Буровое долото

 

БУРОВОЕ ДОЛОТО, содержащее лапы с шарошками и центральный канал с расширяющимся в сторону шарощек соп .Ю.м, отличающееся тем, что, с целью повы )иения его эффективности в работе путем улучшения очистки забоя от шлама при бурении с обратной промывкой, внутренняя поверхность сопла образована пересечением боковой поверхности усеченного конуса с равными симметрично расположенными в межшарошечном проеме цилиндрами, наклоненными к оси конуса под острым углом. 2. Долото по п. 1, отличающееся тем, что угол наклона оС цилиндров и угол конуса JB при условии равенства площади верхнего основания усеченного конуса поперечному сечению цилиндров (для трехшарошечного долота) связаны следующей зависимостью to.R г / 3 - cos . I / гТГ Г где г - радиусы верхнего основания ко- ,., нуса и цилиндров;S Ь -высота конуса (сопла).

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з р E 21 В 10/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (у r (3 — СОБРА

ГИ соус

СР

1В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3600794/22-03 (22) 07.06.83 (46) 23.10.84. Бюл. № 39 (72) А. Е. Харченко и Б. Л. Стеклянов (71) Специализированное конструкторское бюро «Гидрогеотехника» Производственного объединения «Узбекгидрогеология» (53) 622.24.051.55 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 268339, кл. Е 21 В 10/08, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 652311, кл. Е 21 В 10/18, 1973 (прототип). (54) (57) БУРОВОЕ ДОЛОТО, содержащее лапы с шарошками и центральный канал с расширяющимся в сторону шарошек соплом, отличающееся тем, что, с целью повышения его эффективности в работе путем улучшения очистки забоя от шлама при бурении с обратной промывкой, внутренняя,В SU„„1120086 А поверхность сопла образована пересечением боковой поверхности усеченного конуса с равными симметрично расположенными в межшарошечном проеме цилиндрами, наклоненными к оси конуса под острым у лом.

2. Долото по п. 1, отличающееся тем, что угол наклона о(цилиндров и угол конуса,в при условии равенства площади верхнего основания усеченного конуса поперечному сечению цилиндров (для трехшарошечного долота) связаны следующей зависимостью где 1- радиусы верхнего основания конуса и цилиндров;

) высота конуса (сопла).

1120086

30

40

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к шарошечным долотам, и может быть использовано при бурении с обратной промывкой.

Известно буровое шарошечное долото с устройствами в виде конических сопел для подачи промывочного агента на забой скважины (1).

Недостатком данного долота я вляется возникновение значительных гидравлических сопротивлений в соплах при бурении с обратной промывкой.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, содержащее лапы с шарошками и центральный промывочный канал с расширяющимся в сторону шарошек соплом (2).

Основным недостатком известного долота являются потери напора восходящего по тока промывочной кидкости из-за нерациональной схемы формирования поперечных потоков обратного направления в призабойной зоне при обратно-всасывающем эрлифтноч бурении, что приводит к перебоям циркуляции и зашламовке призабойной зоны.

Целью изобретения является повышение эффективности работы долота путем улучшения очистки забоя от шлама при бурении с обратной промывкой.

Цель достигается тем, что в буровом долоте, содержащем лапы с шарошками и центральный промывочный канал с расширяющимся в сторону шарошек соплом, внутренняя поверхность сопла образована пересечением боковой поверхности усеченного конуса с равными симметрично расположенными в межшарошечном проеме цилиндрами, наклоненными к оси конуса под острым углом.

При этом угол наклона <К цилиндров и у< ол конуса gi при условии равенства пло<нади верхнего основания усеченного кону<. < нонеречному сечению цилиндров (для трехшарошечного долота) . связаны следчю цей зависимостью — радиусы цилиндров и верхнего основания конуса; ! з -высота конуса (сопла).

ll;< фиг. 1 изображено трехшарошечное н.«>.<о с соплом, общий вид; на фиг. 2—

1. «æ><íé торец сопла,, его геометрия и ори< »1,»<><» в плане, вид А на фиг. 1; на фиг. 3-! н н;н;I» схема зависимости уклона конур <>< х гл» наклона цилиндров с«-.

l р; iн: >р<>н<.-чноv долото состоит

:»<ионного канала 3, на конце ко<>!><,«> l>нс<><.«> < >«> сопло 4. Внутренняя<по; н с1» с< и.<;> 4 образована пересечением боковой поверхности усеченного конуса с тремя равными симметрично расположенными цилиндрами 5 под углом $ к осН конуса и в плоскостях, проходящих через ось конуса и межшарошечные проемы 6.

Предлагаемая форма выполнения сопла

4 за счет уклона tgPv образованных ребер 7 на боковой поверхности усеченного конуса в горизонтальной плоскости нижнего торца сопла 4 обеспечивает калибровку размера обломков выбуренной породы или керна, поступающих в промывочный канал 3 долота. Цилиндры 5, выполненные под углом<>( в плоскостях, проходящих через ось конуса и межшарошечные проемы 6, ориентируют изменение направления движения поперечных потоков промывочной жидкости от периферии забоя к его центру через межшарошечные проемы 6, формируя восходящий поток обратного направления. Ввиду того, что величины r u h задаются конструктивно (фиг. 3), предельные значения углов,б и <К устанавливаются в следующей зависимости (для варианта трехшарошечного долота) tg 4=

1" з- cos «, Р 1. COSa (— — — — ) — tg c . где r радиусы верхнего основания усеченного конуса и цилиндров;

Ь вЂ” высота усеченного конуса (сопла).

Таким образом, изменяя угол д „можно регулировать площадь выходного сечения сопла 4 в определенных пределах, в зависимости от угла„В или диаметра промывочного канала, не нарушая калибровочных (кернообразующих) размеров сопла 4.

Буровое долото работает следующим образом.

При вращении вокруг своей оси шарошки 2 разбуривают горную породу, которая удаляется с забоя потоками промывочной жидкости. В.процессе обратно-всасывающего эрлифтного бурения п риза бой ные потоки промывочной жидкости распределяются при обратном направлении в свободные проемы

6 между шарошками 2 от периферии забоя к центру сопла 4, очищая тем самым поверхность забоя от шлама. Обломки породы или керна поступают в калибровочное (кернообразующее) отверстие, образованное уклоном ребер 7 на боковой поверхности усеченного конуса, в горизонтальной плоскости нижнего торца сопла 4. Промывочная жидкость (пульпа) поступает в промывочный канал 3 долота через торцовые проемы, образованные цилиндрическими поверхностями 5, вовлекая за собой обломки выбуренной породы или керна. Благодаря тому, что цилиндрические поверхно1!20086 б б

Фиг «" (.остави1сл>, (. ..1< ии ои:>

1 схрсл И. В< рсс 1« >>II к. «, >р иии>

Тираж 564 11 и;

ВНИИПИ Государственноп> комис< Т,> по делам изобретений и» «I>l«: ft

113035,Москва,Ж вЂ” 35,Раун>ск;>,>и:>о

Филиал ППП «Патент»1 г. Ужп>род, у> I l; »н

Рсиактор В. Ив<пи>ва

3;» ;>» 77 I 2> 24 сти 5 выполнены под утлом o(к оси конуса в плоскостях, проходящих через межшарошечные проемы 6 и ось конуса, взаимодействие трех встречных потоков и частиц выбуренной породы происходит не в поперечном их направлении в призабойной зоне, а в продольном и уже внутри сопла 4, так как поперечные потоки промывочного агента, локализованные межшарошечными проемами 6, коммулируются в один восходящий поток обратного направления, уменьшая тем самым гидравлическое сопротивление в призабойной зоне за счет исключения фактора взаимоуничтожения векторов скоростей поперечных потоков. В результате этого, всасывание обломков выбуренной породы или керн происходит с меньшими гидравлическими потерями.

Таким образом. предлагаемая форма oflла обеспечивает повышение эффективности очистки забоя путем осуществления обратно-всасывающей промывки за счет формирования определенного направления движения прпзабойных потоков промывочной жидкости„что приводит к уменьшению потерь напора эрлифта и созданию устойчивой циркуляции потока обратного направления. Эт<> позволяет увеличить механичсскук> скорость проходки и повысить производительность буровых работ с применением tloсоба обратно-всасы ваю1цей промывки.

Экономический эффект от применения одного долота составит ориентировочно 50-—

60 руб. за счет снижения себестоп мо TII ! м проходки гидрогеологических скважин с обратной промывкой на 2 — 3 руб. диР A