RU172866U1

RU172866U1 - Drill head for horizontal directional drilling

Info

Publication number: RU172866U1
Application number: RU2017117100U
Authority: RU
Inventors: Владимир Вадимович Калинин; Олег Владимирович Калинин; Николай Павлович Чухряев; Станислав Альбертович Рычков
Original assignee: Владимир Вадимович Калинин; Николай Павлович Чухряев
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2017-07-28

Abstract

Полезная модель относится к горному делу, а именно к буровым головкам (БГ) для горизонтально-направленного бурения (ГНБ) крепких, преимущественно абразивных пород. БГ для ГНБ содержит основание (О) 1 с дробящей поверхностью (ДП) 2, оснащенное породоразрушающими вставками (ПВ) 3, и связанный с ним ложкообразный корпус 4 с криволинейной наружной поверхностью КНП 5, выполненной под углом наружу в радиальном направлении относительно О 1 и охватывающей переднюю дугообразную торцевую поверхность (ПДТП) 7, проходящую по дуге от 30 до 180°, оснащенную центральными ПВ 8 и периферийными ПВ 9, причем периферийные ПВ 9 имеют режущую кромку (РК) 10 с шириной резания, равной ширине резания центральных ПВ 8, и установлены передними гранями 11 навстречу друг другу, а задними гранями 12 параллельно передней торцевой поверхности 7 и закреплены в полузакрытых наклонных пазах (ПНП) 13 с обнажением опорных граней 14, а центральные ПВ 8 выполнены с прерывистым армированием, из режущих алмазно-твердосплавных пластин, размещенных двумя рядами и расположенных, соответственно, вдоль большой 15 и малой (МС) 16 сторон ПДТП 7, с опережением периферийных ПВ 9 к торцевой поверхности забоя, управляющую поверхность 17, выполненную с наклоном от ПДТП 7 в сторону О 1 и содержащую ведущую 18, оснащенную ПВ 19 и ведомую 20 боковые поверхности, и размещенную между ними внутреннюю вогнутую конусообразную поверхность (ВКП) 21, выполненную с наклоном от ПДТП 7 и сужающуюся в направлении ДП 2 О 1, выполненную из начальной секции (НС) 22, охватывающей ПДТП 7 по МС 16 и связанной с ней с образованием ребра сопряжения (РС) 23, конечной секции (КС) 24, выходящей на ДП 2 O 1, промывочные сопла 25. При этом на PC 23 НС 22 и КС 24 внутренней ВКП 21, от ведущей 18 до ведомой 20 боковых поверхностей, дискретно размещены твердосплавные вставки 26 с клиновидной рабочей поверхностью, ориентированные режущими кромками 27 вдоль PC 23. Выполнение БГ для ГНБ вышеуказанным способом позволяет повысить эффективность ГНБ скважин в абразивных породах повышенной крепости. 2 ил.The utility model relates to mining, namely to drill heads (BG) for horizontal directional drilling (HDD) of strong, mainly abrasive rocks. BG for HDD includes a base (O) 1 with a crushing surface (DP) 2, equipped with rock cutting inserts (PV) 3, and a spoon-shaped casing 4 connected with it with a curved outer surface of KNP 5, made at an outward angle in the radial direction relative to O 1 and covering the front arcuate end surface (PDTP) 7, passing along an arc from 30 to 180 °, equipped with a central MF 8 and peripheral MF 9, and the peripheral MF 9 have a cutting edge (PK) 10 with a cutting width equal to the cutting width of the central MF 8, and installed front with their faces 11 facing each other, and with their rear faces 12 parallel to the front end surface 7 and secured in half-closed inclined grooves (PNP) 13 with the exposure of the support faces 14, and the central PV 8 is made with intermittent reinforcement, of cutting diamond carbide inserts placed by two in rows and located, respectively, along the big 15 and small (MS) 16 sides of the PDTP 7, ahead of the peripheral PV 9 to the end face of the face, the control surface 17, made with an inclination from the PDTP 7 to the side O 1 and containing the lead 18, equipped the connected PV 19 and the driven 20 side surfaces, and the inner concave conical surface (VKP) 21 placed between them, made with an inclination from the PDTP 7 and tapering in the direction of the DP 2 O 1, made from the initial section (NS) 22, covering the PDTP 7 MS 16 and associated with the formation of the rib pair (RS) 23, the final section (KS) 24, going to DP 2 O 1, washing nozzle 25. Moreover, on PC 23 NS 22 and KS 24 internal VKP 21, from the leading 18 to the driven 20 side surfaces, carbide inserts 26 with a wedge-shaped working surface are discretely placed yu-oriented cutting edge 27 along the PC 23. BG Execution for HDD above method improves the efficiency of the HDD boreholes in abrasive rocks elevated fortress. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к горному делу, а именно к буровым головкам для горизонтально-направленного бурения крепких, преимущественно абразивных, пород.The utility model relates to mining, namely to drill heads for horizontally directed drilling of strong, mainly abrasive, rocks.

Известна буровая головка для горизонтально-направленного бурения, содержащая основание с дробящей поверхностью, оснащенное породоразрушающими вставками, и связанный с ним ложкообразный корпус с криволинейной наружной поверхностью, выполненной под углом наружу в радиальном направлении относительно основания и охватывающей переднюю дугообразную торцевую поверхность, проходящую по дуге от 30 до 180°, оснащенную периферийными вставками и двумя рядами центральных породоразрушающих вставок с прерывистым армированием, расположенных, соответственно, вдоль большой и малой сторон передней дугообразной торцевой поверхности, управляющую поверхность, выполненную с наклоном от передней торцевой поверхности в сторону основания и содержащую ведущую, оснащенную породоразрушающими вставками и ведомую боковые поверхности, и размещенную между ними внутреннюю вогнутую конусообразную поверхность, выполненную с наклоном от передней дугообразной торцевой поверхности и сужающуюся в направлении дробящей поверхности основания, промывочные сопла (Патент US №6789635, МПК Е21В 7/08, 14.09.2014).Known drill head for horizontal directional drilling, containing a base with a crushing surface, equipped with rock cutting inserts, and associated spoon-shaped body with a curved outer surface, made at an angle outward in the radial direction relative to the base and covering the front arcuate end surface passing along an arc from 30 to 180 °, equipped with peripheral inserts and two rows of central rock cutting inserts with intermittent reinforcement, located respectively Naturally, along the large and small sides of the front arcuate end surface, a control surface made with an inclination from the front end surface to the base side and containing a lead equipped with rock cutting inserts and driven side surfaces, and an internal concave conical surface arranged between them made with an inclination from front arcuate end surface and tapering in the direction of the crushing surface of the base, flushing nozzles (US Patent No. 6789635, IPC ЕВВ 7/08, 09/14/2014).

Недостаток данного технического решения заключается в низкой эффективности бурения пород повышенной крепости из-за того, что и периферийные, и центральные породоразрушающие вставки выполнены из твердосплавных элементов (штырей), рациональная область применения которых при бурении резанием ограничивается породами средней крепости, поэтому бурение пород повышенной крепости будет осложнено вследствие преждевременного износа породоразрушающих вставок, снижения скорости бурения и производительности. При этом, с целью интенсификации процесса резания пород данной буровой головкой, предусмотрено дополнительно приложение ударной нагрузки, что существенно увеличивает стоимость бурения (стоимость ударных механизмов, дополнительной энергии и т.п.).The disadvantage of this technical solution is the low efficiency of drilling rocks of increased strength due to the fact that both peripheral and central rock cutting inserts are made of carbide elements (pins), the rational scope of which when drilling by cutting is limited to rocks of medium strength, therefore, drilling of rocks of increased strength It will be complicated due to premature wear of rock cutting inserts, reduced drilling speed and productivity. At the same time, in order to intensify the process of cutting rocks with a given drill head, an additional application of shock load is provided, which significantly increases the cost of drilling (the cost of shock mechanisms, additional energy, etc.).

Наиболее близким техническим решением является буровая головка для горизонтально-направленного бурения, содержащая основание с дробящей поверхностью, размещенной эксцентрично продольной оси буровой головки, оснащенное породоразрушающими вставками, и связанный с ним ложкообразный корпус с криволинейной наружной поверхностью, оснащенной породоразрушающими вставками, выполненной под углом наружу в радиальном направлении относительно основания и охватывающей переднюю дугообразную торцевую поверхность, проходящую по дуге от 30 до 180°, оснащенную центральными и периферийными породоразрушающими вставками, причем периферийные породоразрушающие вставки имеют режущую кромку с шириной резания, равной ширине резания центральных породоразрушающих вставок, и установлены передними гранями навстречу друг другу, а задними гранями параллельно передней торцевой поверхности, и закреплены в полузакрытых наклонных пазах с обнажением опорных граней, а центральные породоразрушающие вставки выполнены с прерывистым армированием, из режущих алмазно-твердосплавных пластин, размещенных двумя рядами и расположенных, соответственно, вдоль большой и малой сторон передней дугообразной торцевой поверхности, с опережением периферийных породоразрушающих вставок к торцевой поверхности забоя, управляющую поверхность, выполненную с наклоном от передней торцевой поверхности в сторону основания и содержащую ведущую, оснащенную породоразрушающими вставками и ведомую боковые поверхности, и размещенную между ними внутреннюю вогнутую конусообразную поверхность, выполненную с наклоном от передней дугообразной торцевой поверхности и сужающуюся в направлении дробящей поверхности основания, выполненную из начальной секции, охватывающей переднюю дугообразную торцевую поверхность по малой стороне, и связанной с ней с образованием ребра сопряжения конечной секции, выходящей на дробящую поверхность основания, промывочные сопла (Патент РФ №170442, МПК Е21В 7/08, 2017, Бюл. №12). Данная буровая головка за счет выполнения центральных породоразрушающих вставок из режущих алмазно-твердосплавных пластин, обладающих значительной износостойкостью, будет обеспечивать заданные скорости бурения в крепких, преимущественно малоабразивных, породах. При этом наличие ребра сопряжения на внутренней вогнутой конусообразной поверхности, между начальной и конечной секциями, позволяет дополнительно разрушать керн породы перед его выходом на дробящую поверхность основания.The closest technical solution is a drill head for horizontal directional drilling, containing a base with a crushing surface placed eccentrically to the longitudinal axis of the drill head, equipped with rock cutting inserts, and a spoon-shaped body with a curved outer surface equipped with rock cutting inserts made at an angle outward in radial direction relative to the base and covering the front arcuate end surface passing along an arc from 30 to 180 °, equipped with central and peripheral rock cutting inserts, and the peripheral rock cutting inserts have a cutting edge with a cutting width equal to the cutting width of the central rock cutting inserts, and are set with front faces facing each other, and with rear faces parallel to the front end surface, and are fixed in half-closed inclined grooves with exposure of supporting faces, and the central rock-cutting inserts are made with intermittent reinforcement, from cutting diamond carbide inserts, two rows and located, respectively, along the large and small sides of the front arcuate end surface, ahead of the peripheral rock cutting inserts to the end surface of the face, a control surface made with an inclination from the front end surface to the base side and containing a lead equipped with rock cutting inserts and driven lateral surfaces, and an internal concave conical surface located between them, made with an inclination from the front arcuate end face surface and tapering in the direction of the crushing surface of the base, made of the initial section, covering the front arcuate end surface on the small side, and connected with it to form a rib of conjugation of the final section facing the crushing surface of the base, washing nozzles (RF Patent No. 170442, IPC E21B 7/08, 2017, Bull. No. 12). This drill head due to the implementation of the Central rock-cutting inserts of cutting diamond carbide inserts with significant wear resistance, will provide the specified drilling speed in strong, mostly low abrasive rocks. Moreover, the presence of the mating rib on the inner concave conical surface, between the initial and final sections, allows you to further destroy the core of the rock before it reaches the crushing surface of the base.

Недостаток данного технического решения заключается в низкой эффективности бурения абразивных пород повышенной крепости из-за того, что, не смотря на сохранение режущих свойств центральных породоразрушающих вставок, не защищенное ребро сопряжения на внутренней вогнутой конусообразной поверхности будет подвергаться интенсивному абразивному износу. Появление площадки затупления на ребре сопряжения будет способствовать росту энергоемкости процесса разрушения керна, из-за необходимости увеличения удельных давлений, за счет увеличения осевого усилия подачи, что нерационально, т.к. будет приводить к искривлению головной части снаряда и, как следствие, к интенсивному износу породоразрушающих вставок и ухудшению управляемости буровой головки.The disadvantage of this technical solution is the low efficiency of drilling abrasive rocks of increased strength due to the fact that, despite the preservation of the cutting properties of the central rock cutting inserts, the unprotected mating rib on the internal concave conical surface will undergo intensive abrasive wear. The appearance of a blunting pad on the mating rib will increase the energy intensity of the core fracture process, due to the need to increase specific pressures, by increasing the axial feed force, which is irrational, because will lead to a curvature of the head of the projectile and, as a result, to intensive wear of rock-cutting inserts and a deterioration in the controllability of the drill head.

Полезная модель направлена на повышение эффективности бурения абразивных пород повышенной крепости, которая достигается за счет того, что в буровой головке для горизонтально-направленного бурения, содержащей основание с дробящей поверхностью, размещенной эксцентрично продольной оси буровой головки, оснащенное породоразрушающими вставками, и связанный с ним ложкообразный корпус с криволинейной наружной поверхностью, оснащенной породоразрушающими вставками, выполненной под углом наружу в радиальном направлении относительно основания и охватывающей переднюю дугообразную торцевую поверхность, проходящую по дуге от 30 до 180°, оснащенную центральными и периферийными породоразрушающими вставками, причем периферийные породоразрушающие вставки имеют режущую кромку с шириной резания, равной ширине резания центральных породоразрушающих вставок, и установлены передними гранями навстречу друг другу, а задними гранями параллельно передней торцевой поверхности, и закреплены в полузакрытых наклонных пазах с обнажением опорных граней, а центральные породоразрушающие вставки выполнены с прерывистым армированием, из режущих алмазно-твердосплавных пластин, размещенных двумя рядами и расположенных, соответственно, вдоль большой и малой сторон передней дугообразной торцевой поверхности, с опережением периферийных породоразрушающих вставок к торцевой поверхности забоя, управляющую поверхность, выполненную с наклоном от передней торцевой поверхности в сторону основания и содержащую ведущую, оснащенную породоразрушающими вставками и ведомую боковые поверхности, и размещенную между ними внутреннюю вогнутую конусообразную поверхность, выполненную с наклоном от передней дугообразной торцевой поверхности и сужающуюся в направлении дробящей поверхности основания, выполненную из начальной секции, охватывающей переднюю дугообразную торцевую поверхность по малой стороне, и связанной с ней с образованием ребра сопряжения конечной секции, выходящей на дробящую поверхность основания, промывочные сопла, на ребре сопряжения начальной секции и конечной секций внутренней вогнутой конусообразной поверхности, от ведущей до ведомой боковых поверхностей, дискретно размещены твердосплавные вставки с клиновидной рабочей поверхностью, ориентированные режущими кромками вдоль ребра сопряжения.The utility model is aimed at increasing the efficiency of drilling abrasive rocks of increased strength, which is achieved due to the fact that in the drill head for horizontal directional drilling, containing a base with a crushing surface, placed eccentrically to the longitudinal axis of the drill head, equipped with rock cutting inserts, and associated spoon-shaped case with a curved outer surface equipped with rock cutting inserts, made at an angle outward in the radial direction relative to the base and covering the front arcuate end surface, passing along an arc from 30 to 180 °, equipped with central and peripheral rock cutting inserts, and the peripheral rock cutting inserts have a cutting edge with a cutting width equal to the cutting width of the central rock cutting inserts, and are set with front faces facing each other, and the posterior faces parallel to the front end surface, and are fixed in half-closed inclined grooves with the exposure of the support faces, and the central rock-cutting inserts ki are made with intermittent reinforcement from diamond carbide inserts placed in two rows and located, respectively, along the large and small sides of the front arcuate end surface, ahead of the peripheral rock cutting inserts to the end face of the face, the control surface made with an inclination from the front end surface towards the base and containing a lead, equipped with rock cutting inserts and driven side surfaces, and an internal concave placed between them conical surface made with an inclination from the front arcuate end surface and tapering in the direction of the crushing surface of the base, made of the initial section, covering the front arcuate end surface on the small side, and connected with it to form a rib of the end section facing the crushing surface of the base , flushing nozzles, on the mating rib of the initial section and the final section of the inner concave conical surface, from the leading to the driven side over awns discretely placed carbide inserts tapered working surface oriented cutting edges along the edge interface.

Указанная буровая головка позволяет повысить эффективность горизонтально-направленного бурения абразивных пород повышенной крепости.The specified drill head improves the efficiency of horizontal directional drilling of abrasive rocks of high strength.

Выполнение на ребре сопряжения начальной и конечной секций внутренней вогнутой конусообразной поверхности, от ведущей до ведомой боковых поверхностей, дискретно размещенных твердосплавных вставок с клиновидной рабочей поверхностью, ориентированных режущими кромками вдоль ребра сопряжения, во-первых, предопределяет наличие режущих кромок определенной длины, перекрывающих (защищающих) по длине ребро сопряжения, что позволяет снизить интенсивность появления площадки затупления на ребре сопряжения и обеспечивает длительное время заданные скорости бурения, а во-вторых, за счет дискретного размещения получить высокие удельные нагрузки режущих кромок с наиболее рациональной клиновидной рабочей поверхностью на керн породы, способствовать его объемному разрушению и, в целом, повысить эффективность горизонтально-направленного бурения абразивных пород повышенной крепости.The implementation on the mating edge of the initial and final sections of the inner concave conical surface, from the leading to the driven side surfaces, of discretely placed carbide inserts with a wedge-shaped working surface, oriented by cutting edges along the mating edge, firstly, determines the presence of cutting edges of a certain length, overlapping (protecting ) along the length of the mating rib, which reduces the intensity of the appearance of the blunt pad on the mating rib and provides a long time nnye drilling speed, and secondly, due to the discrete location to receive high specific load edges with the most efficient working wedge surface on the rock core, facilitate its volumetric degradation and, in general, to increase the effectiveness of horizontal directional drilling abrasive formations elevated fortress.

На фиг. 1 показана буровая головка для горизонтально-направленного бурения (общий вид); на фиг. 2 показан разрез по А-А на фиг. 1.In FIG. 1 shows a drill head for horizontal directional drilling (general view); in FIG. 2 shows a section along AA in FIG. one.

Буровая головка для горизонтально-направленного бурения содержит основание 1 с дробящей поверхностью 2, размещенной эксцентрично продольной оси буровой головки, оснащенное породоразрушающими вставками 3, и связанный с ним ложкообразный корпус 4 с криволинейной наружной поверхностью 5, оснащенной породоразрушающими вставками 6, выполненной под углом наружу в радиальном направлении относительно основания 1 и охватывающей переднюю дугообразную торцевую поверхность 7, проходящую по дуге от 30 до 180°, оснащенную центральными 8 и периферийными 9 породоразрушающими вставками, причем периферийные породоразрушающие вставки 9 имеют режущую кромку 10 с шириной резания, равной ширине резания центральных породоразрушающих вставок, и установлены передними гранями 11 навстречу друг другу, а задними гранями 12 параллельно передней торцевой поверхности 7, и закреплены в полузакрытых наклонных пазах 13 с обнажением опорных граней 14, а центральные породоразрушающие вставки 8 выполнены с прерывистым армированием, из режущих алмазно-твердосплавных пластин, размещенных двумя рядами и расположенных, соответственно, вдоль большой 15 и малой 16 сторон передней дугообразной торцевой поверхности 7, с опережением периферийных породоразрушающих вставок 9 к торцевой поверхности забоя, управляющую поверхность 17, выполненную с наклоном от передней дугообразной торцевой поверхности 7 в сторону основания 1 и содержащую ведущую 18, оснащенную породоразрушающими вставками 19 и ведомую 20 боковые поверхности, и размещенную между ними внутреннюю вогнутую конусообразную поверхность 21, выполненную с наклоном от передней дугообразной торцевой поверхности 7 и сужающуюся в направлении дробящей поверхности 2 основания 1, выполненную из начальной секции 22, охватывающей переднюю дугообразную торцевую поверхность по малой стороне 16, и связанной с ней с образованием ребра сопряжения 23 конечной секции 24, выходящей на дробящую поверхность 2 основания 1, промывочные сопла 25. При этом на ребре сопряжения 23 начальной 22 и конечной секций 24 внутренней вогнутой конусообразной поверхности 21, от ведущей 18 до ведомой 20 боковых поверхностей, дискретно размещены твердосплавные вставки 26 с клиновидной рабочей поверхностью, ориентированные режущими кромками 27 вдоль ребра сопряжения 23.The drill head for horizontal directional drilling comprises a base 1 with a crushing surface 2, placed eccentrically to the longitudinal axis of the drill head, equipped with rock cutting inserts 3, and a spoon-shaped casing 4 connected therewith with a curved outer surface 5, equipped with rock cutting inserts 6, made at an angle outward in radial direction relative to the base 1 and covering the front arcuate end surface 7, passing along an arc from 30 to 180 °, equipped with a central 8 and peripheral 9 rock cutting inserts, and the peripheral rock cutting inserts 9 have a cutting edge 10 with a cutting width equal to the cutting width of the central rock cutting inserts, and are installed by the front faces 11 to meet each other, and the rear faces 12 parallel to the front end surface 7, and fixed in half-closed inclined grooves 13 with the exposure of the support faces 14, and the central rock cutting inserts 8 are made with intermittent reinforcement, of cutting diamond carbide inserts placed in two rows and located respectively, along the large 15 and small 16 sides of the front arcuate end surface 7, ahead of the peripheral rock cutting inserts 9 to the end face of the face, the control surface 17, made with an inclination from the front arcuate end surface 7 to the side of the base 1 and containing the leading 18, equipped with rock cutting inserts 19 and driven 20 side surfaces, and an internal concave conical surface 21 arranged between them, made with an inclination from the front arcuate end face surface 7 and tapering in the direction of the crushing surface 2 of the base 1, made of the initial section 22, covering the front arcuate end surface on the small side 16, and connected with it with the formation of the rib 23 of the final section 24, facing the crushing surface 2 of the base 1, flushing nozzle 25. In this case, carbide inserts 26 with a wedge-shaped are discretely placed on the mating rib 23 of the initial 22 and final sections 24 of the inner concave conical surface 21, from the leading 18 to the driven 20 of the side surfaces the working surface oriented by the cutting edges 27 along the rib 23.

Предлагаемая буровая головка для горизонтально-направленного бурения работает следующим образом. Перед началом горизонтально-направленного бурения по заданной траектории пилотной скважины буровая головка при помощи, например, резьбы в основании 1 присоединяется к пилотной штанге бурильной колонны буровой установки (не показаны), выставленной под заданным углом к поверхности. После этого буровая головка получает вращение и осевую нагрузку, под действием которых она внедряется в грунт. При этом удаление бурового шлама осуществляется при помощи промывочной жидкости, поступающей под высоким давлением по бурильной колонне и пилотной штанге к промывочным соплам 25 бурильной головки. При бурении крепких, в т.ч. абразивных, пород центральные породоразрушающие вставки 8, установленные с опережением периферийных породоразрушающих вставок 9 к торцевой поверхности забоя, выполненные из режущих алмазно-твердосплавных пластин, обладая высокой износостойкостью и прочностью, эффективно вырезают, посредством режущих кромок опережающий забой, предохраняя периферийные породоразрушающие (твердосплавные) вставки 9 от преждевременного износа. При этом периферийные породоразрушающие вставки 9, имеющие криволинейные режущие кромки 10, с шириной резания, равной ширине резания центральных породоразрушающих вставок 8, обеспечивают их вписываемость в прорезаемые канавки от центральных породоразрушающих вставок 8 и не только осуществляют зачистку забоя скважины, но и способствуют стабилизации буровой головки на забое, обеспечивая тем самым равномерность износа ее вооружения. Буровой шлам, при помощи промывочной жидкости, от центральных породоразрушающих вставок 8, размещенных вдоль большой стороны 15 передней дугообразной торцевой поверхности 6, легко отводится в затрубное пространство, в т.ч. и через зазор, образующийся между ложкообразным корпусом 4 и стенками буровой скважины, вследствие того, что криволинейная наружная поверхность 5 выполнена под углом наружу в радиальном направлении относительно основания 1, связанного с пилотной штангой и бурильной колонной. А буровой шлам, в виде стружки и керна породы, от центральных породоразрушающих вставок 8, размещенных, соответственно, вдоль малой стороны 16 передней дугообразной торцевой поверхности 7, также легко отводится через внутреннюю вогнутую конусообразную поверхность 21 к дробящей поверхности 2 и далее в затрубное пространство скважины. При этом вырезаемый керн породы формируется в начальной широкой секции 22 внутренней вогнутой конусообразной поверхности 21, затем по мере заглубления буровой головки в породу он разрушается вследствие возникновения боковых сил, чему также способствует наличие ребра сопряжения 23, защищенного твердосплавными вставками 26 с клиновидной рабочей поверхностью, ориентированными режущими кромками 27 вдоль ребра сопряжения 23. Затем, частично разрушенный керн породы перемещается в конечную, более узкую, секцию 24 и поступает на дробящую поверхность 2, оснащенную породоразрушающими вставками 3, где за счет ее эксцентричного размещения относительно продольной оси буровой головки к процессам резания и истирания добавляются процессы дробления, позволяющие измельчить куски керна породы на более мелкие фракции бурового шлама, что обеспечивает его эффективное транспортирование из буровой скважины. Причем дискретно размещенные твердосплавные вставки 26 с клиновидной рабочей поверхностью, ориентированные режущими кромками 27 вдоль ребра сопряжения 23, позволяют получить высокие удельные нагрузки режущих кромок 27 на керн породы и обеспечить его объемное разрушение. Помимо этого части керна породы также эффективно измельчаются породоразрушающими вставками 19, размещенными на ведущей боковой поверхности 18, а затем породоразрушающими вставками 6 криволинейной наружной поверхности 5 и породоразрушающими вставками 3 основания 1.The proposed drill head for horizontal directional drilling works as follows. Before starting a horizontal directional drilling along a predetermined path of the pilot well, the drill head is connected, for example, with a thread in the base 1, to the pilot rod of a drill string of a drilling rig (not shown) set at a given angle to the surface. After that, the drill head receives rotation and axial load, under the influence of which it is embedded in the soil. In this case, the removal of drill cuttings is carried out using flushing fluid supplied under high pressure through the drill string and pilot rod to the flushing nozzles 25 of the drill head. When drilling strong, incl. abrasive rocks, central rock cutting inserts 8, installed ahead of the peripheral rock cutting inserts 9 to the end face of the face, made of cutting diamond carbide inserts, having high wear resistance and strength, are effectively cut through leading edges by cutting edges, protecting the peripheral rock cutting (carbide inserts) 9 from premature wear. At the same time, peripheral rock cutting inserts 9 having curved cutting edges 10, with a cutting width equal to the cutting width of the central rock cutting inserts 8, ensure their fit into the grooves from the central rock cutting inserts 8 and not only clean the bottom of the well, but also help to stabilize the drill head at the bottom, thereby ensuring uniform wear of its weapons. Drilling cuttings, using flushing fluid, from the central rock-cutting inserts 8, placed along the large side 15 of the front arcuate end surface 6, is easily discharged into the annulus, including and through the gap formed between the spoon-shaped body 4 and the walls of the borehole, due to the fact that the curved outer surface 5 is made at an angle outward in the radial direction relative to the base 1 associated with the pilot rod and the drill string. And drill cuttings, in the form of shavings and core samples, from the central rock cutting inserts 8, located, respectively, along the small side 16 of the front arcuate end surface 7, are also easily diverted through the internal concave conical surface 21 to the crushing surface 2 and further into the annulus of the well . The cut core of the rock is formed in the initial wide section 22 of the inner concave conical surface 21, then, as the drill head goes deeper into the rock, it collapses due to lateral forces, which also contributes to the presence of the mating rib 23, protected by carbide inserts 26 with a wedge-shaped working surface oriented cutting edges 27 along the mating rib 23. Then, the partially destroyed rock core is moved to the final, narrower section 24 and enters the crushing surface s 2 equipped with rock cutting inserts 3, which due to its eccentric location relative to the longitudinal axis of the drill bit to cut and abrasion process are added crushing processes to grind pieces of rock core into smaller cuttings fraction, which ensures its effective transportation of the borehole. Moreover, discretely placed carbide inserts 26 with a wedge-shaped working surface, oriented by the cutting edges 27 along the mating rib 23, allow to obtain high specific loads of the cutting edges 27 on the rock core and ensure its volumetric destruction. In addition, parts of the core of the rock are also effectively crushed by rock-cutting inserts 19 located on the leading lateral surface 18, and then rock-cutting inserts 6 of the curved outer surface 5 and rock-cutting inserts 3 of the base 1.

При управлении буровой головкой (при помощи зонда) в породах небольшой крепости отключают ее вращение и осевую нагрузку и, повернув буровую головку наклонной управляющей поверхностью 17 на заданный угол, прилагают осевую нагрузку, посредством которой на ее ведущей 18, ведомой 20 боковых поверхностях и внутренней вогнутой конусообразной поверхности 21 формируется отклоняющее усилие, выводящее буровую головку на заданную траекторию, после чего включают вращение и процесс бурения продолжается.When controlling the drill head (using a probe) in the rocks of a small fortress, its rotation and axial load are turned off and, turning the drill head with an inclined control surface 17 by a predetermined angle, an axial load is applied, by means of which, on its leading 18, driven 20 side surfaces and internal concave a tapering surface 21 is formed of a deflecting force, leading the drill head to a predetermined path, after which the rotation is turned on and the drilling process continues.

При управлении же буровой головкой в абразивных породах повышенной крепости «толчками», когда последовательно осуществляется несколько раз ее прижатие к забою, поворот на сектор, отвод и обратный поворот на сектор, периферийные породоразрушающие вставки 9, за счет наличия наклонных опорных граней 14, обеспечивают плавное взаимодействие центральных породоразрушающих вставок 8 и режущих кромок 27 твердосплавных вставок 26 ребра сопряжения 23, соответственно, с буровым шламом, стенками скважины и керном породы, что способствует увеличению долговечности буровой головки для горизонтально-направленного бурения при бурении абразивных пород повышенной крепости.When controlling the drill head in abrasive rocks of increased strength by “pushing”, when it is repeatedly pressed to the bottom, turning to the sector, retracting and reversing to the sector, the peripheral rock-cutting inserts 9, due to the presence of inclined support faces 14, ensure smooth the interaction of the Central rock cutting inserts 8 and cutting edges 27 carbide inserts 26 ribs 23, respectively, with drill cuttings, the walls of the borehole and core rock, which helps to increase govechnosti drill bit for horizontal directional drilling in drilling abrasive formations elevated fortress.

Выполнение буровой головки для горизонтально-направленного бурения вышеуказанным способом позволяет повысить эффективность горизонтально-направленного бурения скважин в абразивных породах повышенной крепости.The implementation of the drill head for horizontal directional drilling by the above method allows to increase the efficiency of horizontal directional drilling in abrasive rocks of high strength.

Claims

A drill head for horizontal directional drilling, comprising a base with a crushing surface arranged eccentrically to the longitudinal axis of the drill head, equipped with rock cutting inserts, and an associated spoon-shaped body with a curved outer surface equipped with rock cutting inserts, made at an outward angle in the radial direction relative to the base and covering the front arcuate end surface, passing along an arc from 30 to 180 °, equipped with central and peripheral rocks destructive inserts, and the peripheral rock cutting inserts have a cutting edge with a cutting width equal to the cutting width of the central rock cutting inserts, and are installed by front faces towards each other, and rear faces parallel to the front end surface, and are fixed in half-closed inclined grooves with exposure of supporting faces, and central rock-cutting inserts are made with intermittent reinforcement from cutting diamond carbide inserts placed in two rows and located, respectively o, along the large and small sides of the front arcuate end surface, ahead of the peripheral rock cutting inserts to the end surface of the face, a control surface made with an inclination from the front end surface to the base side and containing a leading, equipped with rock cutting inserts and driven side surfaces, and located between them an internal concave conical surface made with an inclination from the front arcuate end surface and tapering in the direction of the crushing surface surface radiance, made from the initial section, covering the front arcuate end surface on the small side, and connected with it to form the mating rib of the final section, facing the crushing surface of the base, flushing nozzles, characterized in that on the mating rib from the leading to the driven side surfaces carbide inserts with a wedge-shaped working surface, oriented by cutting edges along the mating rib, are discretely placed.