Бурова коронка

1. Бурова коронка, що містить корпус з алмазоносною матрицею, розділеною промивними пазами на сектори, армовані похило встановленими до торця корпусу і виступними відносно нього ци ліндричними різцями із синтетичних алмазів, який відрізняється тим, що циліндричні різці нахилені до торця матриці таким чином, що діагональна площина, яка проходить через їх взаємно протилежні торці, співпадає з торцевою площиною матриці. 2. Коронка за п.1, яка відрізняється тим, що розмір алмазів у матриці у 8-13 разів перевищує розмір алмазів у різцях. 3. Коронка за п.1, яка відрізняється тим, що розмір алмазів у матриці складає 0,07-0,14 діаметра різця. 4. Коронка за п.1, яка відрізняється тим, що площа контактної поверхні сектора матриці у 1,8-2,4 рази більше сумарної площі контактної поверхні різців у секторі. Корисна модель відноситься до породоруйнівного інструменту, а саме до бурових коронок і може бути використаний при бурінні геологорозвідувальних свердловин. Відома бурова коронка (див. Исаев М.И. Технический прогресе и новые достижения в колонковом бурении. Л., Недра, 1976, с.99, рис.45), що містить корпус з алмазоносною матрицею, розділеною промивними пазами на сектори, армовані похило встановленими до торця корпуса і виступаючими відносно нього циліндричними різцями із синтетичних алмазів. Відома також найбільш близька по технічній суті до пропонованої бурова коронка (див. авт. св.СРСР №1020565, МПКЗ Е21В10/48, опубл.ЗО.05.83, Бюл.№20), що, також як і вищеописана коронка, містить корпус з алмазоносною матрицею, розділеною промивними пазами на сектори, армовані похило встановленими до торця корпуса і виступаючими відносно нього циліндричними різцями із синтетичних алмазів, причому суміжні робочі сектори виконані різної довжини й у кожнім секторі з більшою довжиною різці встановлені з перекриттям b=0,2...0,4d, а в секторі с меншою довжиною - з неперекриттям 1=0,3...0,5d, де d - діаметр різця. Недоліки описаних бурових коронок поляга ють у неможливості забезпечити стабільне передруйнування породи протягом усього періоду роботи інструмента через недостатньо продуману схему розташування різців у матриці і невідпрацьованості вибору розмірів алмазів у матриці, а також площ контактних поверхонь секторів матриці відносно сумарної площі контактної поверхні різців у секторі, що призводить до зниження руйнівної здатності бурової коронки і механічної швидкості буріння. В основу корисної моделі покладено завдання такого удосконалення бурової коронки, при якому за рахунок вибору пропонованого кута нахилу різців, вибору пропонованих розмірів алмазів у матриці і різцях, а також площі контактної поверхні сектора відносно сумарної площі контактної поверхні різців у секторі забезпечується можливість створення зони передруйнування протягом усього періоду роботи інструмента, при цьому виключаються підпали матриці і забезпечується найбільш ефективний винос шламу з зони відпрацьовування і, як наслідок, забезпечується підвищення руйнівної здатності бурової коронки, з одночасним підвищенням механічної швидкості буріння. Поставлене завдання вирішується завдяки тому, що в буровій коронці, що містить корпус з 4403 алмазоносною матрицею, розділеною промивними пазами на сектори, армовані похило встановленими до торця корпуса і виступаючими відносно нього циліндричними різцями із синтетичних алмазів, згідно корисної моделі циліндричні різці нахилені до торця матриці таким чином, що діагональна площина, яка проходить через діаметрально протилежні точки основ циліндра різця і яка ділить його навпіл, співпадає з торцевою площиною матриці, оптимальним при цьому буде, якщо розмір алмазів у матриці складає 0,07 0 0,14 діаметра різця, а площа контактної поверхні сектора матриці в 1,8 2 2,4 разів більше сумарної площі контактної поверхні різців у секторі Причинно-наслідковий зв'язок між пропонованою сукупністю ознак і технічними ефектами, які досягаються при ґі реалізації, полягає в наступному В процесі буріння різці, що виступають над алмазоносною матрицею, створюють у масиві породи, що розбурюється, зону передруйнування, а алмази матриці, працюючи по поперед зруйнованій породі, завершують процес руйнування Частки зруйнованої породи потім за допомогою промивної рідини виносяться на поверхню свердловини Передруйнування породи повинне супроводжувати процес буріння протягом усього періоду роботи інструмента Це можливо повною мірою тоді, коли діагональна площина різців, що проходить через діаметрально протилежні точки основ циліндра різця і яка ділить його навпіл, співпадає з торцевою площиною матриці Якщо основа циліндричного різця з боку частини, що набігає, буде виступати над поверхнею матриці, то в просторі між цією основою і поверхнею матриці буде накопичуватись шлам, що додатково зношує матрицю Основа з боку частини циліндричного різця, що збігає, повинна знаходитися в ТІЛІ матриці так, щоб крайня точка його знаходилася у торцевій площини матриці Якщо ж ця основа циліндричного різця буде виступати над поверхнею матриці, то в просторі частини різця, що збігає, буде накопичуватись шлам, що додатково зношує матрицю Максимальна руйнівна здатність бурової коронки буде забезпечена тоді, коли взаємодія з породою буде здійснюватись усією виступаючою над поверхнею матриці частиною циліндричного різця Якщо розмір алмазів у матриці буде складати менше 0,07 діаметра різця, то алмази матриці не зможуть ефективно завершувати процес руйнування породи, тому що не в змозі зруйнувати великі частки шламу, що утворяться після різців, а вони, у свою чергу, не зможуть проходити в малий зазор між алмазами і матрицею Незруйновані частки шламу будуть накопичуватись у призабійному просторі, додатково зношуючи матрицю При цьому підвищується потужність, затрачувана на руйнування породи, і може виникнути підпал матриці Якщо ж розмір алмазів у матриці буде складати більше 0,14 діаметра різця, то частки шламу будуть значно менше зазору між алмазами і матрицею і будуть цілком виноситися рідиною, що недостатньо для нормального зносу матриці й оголення алмазів матриці Робо та коронки в таких умовах буде малоефективною Оптимальним є співвідношення 0,07 - 0,14 При цьому в породі під різцем утвориться достатня зона передруйнування Шлам невеликих розмірів під торцем матриці знаходиться в незначній КІЛЬКОСТІ, що полегшує роботу алмазам матриці Вони остаточно руйнують поперед зруйновану породу без додаткових на це зусиль і збільшення потужності Як відомо, у залежності від фізикомеханічних властивостей гірської породи ширина борозни руйнування її перевищує ширину зануреної частини різця до 2 разів Якщо перевищення площі контактної поверхні сектора матриці над сумарною площею контактної поверхні різців у секторі буде менше 1,8 разів, то в процесі буріння на вибої свердловини після проходження різців будуть залишатися цілини незруйнованої породи й алмази матричного шару будуть змушені виконувати додаткову роботу по передруйнуванню породи і тільки потім - по руйнуванню Для цього потрібні додаткові витрати потужності і знижується швидкість буріння Якщо перевищення площі контактної поверхні сектора матриці над сумарною площею контактної поверхні різців у секторі буде більше 2,4 разів, то в процесі буріння різці, що вступили в контакт із породою першими, будуть створювати розвинену зону передруйнування РІЗЦІ, ЩО йдуть слідом за ними, будуть проходити повторно по вже поперед зруйнованій зоні і перемелювати частки шламу У цьому випадку витрати енергії на руйнування породи різцями будуть зростати за рахунок участі їх у перемелюванні шламу поперед зруйнованої породи У свою чергу, додатковий шлам, що накопичується в зазорі між алмазами і матрицею також може привести до підпалу коронки При перевищенні площі контактної поверхні сектора матриці над сумарною площею контактної поверхні різців у секторі 1,8 2 2,4 рази відбувається оптимальний процес руйнування породи коронкою На кресленнях проілюстрована пропонована бурова коронка на фіг 1 представлений вид з боку робочого торця, на фіг 2 - перетин А-А на фіг 1 (повернено) у збільшеному масштабі Бурова коронка містить корпус 1 з алмазоносной матрицею 2, розділеною промивними пазами 3 на сектори, армовані похило встановленими до торця корпуса 1 і виступаючими відносно нього циліндричними різцями 4 із синтетичних алмазів, циліндричні різці 4 нахилені на кут до торця матриці 2 таким чином, що діагональна площина, яка проходить через діаметрально протилежні точки основ циліндра різця і яка ділить його навпіл, співпадає з торцевою площиною матриці, оптимальним при цьому буде, якщо розмір алмазів у матриці складає 0,07 0 0,14діаметра різця, а площа контактної поверхні сектора матриці в 1,8 2 2,4 разів більше сумарної площі контактної поверхні різців у секторі Пропонована бурова коронка працює так При бурінні осьове навантаження і крутильний момент передаються на сектори алмазоносноі матриці 2 коронки При цьому циліндричні різці 4, що виступають над алмазоносною матри 4403 цею 2, беруть участь у передруйнуванні породи, створюючи мережумакро і мікротріщин а алмази матриці 2 завершують процес руйнування породи Передруйнування породи супроводжує процес буріння протягом усього періоду роботи інструмента Завдяки оптимальному вибору розміру алмазів у матриці 2 відносно діаметра різців 4 і співвідношення площ контактної поверхні сек 6 тора матриці 2 до сумарної площі контактної поверхні різців 4 частки зруйнованої породи за допомогою промивної рідини виносяться на поверхню свердловини При цьому виключена поява додаткового шламу, що може накопичуватись в зазорі між алмазами і матрицею 2, а значить і можливість підпалів коронки А-А повернуто 10:1 А Фіг. 2 Фіг. 1 Комп ютерна верстка М Клюкін Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького 45 м Київ МСП 03680 Україна ДП Український інститут промислової власності вул Глазунова 1 м Київ-42 01601