Шарошечное долото

 

Изобретение относится к технике и технологии бурения нефтяных, газовых и других скважин и может быть использовано при проектировании, изготовлении и эксплуатации буровых шарошечных долот. Цель - повышение эффективности работы за счет снижения энергозатрат на разрушение породы в пе^риферийной части забоя скважины. Шарошечное долото содержит корпус 1 с лапами 2. На лапах 2 установлены шарошки 3 с калибрующими поверхностями 7. Оси боковых удлиненных насадок 4 направлены на пересечение с окружностью 5. Окружность 5 описывает калибрующие поверхности 7 шарошек 3 радиусом R. Радиус R струи промывочной жидкости попадает на линии калибровки ствола скважины. Осуществляется гидродинамическое воздействие. Происходит размыв породы за счёт касательных напряжений. Поток взрыхляет породу и подготавливает почву для разрушения породы. 1 с.п.ф-лы, 2 ил.(Лс;|s*^ О VI ГО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 10/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (22) 27.11.89 (46) 23.02.92. Бюл: М 7 (75) В.И.Поздняков, А.К.Забурдаев и Р,И.Гук (53) 622.24.051.55 (088.8) (56) Патент США М 3509952, кл, 175-339, опублик. 1970; (54) ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО (57) Изобретение относится к технике и технологии бурения нефтяных, газовых и других скважин и может быть использовано при проектировании, изготовлении и эксплуатации буровых шарошечных долот. Цель — повышение эффективности работы за счет снижения энергозатрат на разрушение по,,5U 1714072 А1 ны. Шарошечное долото содержит корпус 1 с лапами 2. На лапах 2 установлены шарашки 3 с калибрующими поверхностями 7. Оси боковых удлиненных насадок 4 направлены на пересечение с окружностью 5. Окружность 5 описывает калибрующие поверхности 7 шарошек 3 радиусом R. Радиус R струи промывочной жидкости попадает на линии калибровки ствола скважины. Осушествляется гидродинамическое воздействие. Происходит размыв породы за счет касательных напряжений. Поток взрыхляет породу и подготавливает почву для разрушения породы.

1 с.п.ф-лы, 2 ил.

1714072

Изобретение относится к технике и технологии бурения нефтяных, газовых и дру-. гих скважин и может быть использовано при проектировании, изготовлении и эксплуатации буровых шарошечных долот.

Известна конструкция шарошечного 5 долота с тремя боковыми гидромониторными насадками, расположенными в проемах между шарошками долота и ориентированными на периферийную часть забоя скважины. 10

Недостаток конструкции заключается в том, что струи промывочной жидкости, истекающие из насадок, оказывают экранирующее.влияние, закрывая путь для выноса шлама с забоя через проемы между лапами 15 долота. При этом большое расстояние от выходного отверстия боковых насадок до поверхности забоя приводит к размыву и растеканию затопленных струй, что сводит к минимуму их гидравлическое воздействие 20 на поверхность забоя и, таким образом, не способствует снижению энергозатрат на разрушение породы зубьями шарошек.

Известно шарошечное долото, в котором ориентирование боковых удлиненных 25 насадок осуществляется без учета механизма разрушения породы зубьями различных венцов шарошек, s частности периферийных венцов, на долю которых приходятся наибольшие энергоэатраты в процессе раз- 30 рушения и калибровки ствола скважины в периферийной части забоя, Целью изобретения является повышение эффективности бурения за счет сниже. ния энергозатрат на разрушение породы в 35 периферийной части забоя скважины.

Указанная цель изобретения достигается тем, что в шарашечном долоте, содержащем корпус, соединенные с ним лапы с шарошками и боковыми удлиненными на- 40 садками, боковые насадки своими осями ориентированы на пересечение с окружностью, описывающей калибрующие поверхности шарошек радиусом, равным радиусу долота в сборе, 45

На фиг. 1 показано шарошечное долото, общий вид; на фиг. 2 — схема ориентации удлиненных насадок, Шарашечное долото (фиг, 1, 2) содержит корпус 1, с которым соединены лапы 2 с 50 шарошками 3 и боковыми удлиненными насадками 4. Боковые насадки 4 своими осями ориентированы на пересечение с окружностью 5 (точки 6 пересечения), описывающей калибрующие поверхности 7 ша- 55 рошек радиусом R, равным радиусу долота, в сборе (2R = 0долота).

Предлагаемое долото разработано с учетом механизма взаимодействия калибрующих поверхностей шарошек 7 со стенками скважины (фиг. 2). При бурении скважины профиль формируемого забоя с момента калибровки стенки (фиг, 2, точка К) идет на сужение, что объясняется механизмом взаимодействия периферийных зубьев шарошек с поверхностью забоя. Углубление такого профиля забоя в периферийной части трудоемко, так как зубьям не за что зацепиться, и разрушение породы осуществляется в основном фрезерованием и раздавливанием. Предлагаемое ориентирование боковых насадок 4 обеспечивает попадание струи промывочной жидкости из насадок при вращении долота на линию калибровки ствола скважины (линия, проходящая через точки К, фиг. 2), При этом происходит размыв породы за счет касательных напряжений, возникающих от действия поперечного потока, образующегося при встрече струи с забоем, Указанный поток промывочной жидкости будет также взмучивать (взрыхлять) породу, осуществлять отрыв с поверхности забоя разрушенных, но еще прижатых к нему частиц, подготавливая таким образом почву для разрушения породы в этой части забоя периферийными зубьями шарашками с малыми энергозатратами.

Практически указанное ориентирование боковых насадок 4 осуществляется следующим образом. Калибрующие поверхности шарошек 7 (фиг. 2) описывают-. ся окружностью 5, радиус которой равен радиусу долота в сборе R (или, что то же самое, радиусу скважины), Из точек касания

К на горизонтальной проекции долота восстанавливаются вертикальные линии до соответствующих точек касания К на вертикальной проекции долота, Через эти точки К проводится горизонтальная линия, которая позволяет определить величину

hh, h1, Зная конструктивные параметры h, hh, h<, 1, ориентирование боковых насадок (4) в вертикальной плоскости определяется углом наклона y: у = arctg

h1

Шарошечное долото работает следующим образом.

В процессе вращения долота под осевой нагрузкой зубья шарошек разрушают горную породу на забое скважины. Струи промывочной жидкости, истекая со скоростью из боковых насадок 4 (фиг, 1, 2), попадают на линию калибровки ствола скважины (линия, проходящая через точки К, фиг. 2), 1714072 каи) осуществляя гидродинамическое воздействие. При этом происходит размыв породы за счет касательных напряжений, возникающих отдействия поперечного потока, образующегося при встрече струи с забоем, Указанный поток промывочной жидкости будет также взрыхлять породу, осуществлять отрыв с поверхности забоя разрушенных, но еще прижатых к нему частиц, подготавливая таким образом почву для разрушения породы в этой части забоя периферийными зубьями шарошек с малыми энергозатратами. При этом повышаются показатели работы долота в целом (проходка, механическая скорость бурения).

Изобретение может быть реализовано практически в любой конструкции шарашечного долота.

Формула изобретения

5 Шарошечное долото, содержащее корпус, соединенные с ним лапы, установленные на .них шарошки с калибрующими поверхностями и с боковыми удлиненными насадками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

10 целью повышения эффективности в работе долота за счет снижения энергозатрат на разрушение породы в периферийной части забоя скважины, оси боковых удлиненных насадок направлены на пересечение с ок15 ружностью, описывающей калибрующие поверхности шарошек радиусом, равным радиусу долота.