Колонковое долото

 

Изобретение относится к буровой технике и позволяет повысить вынос керна за счет улучшения условий его формирования. Долото имеет корпус 1 со скважинообразующими шарошками (СШ) 7 и кернообразу- ЮШ.ИМИ шарошками (КШ) 4, установленные на цапфах (Ц) со смешением осей одна относительно другой. Оси СШ 7, КШ 4 и Ц расположены под острым углом а одна к другой . Этот угол определяется из математического выражения arctg 2 e/du tgp, где е - расстояние между точками пересечения осей Ц и шарошек 4 с плоскостью, проведенной через вершины зубков 9 периферийного (для СШ 7) или внутреннего (для КШ 4) венца, м; dm - диаметр СШ 7 по вершинам зубков 9 периферийного венца или внутреннего - для КШ 4, м; р - угол наклона оси Ц к оси врашения долота, град. Между КШ 4 и СШ 7 расположены ударные элементы 8, жестко связанные с корпусом 1. За счет смешения осей Ц и КШ 4 и СШ 7 их вооружение оказывает динамическое воздействие на породу, эффективно разрушая хрупкие породы. Расположение осей СШ 7 и КШ 4 и Ц под углом а позволяет постоянно выходить на диаметр скважины всем зубкам 9 периферийного венца СШ 7. При этом зубки 9 внутреннего венца КШ 4 выходят на диаметр керна. Это повышает эффективность образования скважины нужного диаметра. 3 ил. (С (Л со ел оо 00 00 4: 3 8

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1353884

А1 (ц 4 Е 21 В 10/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ, КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4000430/22-03 (22) 10.10.85 (46) 23.11.87. Бюл. № 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) И. И. Барабашкин, Я. В. Кунцяк и Я. С. Гаврилов (53) 622.24.051.56 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 825915, кл. Е 21 С 13/06, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1165763, кл. Е 21 В 10/06, 1983. (54) КОЛОНКОВОЕ ДОЛОТО (57) Изобретение относится к буровой технике и позволяет повысить вынос керна за счет улучшения условий его формирования.

Долото имеет корпус 1 со скважинообразующими шарашками (СШ) 7 и кернообразующими шарошками (КШ) 4, установленные на цапфах (Ц) со смещением осей одна относительно другой. Оси СШ 7, КШ 4 и LI, расположены под острым углом и одна к другой. Этот угол определяется из математического выражения arctg 2 е/d tgP, где е— расстояние между точками пересечения осей

Ц и шарошек 4 с плоскостью, проведенной через вершины зубков 9 периферийного (для СШ 7) или внутреннего (для КШ 4) венца, м; d — диаметр СШ 7 по вершинам зубков 9 периферийного венца или внутреннего — для КШ 4, м; р — угол наклона оси

Ц к оси вращения долота, град. Между

KHI 4 и СШ 7 расположены ударные элементы 8, жестко связанные с корпусом 1.

За счет смещения осей Ц и КШ 4 и СШ 7 их вооружение оказывает динамическое воздействие на породу, эффективно разрушая хрупкие породы. Расположение осей СШ 7 и КШ 4 и Ц под углом сс позволяет постоянно выходить на диаметр скважины всем зубкам 9 периферийного венца СШ 7. При этом зубки 9 внутреннего венца КШ 4 выходят на диаметр керна. Это повышает эффективность образования скважины нужного диаметра.

3 ил.

1353884

Изобретение относится к буровой технике, а именно к породоразрушающему инструменту, предназначенному для бурения с отбором керна.

Цель изобретения — повышение выноса керна за счет улучшения условий его формирования, а также повышение проходки на долото.

На фиг. 1 представлено колонковое долото, общий вид, разрез; на фиг. 2 то же, вид со стороны рабочего торца; на фиг. 3 — схема работы периферийного венца скважинообразующей и внутреннего венца кернообразующей шарошек.

Долото состоит из корпуса 1 с промывочными каналами 2, внутренней секции 3, на цапфах которой установлены кернообразующие шарошки 4, накладок 5, наружных секций 6 со скважинообразующими шарашками 7, ударных элементов 8, установленных на внутренней секции и накладках. Все шарошки оснащены твердосплавными зубка- 20 ми 9.

Бурение скважины колонковым долотом осуществляется путем его вращения при одновременном создании осевой нагрузки.

При этом, благодаря смещению осей одна относительно другой, вооружение шарошек оказывает динамическое воздействие на породу, что повышает эффективность разрушения хрупких пород, а за счет расположения осей шарошек и цапф под острым углом одна к другой все зубки периферийного венца наружной шарошки постоянно выходят на диаметр скважины, а зубки внутреннего венца кернообразующих шарошек— на диаметр керна, что повышает эффективность разрушения горной породы, образования скважины необходимого диаметра, улучшает условия кернообразования и увеличивает проходку на долото. Ударные элементы 8 долота периодически вступают в контакт с породой, разрушая забойную рейку, образованную зубками 9. Разбуренная порода выносится с помощью промывоч- 40 ной жидкости, поступающей па забой по каналам 2.

При разбуривании более мягких пластичных горных пород зубки 8, а соответственно и ударные элементы 9, внедряются в породу 4> на большую глубину, повышая эффективность разрушения забоя. При этом стойкость ударных элементов приближается к стойкости вооружения шарошек за счет дискретного режима работы.

При повороте шарошки на 180 минималь-- 50 но удаленный от оси цапфы  — В (ось вращения шарошки) зубок переместится из точки

А в точку Ai, отойдя от стенки скважины или образующей керна на некоторое расстояние (фиг. 3). Отрезок AiA> параллелен оси  — В. Таким образом, точка А>, образованная пересечением данного отрезка с образующей стенки скважины или керна, находится от оси  — В на том же расстоянии, что и точка Аь и является точкой, в которую должен приходить зубок, минимально удаленный от оси  — В при повороте шарошки на 180, чтобы как данный зубок, так и все зубки венца выходили при вращении шарошки на диаметр скважины или керна.

При этом максимально удаленный от оси

 — В зубок описывает траекторию, проекция которой на вертикальную плоскость есть отрезок CCi.

Следовательно, отрезок A Ci есть проекция на вертикальную плоскость венца шарошки, выполненного симметрично оси шарошки Н вЂ” Н и удовлетворяющего условия выхода всех его зубков на один и тот же диаметр.

Рассмотрим треугольник А С1А1 и треугольник А СА .AiC= 2е; А1А =2е/tgP;

АС

А А 2е А1С1 digs

2е откуда а = arctg, "" ЯР где а — угол наклона оси шарошки к оси цапфы, град;

d — диаметр шарошки по вершинам зубков периферийного (для скважинообразующих шарошек) или внутреннего (для кернообразующих шарашек) венца, м; р — угол наклона оси цапфы к оси вращения долота, град; е — расстояние между точками пересечения осей цапфы и шарошки с плоскостью, проведенной через вершины зубков периферийного (для скважинообразующих шарошек) или внутреннего (для кернообразующих шарошек) венца, м.

Величина е задается изначально и определяется тем, какую амплитуду вертикальных перемещений необходимо сообщить долоту для наиболее эффективного разрушения забоя.

Формула изобретения

Колонковое долото, содержащее корпус с шарошками, установленными на цапфах и расположенные между шарошками ударные элементы, причем шарошки установлены на цапфах со смещением осей одна относительно другой, а ударные элементы жестко связаны с корпусом, отличающееся тем, что, с целью повышения выноса керна за счет улучшения условий его формирования, а также повышения проходки на долото, оси шарошек и цапф расположены под острым углом одна к другой, определяемым из следующего математического выражения

2е а= arctg ш gp где а — угол наклона оси шарошки к оси цапфы, град;

1353884

Н

Фиг.5

Составитель В. Никулин

Редактор А. Козориз Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Заказ 5323/28 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з

d — диаметр шарошки по вершинам зубков периферийного (для скважинообразующих шарошек) или внутреннего (для кернообразующих шарошек) венца, м;

5 р — угол наклона оси цапфы к оси вращения долота, град; е — расстояние между точками пересечения осей цапфы и шарошки с плоскостью, проведенной через вершины зубков периферийного (для скважинообразующих шарошек) или внутреннего (для кернообразующих шарошек) венца, м.