Породоразрушающая вставка

1Изобретение относится к буровойтехнике, а именно к породоразрушающему,инструменту, и может быть использовано при бурении скважин вусловиях часто перемежающихся мягких и крепких пород.Известна вставка для породораэрушакицего инструмента, состоящаяиз твердосплавного и алмазного слоев, упри этом твердосплавный слойв 8-12 раэ превосходит по твердостиматричный материал, в котором нахо"дятся алмазы Ц .Недостатком этой вставки является низкая эФФективность ее работыв породоразрушающем инструменте прибурении твердых и перемежающихсяпород. Попадая в твердые породы,передний твердосплавный слой вставки как и в предыдущем случае образует с поверхностью породы непрерывный контакт, в результате чего онподвержен аномальному износу. В силутого, что материал матрицы алмазоносного слоя меньше по износостойкости в 8-10 раз твердосплавногослоя, то он подвергается более интенсивному износу, чем в случае,если бы твердосплавный слой защищалего. Как и в первом случае, при бурении в твердых породах вставкабыстро изнашивается и коронка снимается с работы, не исчерпав заложенного в него, ресурса,Наиболее близкой по техническойсущности и достигаемому результату является породоразрушающая вставка, содержащая материал матрицы и алмазы, образующие несколько смежных рабочих слоев с различной концентрацией алмазов 2 .Недостатком известной вставки является низкая производительность при бурении в твердых малоабразивнык породах из-эа значительной контактной поверхности твердосплавного слоя с породой, затрудняющей очистку забоя от шлама и охлаждение рабочих кромок.Цель изобретения - повышение производительности вставки.Цель достигается тем, что в породоразрушающей вставке, состоящей из материала матрицы и алмазов,образующих несколько смежных рабочих слоев с различной концентрацией алмазов, концентрации алмазов передне-. го К и заднего К 5 по ходу вращения рабочих слоев выбраны в соответст 08611 О 5 10 15 20 / 25 30 35 40 45 50 55 вии с соотношением Кп.К = 1,55-1,85а толщина каждого рабочего слоя 1определяется по Формуле0где К - концентрация алмазов вд-ом слое, 7;д, - средний размер алмаэоносГрной гранулы, мм;К - концентрация алмазов в переднем рабочем слое, Е,На Фиг, 1 изображена вставка, общий вид; на фиг, 2 - схема расположения вставок на торце буровой коронки.Вставка 1 состоит иэ трех слоев1 11, 111, концентрация алмазов вкоторых соответственно равна К , К 2,К, а толщина слоев - 1, 12,Может быть и большее количество слоев.Вставка в коронке работает следующим образом,При помощи резьбы, расположеннойна корпусе 2, коронка закреплена вколонковой трубе (не показана), которая посредством привода станкачерез штанги приводится во вращение,Закрепленные поверхностью А в пазах на торце корпуса вставки 1 вступают в контакт с породой поверхностью Б и разрушают ее. В процессе бурения перемежающихся по твердости пород все слои вставки, состоящие из алмазов и матричного материала, принимают активное участие в разрушении породы. Между поверхностями алмаэосодержащих слоев и поверхностью породы создается прерывистый контакт, Вызвано это тем, что поверхность вставки соприкасается с поверхностью породы через выступающие из материала матрицы алмазы, Это вызывает па сравнению с прототипом улучшение условий промывки эа счет возможности прохождения жидкости и частиц шла ма в зазорах между алмазами. Б то же время интенсивность изнашивания слоев вставки в зависимости от концентрации будет различна (при малой концентрации - больше и наоборот). Расположение алмазных слоев предпочтительно в порядке убывания величины концентрации в чих. Первый слой 1, имеющий наибольшую концентрацию и, следовательно, наиболь . шую износостойкость, принимает на/ч 1,м К . Кп 1:1,11:1,451:1,55 10,5 1:1,851:2,1 9,8 7,5 ИПИ Заказ 2206/30 Тираж 564 Подписное Филиал ППП "Патент"г, Ужгород,ул.Проектная, 4 3себя основную нагрузку. В процессе бурения он первым внедряется в породу.Последующие слои пропорционально концентрации имеют меньшую износостойкость и в процессе бурения изнашиваются неодинаково. Быстрее изнашивается последний слой (111), который имеет меньшую концентрацию и, следовательно, низшую износостой кость. Таким образом, вставка в месте контакта с горной породой приобретает форму клина с вершиной, лежащей на сЛое с наибольшей концентрацией. Такая форма износа способствует 1 лучшему удалению частиц разрушенной породы из-под торца инструмента. Кроме этого, насыщенность алмазами всей площадки вставки в месте контакта с породой позволяет избежать негативного явления - повышения коэффициента трения при соприкосновении с твердыми породами.С целью обеспечения оптимальных условий для своевременного удаления 25 частиц разрушенной породы из-под торца коронки без дополнительного ее переиэмельчения концентрация алмазов переднего Кп в данном случае 1 слоя) и заднего КЗ (111 слоя) по ЗО ходу вращения рабочйх слоев выбирается в соответствии с соотношением Кп . К =. 1,55-1,85, а толщина каждого слоя определяется по формулеЕ - " .0 З35В Фигде Ки Кп - концентрация алмазовсоответственно в определяемом и переднемслоях, Е;д - средний размер алмазоносной гранулы, мм,Укаэанное соотношение между слоями обеспечивает получение наиболееоптимального значения обобщенногопоказателя работы коронки, учитываюцего механическую скорость бурения щах и проходку пеВ таблице представлены результа ты сравнительных испытаний,Толщина каждого слоя рассчитывается в зависимости от их концентра-. ции, при этом толщина первого слоя выбирается равной 6 с 1; , что обеспечивает необходимую прочность и работоспособность 1 слоя вставки,Применяя различную концентрацию алмазов в слоях, варьируя зернистостью алмазов и толщиной слоев, а также количеством. вставок можно создать гамму коронок для бурения в различных по абразивности и твердости горных породах.