Буровое шарошечное долото

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1305295

А1 (5!) 4 E 21 B 10/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3859305/22-03 (22) 28.02.85 (46) 23.04.87. Бюл. ¹ 15 (71) Московский институт нефти и газа им. И.M.Ãóáêèíà (72) Н.А.Жидовцев, И. К.Бикбулатов, Г.И.Матвеев, Э.С.Гинзбург, Т.А.Илык, У.Н.Якимчук и В.Н.Матвиевский (53) 622.24,05).55 (088.8) (56) Масленников И,К., Матвеев Г.И.

Инструмент для бурения скважин.

Справочное пособие. М.: Недра, 1981, с. 300, рис. 198 е, Там же, с. 164, рис. Ill. (54) БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО ,(57) Изобретение относится к буровой технике и позволяет повысить долговечность долота эа счет снижения вибрации и обеспечения воэможности рабо ты без подцолотного калибратора. Шарошки 4 с калибрующим конусом 5 установлены на лапах 1 на опорах. Козырьки спинок (С) 2 лап 1 армированы износостойкими элементами..По всей длине С 2 имеет цилиндрическую форму и диаметр, равный номинальному диаметру долота. Передняя кромка С 2 имеет режущий элемент (РЭ) 7. Он о установлен под углом 3-5 к образующей цилиндра, что снижает уровень вибрации долота и колонны. Цилиндрическая поверхность С 2 армирована износостойкими поясками (ИП) 8. Они расположены по спирали с перекрытием на каждой лапе 1. Между РЭ 7 и

ИП 8 выполнена шламоотводящая канавка 9. Вдоль передней кромки лапы 1 выполнено углубление. Каждый РЭ 7 выполнен в виде пластины с поперечными канавками. Пластины жестко закреплены в углублении. Положительные углы наклона РЭ 7 и ИП 8 улучшают подъем шлама в наддолотное пространство.

1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1 . 130529

Изобретение относится к долотостроению и используется при бурении нефтями ных и газовых скважин в слабосцемен,тированных и средней твердости породах.

Целью изобретения является повышение долговечности ..долота за счет снижения вибраций и обеспечение возможности работы без наддолотного калибратора. f0

На фиг.1 - долото, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг . 1; на фиг . 3зависимость величины вибрации от угла установки режущей кромки.

Долото содержит лапы 1, спинки 2 15 которых армированы износостойкими элементами 3, и установленные на лапках 1 шарошки 4 с калибрующим конусом 5. Спинка 2 лапы 1 по всей длине выполнена цилиндрической и 20 имеет диаметр, равный номинальному диаметру долота, передняя кромка 6 спинки 2 снабжена режущим элементом

7, установленным под углом 3-5 к, Ф образующей цилиндра, а цилиндрическая поверхность спинки 2 армирована износостойкими поясками 8, расположенными по спирали с перекрытием друг друга, при этом между режущими элементами 7 и спиральными поясками 8 30 выполнена шламоотводящая канавка 9.

Износостойкие пояски 8 могут представлять собой наплавки износостойкими материалами, либо установленные по спирали и впрессованные в тело ла- 35 пы твердосплавные. зубки.

Вдоль передней кромки 6 лапы 1 может быть выполнено углубление 10, а режущий эпемент 7 может представ- 40 лять собой пластину 11, жестко закрепленную в углублении 10, при этом на поверхности пластины выполнены поперечные канавки 12.

Долото работает следующим образом. 45

При бурении калибрующий конус 5 шарошки 4 образует номинальный ди.аметр скважины. В это время спинки . лап 1 не участвуют в процессе фор- 0 мирования стенок скважины. Однако с износом вооружения диаметр образуемой скважины уменьшается, вступает в работу калибрующая спинка долота. При этом диаметр скважины долго сохраняет свои номинальные параметры.

Установка режущих элементов 7 под углом 3-5 к образующей цилиндра вызвана необходимостью снижения уров5 2 ня вибраций, возникающих на долоте и колонне при работе долота.

Угой установки 3-5 определен экспериментально. На стенде, позволяющем проводить бурение на блоках и одновременно производить измерение вибраций на колонне, отрабатываются опытные долота с различными углами установки.

При испытаниях режущие элементы 7 устанавливаются на спинке лапы под различными углами к образующей цилиндрической поверхности спинки лапы и при работе измеряется величина (частота и амплитуда) вибраций. При испытаниях, когда долото полностью погружается в разбуриваемый блок, наблюдается два типа вибраций: высокочастотная, возникающая от действия вооружения на забой, с практически не изменяющейся амплитудой в процессе бурения и низкочастотная, возникающая от действия вертикально расположенного режущего элемента на породу стенок скважины, при этом амплитуда низкочастотных вибраций тем выше, чем ближе к вертикали угол установки режущего элемента.

На фиг.3 приведена зависимость уровня низкочастотных вибраций (KpHвая обработана, т.е. отделены и не приводятся уровни высокочастотной вибрации).

На графике видно, что при работе долота с различными углами установок режущего элемента изменяется величина вибраций (принята относительная величина амплитуды, т.е. отнесенная к номинальному диаметру долота).

Наблюдается максимум амплитуды при угле установки, близком к нулю, с увеличением угла установки к положительным углам (если принять режущий элемент, как часть спирали— правое направление спирали) и отрицательным (левое направление спирали), относительная величина ампо литуды снижается и при углах 3-5 уровень амплитуд стабилизируется.

В данной конструкции принят положительный угол наклона, так как в этом случае при вращении долота по часовой стрелке улучшен подъем отбуренного шлама в надцолотное пространство. Такое же направление имеют и спиральные пояски. Это можно объяснить резонансными явлениями, возникающими при работе долота при

13052

А-А

OlltA6NllrtC46JWjt

4 онпл ияуйю

6-$ þ-Э 1 - Ф и И б Э б дд щщуанрниу ремущвсо меемяа

4Ьаб

Составитель С.Денисова

Л. ехред В. Кадар

Корректор А.Зимокосов

Редактор Н.Лазаренко

Заказ 1393/27

Тираж 533 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 повторных контактах лезвия режущего элемента о след, оставленный при вибрации предыдущим режущим элементом.

5 формула изобретения

1. Буровое шарошечное долото, содержащее лапы со спинками, козырьки которых армированы износостойкими 10 элементами, и установленные на лапах посредством опор шарошки с калибрующим конусом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения долговечности долота за счет снижения 15 вибрации и обеспечения возможности работы без наддолотного калибратора, спинка лапы по всей длине имеет ци1

95 4 линдрическую форму- и диаметр, равный номинальному диаметру долота, передняя кромка спинки лапы снабжена режущим элементом, установленным под углом 3-5 к образующей цилиндра, а цилиндрическая поверхность спинки армирована износостойкими поясками, расположенными по спирали с перекрытием на каждой лапе, при этом между режущим элементом и поясками выполнена шламоотводящая канавка, 2, Долото по п.l, о т л и ч а ющ е е с я тем, что вдоль передней кромки лапы выполнено углубление, а режущий элемент выполнен в виде пластины, жестко закрепленной в углублении, и имеющей поперечные канавки.