Буровая коронка

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскнкСоцналнстнческнкРеспублик Ъ(61) Дополнительное к авт. свид-ву- (22) Заявлено 19,04 79 (21)2768729/22-03 с присоединением заявки Мо(51) М. Кл.з Е 21 В 10/52 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) БУРОВАЯ КОРОНКА Мф,Г 1 ф Ио 1 гк)2 о 10 ,1 гд г /; 10 о . агсэ 1 иагоо (тоа)2 0 гоЮ 4(-руга - ри"с ирьаМ нГо ЪОЩие коорди- направилиндриче аты с ось д,г) Изобретение относится к горному делу, а именно к буровым коронкам для ударно-вращательного бурения.Известна бурова коронка, содержащая корпус, иэносостойкие вставки с породораэрушающими кромками, ориентированными по кривой линии д 11,Недостаток известной коронки заключается в том, что она не обеспечивает при бурении равномерного распределения энергии осевого удара и момента вращения бурового механизма по площади забоя скважины, что ведет к потерям энергии и снижению скорости бурения.Цель изобретения - повышение механической скорости бурения путем равномерного распределения энергии осевого усилия и момента вращения по площади забоя.Указанная цель достигается тем, что Форма кривой линии описывается следующим уравнениемг ленной по оси коронки, град, м соответственно 1 гк Радиус коронки мт "о - расстояние от оси коронки до вставки, м; И - момент вращения бурового механизма, кгм;9 - угол поворота коронки послекаждого удара, град 30, - осевое усилие бурового механизма, кг.На фиг. 1 показан осевой разрезбуровой коронки; на Фиг, 2 - торец 20 бУровой коронки со сплошными криволинейными вставками; на Фиг. 3 - торец буровой коронки с криволинейнымивставками, размещенными вдоль линийпредложенной кривизны.Буровая коронка состоит иэ корпуса 1 и твердосплавных вставок 2, запрессованных в корпус 1 коронки. Каждая вставка 2 имеет постоянное поперечное сечение режущей кромки 3 скриволинейной средней линией 4, опреф деляемой предлагаемой зависимостью.(2) осевое ния бу ниваемй цесс р тому. з ния"о - раблгк - радМ - моха е азличные вариронок с кривопредлагаемой инейныривизны; мес В коронке имеются также водяные каналы 5.Для доказательства необходимости предлагаемой формы средней линии 4 составим дифференциальное уравнение, соответствующее равенству элементов удельных сил, действующих на элемент площадки 4 Б сектора забоя с углом , с одной стороны, и удельных сил, действующих вдоль элемента дуги дсредней линии 4, .расположенного внутри элемента площади д 5, с другой стороны ф С,. аж(Рььйы)фдм где 0 - осевое усилие удара коронки по забою, кг;15 (О,г) - цилиндрические координаты с осью Е, направленной по оси коронки, град, м соответственно; 9 - угол поворота коронки послекаждого удара, град; р - давление, создаваемое на забое моментом вращения бурового механизма; ссопьсФО - параметр, зависящий от формы поперечного сечения режу- щей кромки 3, от глубины ее внедрения в породу.и определяющий площадь контакта режущей кромки с забоем 30 скважины. За отсутствием необходимости структуране раскрывается. ДО(=- угол наклона касатель 61гд 8ной к средней линии 4 40в точке (Ю, 1),Из (1) с учетом обозначений по- лучим ударно-вращательном бурении усилие удара и момент враще свого механизма вносят срав е между собой вклады в прозрушения горной породы, а ададимся законами распределе Ы ,С: Мщ рйЛРЯУло вставок в коронке;сстояние от оси коронкижайшей точки вставки,иус коронки, м;мент вращения буровогонизма, кгм. С учетом (3) выражение (2) имеет видВО= 1ъ"г-Гфсф (4) где М) 3 МУ " к. -о1= ; С=.Щ -оРешение (1), обеспечивающее минимум длины твердосплавной вставки (с целью экономии твердого сплава), имеет видк о 1 гк)АМо)- Ф-О(1 Ъ(ь.)ь/ны.4-и ч. а"М 1(1 го) а (1 Гк)Следует иметь в виду, что -уравнение (1) при гО несправедливо, так как при сФО, ДЬЕГ О(l), а с 4- О ( ), Поэтому (5) справедлива при 1"о больших некоторой величины. Практические расчеты показывают, что 1"о должно быть больше 0,3 гк, Делать р еще меньшим нет смысла, так как центральная часть забоя, как правило, разрушается скалыванием даже при отсутст-. вии резцов на оси коронки. Поэтому в центре коронки может быть использована небольшая прямолинейная вставка, Кроме того, (5) справедливо только при а 1. Таким образом, (5) имеет г.аничения а си,ори (7) Первое ограничение показывает, что конкретная форма средней линии вставок должна рассчитываться с учетом технических характеристик бурового механизма (момента вращения М, осевого усилия , угла поворота коронки после каждого удара Ч и величин Го и 1 ) или же величиныО и М должны в процессе бурения регулйроваться таким образом, чтобы обеспечивалось соответствие д формуле (5), где- переменный ийдекс.В таблице приведены координаты точек средней линии вставок, выполненных в соответствии с предлагаемой зависимостью (5) для трех коронок (индексы 1, 2, 3):. 77,5 50,3 14,2 ЭММ + ЬЪ Ок) ЭИДЖге 1 г ЮЮ " уравнениемгЮ агсчюОЪ ИеточнипРинятые во вн1 Авторско 5. В 626199,кл тизе . ССР ототип) где (Ч,еские кооросью Х, напцилинд динаты вдоль линии предлагаемой кривизны таким, образом, что промежутки в сплошные вставки (фиг, 2) и разделенные (фиг, 3), которые размещены одной, линии перекрываются вставками следующей длины. Все вставки должны 5 быть обращены вогнутостью в сторону вращения коронки.Бурение коронкой осуществляется. следующим образом.Ударом бурового механизма в нап равлении забоя и одновременным вращением коронки на уголрежущая ,кромка 3 вставки 2 .внедряется в породу, осуществляя ее разрушение сжатием и скалыванием. Затем буровой механизм отводит коронку от забоя и снова наносит удар по забою с одновременным поворотом коронки на угол У .Оценим приближенно увеличение скорости бурения Чт при использовании вставок со среднейлинией предлагаемой кривизны в сравнении со скоростью бурения У известной коронкой.Длина вставок от О, до О, 5 Г к примерно одинакова и равна 0,5формула изобретенияБуровая коронка, содержащая корпус, износостойкие вставки с породор 1 зрушающими кромками, ориентирован О ными по кривой линии, о т л и ч .а ющ а я с я тем, что, с целью повьааения механической скорости бурения путем равномерного распределения энергии осевого усилия и момента .вращения по площади забоя, форма кривой линии описывается следующим,Длина вставок от 0,5 гк до тк . у предлагаемой вставки 1,16" измерена графически по координатам 9 у/) из таблицы, а у известной не более 0,65 . Соотношение полезно распределенной по площади забоя энергии у предлагаемой Л и известной Лкоронок равноф ЦВФ 5+Ю ОЬО,б ОЯ+Щ Чб3,98= С,6Таким образом, у известной коронки 63 энергии распределяется не по назначению, из которой на потери уйдет половина, т.е. 31,5. Будем считать, что сбррость бурения нь Пропорциональна .1 А , тогда Ч ЧрА/ т 1,147, т.е. скорость бурения предлагаемой коронкой возрастает на 14,7. Для взрывания 1 млн. т пород средней крепости требуется пробурить 40000 п. м скважин при стоимости 1 п. м пород средней крепости 2 руб. Тогда за год экономический эффект. составляет 11,7 тыс. руб/1 млн.т. равленной по оси короКки, град, м соответственно;бс - Радиус коронки, м;- расстдяние от оси коронки до вставки, м; М в . момент вращения бурового механизма, кгм;- угол поворота коронки после каждого удара, град Я- осевое усилие бурового механизма, кг.ки информации,имание при экспере свидетельство С1 С 13/02,1976 (пр947383 Рог.2 Фиг.5 Составитель Ю. Палашеедактор Л. Горбунова Техред М. ГергельИуска Коррек ж 623ого комитета СС ний и открытийРаушская наб.,аэ 5567/49 Тира ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 113035, Москва, Ж, Подписно