Буровое долото с выбранным переменным шагом, предотвращающее образование гребней на забое, а также позволяющее оптимизировать блокированный скол и ослабить вибрацию

008562 Предпосылки создания изобретения Область использования Изобретение относится к буровым долотам для бурения горных пород. Настоящее изобретение, в частности, предназначено для использования в шарошечных буровых долотах, наиболее широко используемых для бурения нефтяных и газовых скважин, а также находит применение в долотах, используемых для бурения взрывных скважин и в горных работах. Уровень техники В 1909 г. Говард Р. Хьюз (Howard R. Hughes) изобрел шарошечное долото для твердых пород, которое коренным образом изменило разведку и бурение газовых и нефтяных скважин. После этого в базовую конструкцию долота Хьюза были внесены многочисленные усовершенствования. Одной из проблем,требующих решения, остается образование гребней, таких как целики, воротники и рейки, на забое. Образование гребней на забое возникает тогда, когда режущий элемент (твердосплавная пластина или стальной зуб) попадает в те же лунки, которые были выполнены до этого тем же или другим режущим элементом. Это приводит к снижению производительности бурения, поскольку основным видом контакта между шарошками и породой является контакт между поверхностью шарошки и породой, а не между режущими элементами и породой. В результате увеличивается износ долота и снижается скорость проходки. Общеизвестные решения в отношении образования гребней на забое заключаются в увеличении нагрузки на долото (ННД), однако, как можно и предположить, это снижает ресурс долота вследствие дополнительной нагрузки на составные части долота. Вероятно, наиболее распространенным решением для уменьшения образования гребней на забое и ослабления вибрации является уменьшение шага смежных режущих элементов или увеличение количества режущих элементов, в особенности для крепких пород,как показано в патентах США 6161634 и 3726350. Недостаток таких технических решений заключается в том, что в них не использован эффект блокированного скола, а также в возрастании удельного потребления энергии и стоимости бурового долота. Образование гребней на забое также может быть частично уменьшено путем увеличения проскальзывания режущих элементов и улучшения обскабливания ими забоя скважины путем изменения геометрии долота. Недостаток этого подхода заключается в том, что режущие элементы при проскальзывании и скоблении будут изнашиваться быстрее, в то время как образование гребней на забое не будет устранено полностью. Другим решением проблемы образования гребней на забое является использование переменного шага (углового расстояния между осями) режущих элементов, например, как предложено в патентах США 4248314,4187922 и 3726350. Любое отклонение от постоянного шага может привести к значительному усилению вибрации долота, что также приведет к его преждевременному износу. Кроме того, долота с небольшими случайными отклонениями шага могут образовывать гребни практически такие же, как и буровые долота с постоянным шагом. Образование гребней на забое также может быть уменьшено путем использования различных конфигураций режущих элементов или зубьев, включая зубья с Т-образной вершиной для дополнительного сопротивления износу, когда зубья/пластины дробят породу с уменьшенным образованием гребней на забое (например, смотри патент Великобритании 3326307). Этот метод приводит к снижению скорости бурения и увеличению удельного потребления энергии(энергии, затраченной на единицу количества раздробленной породы), поскольку режущие элементы дробят породу с меньшей скоростью проходки. Другим вариантом является группирование и размещение режущих элементов с различными шагами в разных группах в сочетании с различной ориентацией вершин режущих элементов в разных группах. Таким способом можно уменьшить образование гребней на забое; однако, при этом возрастает себестоимость изготовления, см. патент США 2333746. Изменения в ориентации режущих элементов, как показано в патенте США 4393948, без оптимального их размещения на поверхности шарошек могут только уменьшить, однако, полностью не исключат, образование гребней на забое. Способы оптимизации рабочих характеристик бурового долота с использованием статистических данных и моделирования для улучшения рабочих параметров долота проиллюстрированы в патентах США 6213225;6095262;6516293, а также опубликованных патентных заявках США 20030051917;20030051918;20010037902. В условиях отсутствия соответствующей теории применяются специализированные способы моделирования; однако, результаты статистической оптимизации ограничены предположениями и исходными данными, принятыми в начале процесса оптимизации. Кроме того, известные способы моделирования выдают чрезмерно завышенное количество режущих элементов, необходимых для оптимального бурения породы. Таким образом, существует потребность в буровом долоте, имеющем характеристики, которые позволяют предотвратить образование гребней на забое, не вызывающем чрезмерных вибраций, которое может иметь экономически приемлемую себестоимость изготовления. Одним из общих недостатков всех известных решений является отсутствие оптимизации блокированного скола в процессе бурения породы. Эффект блокированного скола является следствием того, что горная порода имеет высокие характери-1 008562 стики прочности на сжатие и низкие характеристики прочности на изгиб и растяжение по сравнению с металлом, например железом. Другим общим недостатком всех известных решений является неверное толкование специалистами в данной области техники истинной причины вредной продольной вибрации резонансной частоты шарошечного бурового долота при бурении. Изобретатели выявили причину вредной продольной вибрации резонансной частоты шарошечных буровых долот. Сущность изобретения Основной целью изобретения является создание такой конструкции шарошечного бурового инструмента, при которой одновременно повышается производительность бурения, стойкость и скорость проходки при уменьшении количества режущих элементов, включая в одном из вариантов осуществления твердосплавные пластины, по сравнению с известными шарошечными буровыми инструментами,которые в настоящее время изготавливаются повсеместно. Другой целью настоящего изобретения является усовершенствование конструкции стандартного шарошечного бурового долота для одновременного повышения производительности бурения, износостойкости и скорости проходки при уменьшении количества режущих элементов по сравнению с известными шарошечными буровыми инструментами, которые в настоящее время изготавливаются повсеместно. В соответствии с предложенным изобретением вышеуказанные цели могут быть достигнуты благодаря математически определенному оптимальному расположению режущих элементов на поверхности каждой из шарошек, установленных с возможностью вращения на буровом инструменте или буровом долоте путем одновременного использования следующих принципов. 1. Полное устранение образования гребней на забое в процессе бурения скважины при помощи независимой шарошки с использованием переменного шага смежных режущих элементов. 2. Достижение максимального объема отбитой породы благодаря оптимизации блокированного скола путем выбора оптимального расстояния между последующими внедрениями инструмента с учетом механических свойств породы, подлежащей бурению, геометрии режущих элементов и ориентации оси режущих элементов относительно поверхности шарошки. 3. Существенное ослабление вредной продольной вибрации резонансной частоты бурового долота или инструмента, которая является ограничением процесса бурения породы, путем оптимального размещения режущих элементов по образующим шарошки. Краткое описание прилагаемых чертежей Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе известного конического шарошечного бурового долота общепринятого типа, рассматриваемого в настоящем изобретении. На фиг. 2 показан вид сбоку шарошки, имеющей конструкцию в соответствии с идеей настоящего изобретения. Фиг. 3 представляет собой схематический чертеж, иллюстрирующий предпочтительное расположение твердосплавных пластин на поверхности режущего рабочего органа в соответствии с идеей настоящего изобретения. Фиг. 4 представляет собой схему предпочтительного расположения режущих элементов в виде фрезерованных зубьев. На фиг. 5 показан объем породы, отбитой без оптимизации блокированного скола (известное решение). На фиг. 6 показан объем породы, отбитой с блокированным сколом благодаря оптимальному расстоянию между предыдущим и последующим внедрениями режущих элементов в породу. Фиг. 7 иллюстрирует объем отбитой породы в виде, по существу, выпуклой функциональной зависимости от расстояния между предшествующим и последующим внедрениями режущих элементов для определенной породы. Фиг. 8 представляет собой схему расположения математически определенных пар шагов в венце в соответствии с идеями настоящего изобретения. Фиг. 9 представляет собой схему предпочтительного расположения режущих элементов, содержащих сочетание фрезерованных зубьев и твердосплавных пластин на поверхности режущего рабочего органа. Фиг. 10 представляет собой схему предпочтительного расположения режущих элементов, объединенных в группы в соответствии с идеями настоящего изобретения. Фиг. 11 представляет собой вид в перспективе режущего рабочего органа, сконструированного в соответствии с идеями настоящего изобретения, который используется, например, в долотах расширительного типа, на практике применяемых для проходки туннеля, горных работ и для бурения восстающих выработок. Фиг. 12 представляет собой схематическое изображение и вид в перспективе предпочтительного расположения режущих элементов в соответствии с идеей настоящего изобретения для вращающейся шарошки с одним венцом. Подробное описание изобретения На прилагаемых чертежах, в частности на фиг. 1, показано известное шарошечное буровое долото 50 (также называемое долотом с коническими шарошками или трехшарошечным), обычно используемое-2 008562 для бурения скважин в горных породах. Долото 50 является обычным, которое рассматривается в настоящем изобретении. Долото 50 содержит корпус 51, имеющий резьбу в верхней части 52 для присоединения к буровой штанге. Долото 50 факультативно может иметь смазочный компенсатор 53. В корпусе 51 предусмотрено сопло 55 для охлаждения и смазки бурового долота в процессе бурения. Несущие лапы или стойки 54 консольно простираются из корпуса вниз. По меньшей мере одна шарошка 101 установлена на лапе 54 долота и удерживается в каждой из секций корпуса долота с возможностью вращения, и при этом имеет на своей поверхности множество режущих элементов 107, расположенных, по существу, в виде венцов. Твердосплавные пластины 107 закреплены посредством посадки с натягом в отверстиях или гнездах, выполненных в шарошках 101, образуя режущие элементы. Режущие элементы могут также быть сформированы из материала шарошки 173 (долото со стальными зубьями), как показано на фиг. 4. При присоединении к бурильной колонне долото 50 вращается вокруг своей оси 115 в направлении 206 для разрушения породы. На фиг. 2 показан вид сбоку многоконусной шарошки 101 в соответствии с настоящим изобретением. Шарошка 101 содержит множество режущих элементов, которые в одном из вариантов осуществления представляют собой твердосплавные пластины 107, вставленные в посадочные отверстия, выполненные в теле конуса и расположенные, по существу, по окружностям венцов 102-106 вокруг оси 114 шарошки. Геометрия режущих элементов 107 может быть различной по форме, размеру и ориентации вершины. Каждый режущий элемент 107 имеет ось 500, причем эта ось 500 одновременно пересекает поверхность шарошки и венца, в котором находится данный режущий элемент. Шаг определяется как длина дуги по окружности венца между точками пересечения осей 500 с кривой окружности венца на поверхности шарошки 101 для смежных режущих элементов данного венца, или, в качестве альтернативы, шаг может определяться как угол между осями 500 смежных режущих элементов для каждого венца. Радиусы r1-r5 каждого венца определяются как кратчайшее расстояние от оси 114 шарошки до любой точки венцов 102-106 на поверхности шарошки 101. Радиусы R1-R5 представляют собой максимальное расстояние от выбранной точки венца до оси 115 бурового долота 50, измеренное по перпендикуляру к оси 115 бурового долота 50. Известно, что коэффициент Kv, определяемый как отношение Ri к ri, не должен быть равен целому числу для уменьшения образования гребней на забое, где i = 1, 2, 3,100% образование гребней на забое возникает в случаях, когда коэффициент Kv равен целому числу независимо от выбора шага режущих элементов 107. Для того чтобы избежать образования гребней на забое при переменном шаге и оптимизировать блокированный скол породы, дробная часть значения Kv предпочтительно должна находиться в пределах 0,3-0,7. Оптимизация блокированного скола породы шарошками 101 в соответствии с идеей настоящего изобретения математически определяет оптимальный шаг режущих элементов 107, расположенных в виде венцов, для получения наибольших отбитых кусков, возможных для выбранных шарошек 101 и породы, подвергающейся бурению. Чем больше эти куски, тем больше породы вынимается на единицу затраченной энергии и тем большей становится экономия средств, времени и энергии. Размещение режущих элементов 107 ближе, чем это оптимальное расстояние, приводит к уменьшению объема породы,отбитой на единицу затраченной энергии; внедрение же режущего элемента дальше, чем это оптимальное расстояние, приводит к возрастанию потребления энергии, поскольку скол превращается в выкол. Шарошка 101 установлена на лапе 54 долота и вращается вокруг оси 115 долота в направлении 206. Несколько образующих 400 определены как геометрическое место точек на поверхности шарошки 101,образованное при пересечении плоскости, проходящей через ось 114 шарошки 101, с осью 500 по меньшей мере одного выбранного режущего элемента 107 и геометрической поверхностью шарошки 101. Другими словами, образующая представляет собой кривую линию, которая описывает поверхность шарошки при вращении вокруг оси этой шарошки. В любой момент в процессе бурения главное силовое взаимодействие между шарошкой 101 и разрушаемой породой происходит вдоль образующих 400. Следовательно, оптимальное размещение режущих элементов в смысле их плотности размещения вдоль образующих является решающим условием для ослабления вредной вибрации. На фиг. 3, где показан вид А при направлении взгляда вверх на режущий инструмент, шаг режущих элементов 107, определенный как угол между осями 500 смежных режущих элементов, в каждом венце постепенно увеличивается от минимального шага 108 до максимального шага 109. Кроме того, все шаги являются различными, а минимальный шаг 108 и максимальный шаг 109 находятся друг рядом с другом. К тому же минимальные шаги 108 во всех венцах 102-106 начинаются от произвольно выбранной образующей 113 шарошки 101, кроме того, смещение от образующей 113 не может превышать 45 и предпочтительно половины 110 минимального шага. То же направление 111 сохраняется для всех венцов 102106 упомянутого режущего рабочего органа 101 от упомянутых минимальных шагов 108, начиная от упомянутой образующей 113 и увеличиваясь до максимальных шагов 109. Минимальные шаги 108 во всех венцах 102-106 упомянутого режущего рабочего органа 101 могут быть равными или различными. Максимальные шаги 109 также во всех венцах 102-106 упомянутого конуса 101 могут быть равными или различными. Увеличение от минимального шага 108 до максимального шага 109 может быть определено как арифметическая, геометрическая, экспоненциальная, логариф-3 008562 мическая или любая другая математическая функция, а также как их сочетание. С иллюстративными целями показаны несколько образующих 400, вдоль которых режущие элементы 107 во всех венцах 102-106 ориентированы с отклонением от образующих 400 менее чем на половину выбранного максимального шага 109 венца, в котором размещен режущий элемент 107. Для иллюстрации выбора оптимального переменного шага для оптимизации блокированного скола в соответствии с настоящим изобретением, для венца 103 выбран шаг 203, а его пара - переменный шаг 204 - рассчитан по методике, подробно описанной ниже. Дуга 450, показанная пунктирной линией, является частью окружности венца 103. Эта дуга 450 измерена от точки А, являющейся центром выбранного шага 203 в венце 103 в направлении 208, которое противоположно направлению 205 вращения шарошки 101. Исходной точкой отсчета для направления 208 является линия 207, пересекающая шаг 203 в средней точке А. Конец дуги 450 располагается в пределах определенного шага, обозначенного как расчетный шаг 204. Дуга 450, длина которой обозначена L, равна длине окружности упомянутого венца 103 (2r2),умноженной на дробную часть коэффициента Kv, и обозначена в описании данного изобретения как KvD. Например, для r=5 единицам и R=7 единицам Kv равно 7, деленному на 5, или 1,4. Тогда дробная частьKvD не может быть равна нулю, чтобы избежать образование гребней на забое, и может составлять от 0,15 до 0,85. KvD предпочтительно находится в пределах 0,3-0,7. Эффект блокированного скола породы в процессе бурения имеет место тогда, когда абсолютная величина разницы между выбранным шагом 203 и его расчетной парой в виде переменного шага 204 будет больше, чем 10% абсолютной величины разницы между максимальным шагом 109 и минимальным шагом 108, причем оба значения выбраны для венца 103. Вышеуказанное определение для венца 103 может быть представлено в виде математической зависимости 203-2040,1109-108 В одной группе вариантов осуществления согласно принципам данного изобретения шаги вычислены как арифметическая прогрессия в виде минимальный шаг + Dn, где D - константа, определенная как оптимальное значение для обеспечения максимального эффекта блокированного скола, а n - последовательные положительные целые числа (n=1, 2, 3, ). В другой группе вариантов осуществления согласно принципам данного изобретения D может изменяться так, чтобы обеспечить оптимальное размещение режущих элементов для ослабления вибрации. На фиг. 4 показана шарошка в соответствии с настоящим изобретением. Пояснения к чертежу подобны пояснениям к фиг. 3, за исключением того, что в этом варианте осуществления настоящего изобретения режущие элементы выполнены из того же материала, что и шарошка, и представляют собой фрезерованные зубья 173. С иллюстративными целями выбранный шаг 203 и его расчетная пара в виде переменного шага 204 показаны для венца 105, а не венца 103, показанного на фиг. 3. Эффект блокированного скола породы в процессе бурения имеет место тогда, когда абсолютная величина разницы между выбранным шагом 203 и его расчетной парой в виде переменного шага 204 будет больше, чем 10% абсолютной величины разницы между максимальным шагом 109 и минимальным шагом 108, причем оба шага выбраны для венца 105. Вышеуказанное определение для венца 105 может быть представлено в виде математической зависимости: 203-2040,1109-108 В качестве примера выбора оптимального переменного шага для оптимизации блокированного скола в соответствии с настоящим изобретением, для венца 105 выберем шаг 203 и рассчитаем его пару в виде переменного шага 204. Дуга 450, показанная пунктирной линией, является частью окружности венца 105. Длина этой дуги 450 измеряется от точки А, являющейся центром выбранного шага 203 в венце 105, в направлении 208, которое противоположно направлению 205 вращения шарошки 101. Конец дуги 450 находится в пределах определенного шага, обозначенного как расчетный шаг 204. Дуга 450, длина которой обозначена L, равна длине окружности упомянутого венца 105 (2r4), умноженной на дробную часть коэффициента Kv, и обозначена в описании данного изобретения как KvD.L=KvD(2r4) Фиг. 5 иллюстрирует объем породы, отбитой без оптимизации блокированного скола (известное решение). Если расстояние между предыдущим и последующим внедрением режущих элементов не оптимизировано, то объем отбитой породы и глубина внедрения незначительны при отсутствии эффекта блокированного скола. Основываясь на определении блокированного скола в соответствии с настоящим изобретением, невозможно вызвать блокированный скол при постоянном шаге, который обычно используется в известных шарошечных буровых долотах. На фиг. 6 показан объем отбитой породы с блокированным сколом, обусловленным оптимальным расстоянием между предыдущим и последующим внедрениями режущих элементов. Блокированный скол оптимизируется для данного венца тогда, когда по меньшей мере 20% шагов имеют математически определенную пару, которая удовлетворяет определению блокированного скола в соответствии с настоящим изобретением. В одном из предпочтительных вариантов осуществления все шаги данного венца-4 008562 имеют пары, удовлетворяющие определению блокированного скола в соответствии с настоящим изобретением. Фиг. 7 иллюстрирует объем отбитой породы как, по существу, выпуклую функциональную зависимость от расстояния между предыдущим и последующим внедрениями режущих элементов для определенной породы. Каждый тип пород (мягкие, средние или крепкие) имеет собственную кривую графика расстояниеобъем, вид которой зависит от физических и механических свойств породы для данного типа режущих элементов и условий бурения. Блокированный скол является оптимизированным тогда, когда объем отбитой породы достигает максимума. На фиг. 8 показано схематическое изображение одноконусной шарошки 101 и расположение математически определенных шагов 204 относительно выбранного шага 203 венца 106 в соответствии с настоящим изобретением, как это описано в отношении фиг. 1-3. Режущий элемент 107 венца 106 шарошки 101 взаимодействует с забоем скважины по траектории 300, делая лунки 310 в забое скважины путем внедрения режущих элементов в процессе бурения. Расстояние между смежными лунками 310 по круговой траектории 300 с радиусом R5 равно расстоянию между соответствующими смежными режущими элементами 107 в венце 106. Если пара шагов 203 и 204 в венце 106 рассчитана в соответствии с идеей настоящего изобретения, то на любом произвольно выбранном участке 340 вдоль траектории 300 внедрения в забой скважины режущих элементов, имеющих шаг 204, будут следовать за внедрениями режущих элементов, имеющих шаг 203 так, что оптимальная разница шагов вызовет эффект блокированного скола и исключит образование гребней на забое в процессе бурения. Переменный шаг увеличивает эффективность скола во время бурения породы, таким образом, даже те режущие элементы, которые входят в контакт с проскальзыванием, а не с полным внедрением, способствуют лучшему разрушению породы по сравнению с долотами с постоянным шагом. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения режущие элементы 107 во всех венцах шарошки 101 расположены вдоль образующей 400 со смещением относительно этой образующей 400 менее 51% от выбранного минимального шага 108 для любого из венцов, занятых режущими элементами 107,что приводит, по существу, к устранению вредной продольной вибрации резонансной частоты долота 50 по оси 115. Если режущие элементы 107 установлены вдоль упомянутой образующей 400 не в соответствии с идеей настоящего изобретения, то вредная продольная вибрация резонансной частоты долота 50 сводит на нет пользу от блокированного скола; следовательно, цели настоящего изобретения не могут быть достигнуты. На фиг. 9 показан другой вариант осуществления конструкции шарошки 101 в соответствии с настоящим изобретением. Режущие элементы здесь выполнены как в виде твердосплавных пластин 107,так и в виде фрезерованных зубьев 173, и как проиллюстрировано для венца 104, имеют выбранный шаг 203 со своей рассчитанной парой в виде переменного шага 204. Исходной линией минимальных шагов 108 для обоих типов режущих элементов 107 и 173 является одна образующая 113 для всех венцов этой шарошки 101. Шаги во всех венцах постепенно увеличиваются в одном направлении так, что максимальные и минимальные шаги для всех венцов являются смежными друг с другом. Для каждого венца максимальное отклонение от образующих составляет менее чем 0,51 соответствующего минимального шага, выбранного для данного венца. Фиг. 10 иллюстрирует другие варианты осуществления, в которых режущие элементы 107 расположены группами 112, в которых шаг внутри группы является постоянным, а шаги в разных группах различны. Направление 111 возрастания переменного шага сохраняется сходным для всех групп; кроме того, минимальные шаги 108 являются смежными с максимальными шагами 109 вдоль выбранной образующей 113 шарошки 101 с отклонением менее чем 45 и предпочтительно с отклонением менее чем 51% от выбранного минимального шага 108. Фиг. 11 представляет собой схематический вид в перспективе шарошки 101 в виде усеченного конуса, сконструированной в соответствии с настоящим изобретением, как описано в отношении фиг. 2,фиг. 3, фиг. 8, и которая обычно используется, например, в шарошках расширительного типа для проходки туннеля, горных работ и для бурения восстающих выработок. С иллюстративными целями в венце 320 показаны выбранный шаг 203 и его пара с расчетным переменным шагом 204. Фиг. 12 представляет собой вид спереди и вид сбоку шарошки 101 с одним венцом в соответствии с идеей настоящего изобретения, как описано в отношении фиг. 3. Эта конструкция является еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Буровое долото, содержащее корпус долота, имеющий центральную ось вращения; по меньшей мере одну шарошку, имеющую центральную ось и установленную с возможностью вращения на упомянутом корпусе долота;-5 008562 множество режущих элементов, каждый из которых имеет ось, причем эти режущие элементы расположены на шарошке, по существу, в виде венцов; в котором по меньшей мере один венец имеет переменный шаг смежных режущих элементов, изменяющийся от максимального до минимального значения; для упомянутого венца по меньшей мере 20% шагов имеют свою математически определенную пару, а абсолютная величина разницы между упомянутым шагом и его парой превышает 10% абсолютной величины разницы между максимальным и минимальным шагами для этого венца,упомянутая пара для шага определяется путем измерения дуги от центра упомянутого начального шага вдоль упомянутого венца в направлении, противоположном направлению вращения шарошки во время бурения, а длина упомянутой дуги равна длине окружности упомянутого венца (2r), умноженной на дробную часть Kv:L=2rKvD; каждая образующая из множества образующих определяется как геометрическое место точек на поверхности шарошки, образованное при пересечении плоскости, проходящей через ось шарошки, с осью по меньшей мере одного выбранного режущего элемента и геометрической поверхностью шарошки; и режущие элементы в других венцах ориентированы вдоль упомянутой образующей с отклонением от упомянутой образующей менее чем на половину максимального шага для венца, в котором размещен этот режущий элемент. 2. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере 40% венцов имеют переменный шаг. 3. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что для венцов с переменным шагом: математическая зависимость, использованная для одного венца, приведена к математическим зависимостям, используемым в других венцах, как прямо пропорциональная функция радиусов,начала отсчета всех математических зависимостей смещены от одной выбранной образующей менее чем на 45 и для всех венцов выбрано аналогичное направление изменения. 4. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что выбранная математическая зависимость представляет собой арифметическую, геометрическую, весовую экспоненциальную, логарифмическую прогрессию, или любую другую математическую функцию, или же их сочетание, которое задает постепенное увеличение шага для оптимизации блокированного скола породы. 5. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что отклонения от упомянутых образующих составляют менее чем 51% выбранного минимального шага венца, в котором размещен режущий элемент. 6. Буровое долото по п.1, в котором режущие элементы выполнены из материала шарошки. 7. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что режущие элементы выполнены из твердого металла и закреплены посредством посадки с натягом в отверстиях, выполненных в шарошке. 8. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что долото представляет собой долото для бурения шахтных стволов. 9. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что оно имеет три вращающиеся шарошки. 10. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что оно представляет собой долото для колонкового бурения. 11. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере на одной образующей находятся точки пересечения оси режущих элементов и геометрической поверхности шарошки для всех венцов упомянутой шарошки. 12. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что для венцов с переменным шагом математическая зависимость, использованная для одного венца, приведена к математическим зависимостям для других венцов как прямо пропорциональная функция радиусов, все математические зависимости имеют начало отсчета от одной выбранной образующей, и аналогичное направление изменения выбрано для всех венцов. 13. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что значение KvD находится в пределах 0,3-0,7. 14. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что шаги режущих элементов сгруппированы в венцах таким образом, что шаг внутри отдельной группы является постоянным, а между группами шаг постепенно увеличивается от минимального до максимального по окружности упомянутого венца. 15. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что максимальный и минимальный шаги определены как функция физических и механических свойств породы. 16. Буровое долото по п.1,в котором для всех венцов минимальные шаги начинаются от одной образующей с отклонением менее чем половина минимального шага для упомянутого венца; максимальный и минимальный шаги являются смежными друг с другом для каждого венца; шаги увеличиваются вдоль окружности венца в соответствии с арифметической прогрессией, выбранной для каждого венца.