуса і вибору діаметра вставок з одночасним більш закріпленої на ньому алмазоносної матриці, ефективним охолодженням, алмазам, закріпленим розділеної промивними пазами на сектори, на поверхні секторів матриць, залишається тільки армовані зносостійкими циліндричними вставками завершити руйнування ослабленої від впливу із синтетичних алмазів, що мають різний діаметр, вставок породи. Максимальна здатність бурової згідно винаходу вста вки розміщені в центральній коронки, що руйнує, при мінімальних енергетичних частині кожного сектора на колі одного діаметра, а витратах буде забезпечена при дотриманні діаметри вставок зменшуються в коловому додаткових умов відповідно до пп. 2-4 формули, напрямку, при цьому площі основ вставок оскільки вони спрямовані на оптимальний вибір більшого і меншого діаметрів складають, співвідношення розмірів зони передруйнування і відповідно, 1/35 - 1/130 частин площі поверхні зони контакту алмазоносної матриці з породою. кожного сектора; При цьому шлам під торцем матриці буде відстань крайки вставки, що набігає, від крайки невеликих розмірів і в незначній кількості, що сектора, що набігає, визначається по формулі: полегшує роботу алмазам матриці. Вони остаточно руйнують попередньо зруйновану 2 d 1 + ni породу без додаткових на це зусиль і збільшення li = 1 ± 0,3 , 2 потужності. де: li - відстань крайки вставки, що набігає, від На кресленнях проілюстрована пропонована крайки сектора, що набігає, мм; бурова коронка: на фіг. 1 представлений вид з d1 - діаметр основи першої вставки, мм; боку робочого торця, на фіг. 2 - перетин А-А на ni - порядковий номер установлюваної фіг. 1 (повернено) у збільшеному масштабі. вставки, починаючи від першої; величина Бурова коронка містить корпус 1 з виступання кожної вставки відносно поверхні алмазоносною матрицею 2, розділеною сектора матриці визначається по наступній промивними пазами 3 на сектори, армовані залежності: циліндричними вставками 4, що мають різний hi = 0,2 × di ± 0,1, діаметр, при цьому вставки 4 розміщені в де: hi - величина виступання вставки над центральній частині кожного сектора на колі поверхнею матриці, мм; одного діаметра, а діаметри d1 вставок 4 di - радіус установлюваної вставки, мм. зменшуються в коловому напрямку від частини Причинно-наслідковий зв'язок між сектора, що набігає, площі основ вставок 4 пропонованою сукупністю ознак і технічними більшого і меншого діаметрів складають, ( ) 5 80616 6 відповідно 1/35 - 1/130 частини площі поверхні недостатній, то частки шламу будуть кожного сектора; відстань крайки вставки 4, що ущільнюватися в ньому і зі зростаючим зусиллям набігає, від крайки сектора, що набігає, впливати на матрицю 2, катастрофічне зношуючи визначається по формулі: її. При невиправданому збільшенні цього зазору частки шламу будуть вимиватися з нього без 2 d 1 + ni необхідного впливу на матрицю 2, тому матриця 2 li = 1 ± 0,3 2 буде зношуватися недостатньо, що приведе до де: li - відстань крайки вставки 4, що набігає, слабкого оголення алмазів, що знаходяться в ній, і від крайки сектора, що набігає, мм; недостатньої їхньої участі в остаточному di - діаметр основи першої вставки 4, мм; руйнуванні породи. ni - порядковий номер установлюваної вставки При виконанні пропонованого співвідношення 4, починаючи від першої; величина виступання забезпечується така оптимальна величина кожної вставки 4 відносно поверхні сектора згаданого зазору, при якому знос матриці 2 на соті матриці 2 визначається по наступній залежності: частки відсотка випереджає знос вставок 4. hi = 0,2 × di ± 0,1 де: hi - величина виступання вставки 4 над поверхнею матриці 2, мм; di - радіус установлюваної вставки 4, мм. Пропонована бурова коронка працює в такий спосіб. При бурінні осьове навантаження і крутний момент передаються на сектори алмазоносної матриці 2 коронки і через неї на вставки 4. Зносостійкі циліндричні вставки 4, що виступають над алмазоносною матрицею 2, беруть участь у предруйнуванні породи, створюючи мережу макро і мікротріщин, а алмази матриці 2 безпосередньо завершують процес руйнування породи. Передруйнування породи супроводжується малими витратами потужності за рахунок утворення східчастої форми зони передруйнування протягом усього періоду роботи інструмента. Завдяки оптимальному виборові згаданих параметрів частки зруйнованої породи за допомогою промивної рідини виносяться на поверхню свердловини, тому виключається поява додаткового шламу, що може накопичуватися в зазорі між алмазами і матрицею 2, а значить, і можливість підпалин коронки. При виборі співвідношення площ основ вставок 4 більшого і меншого діаметрів більш 1/35 ширина зони передруйнування породи під коронкою буде перевищувати ширину зони контакту матриці 2 з породою, тобто енергія, що йде на руйнування породи буде витрачатися на непотрібне передруйнування стінок свердловини і керна. При виході за межі згаданого співвідношення більше, ніж 1/130 зона передруйнування породи не буде збільшуватися вшир, а буде локалізуватися безпосередньо під торцем матриці 2 коронки, збільшуючи її тільки всередину, тому що будуть потрібні додаткові витрати потужності на руйнування породи по ширині вибою свердловини. Вибір відстані крайки вставки 4, що набігає, від крайки сектора, що набігає, обумовленого пропонованою формулою, продиктований вибором, кожної наступної відстані між вставками 4 більшою, ніж попередня в напрямку обертання коронки, що обумовлено стабілізацією вимивання часток шламу і виключення їх скупчення під торцем матриці 2 без додаткових витрат потужності на їхнє передрібнювання з одночасним виключенням підпалин. Вибір величини виступання вставок 4 обумовлений створенням оптимального зазору для проходження шламу між поверхнею матриці 2 і поверхнею вибою свердловини. Якщо цей зазор ( )