Буровое шарошечное долото
Изобретение относится к технике и технологии бурения скважин. Цель изобретения - повышение эффективности бурения путем увеличения перекрытия забоя скважины по радиусу и повышение надежности долота за счет увеличения прочности зубьев . Буровое шарошечное долото содержит самоочищающиеся шарошки с размещенными на них венцами зубьев,торцовые грани (ТГ) которых расположены под острым углом к площадкам притупления (ПП). При этом ТГ сопряжена с ПП плавной выпуклой кривой. Касательная к ней в точке пересечения ТГ и ПП расположена перпендикулярно к ПП. Место сопряжения ТГ с наружной поверхностью корпуса шарошки выполнено по радиусу . В процессе бурения обеспечивается увеличение перекрытия забоя скважины по радиусу, исключается образование на забое воротников и сохраняется удельная нагрузка на поверхность забоя, что необходимо для эффективного разрушения горной породы в течение всего времени наработки долота на отказ. Предлагаемая форма зубьев обеспечивает их прочность за счет плавной конфигурации контура, отсутствия концентратора напряжений у основания и при вершине зубьев. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л
COlO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1148955 (21) 4755389/03 (22) 03.11.89 (46) 15.03.92, Бюл. N 10 (72) А, К,Забурдаев, В.И.Поздняков и Р,И. Гук (53) 622.21.05.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР N 1148955, кл, Е 21 В 1.0/16, 1983. (54) БУРОВОЕ ШАРОШЕ4НОЕ ДОЛОТО (57) Изобретение относится к технике и технологии бурения скважин. Цель изобретения — повышение эффективности бурения путем увеличения перекрытия забоя скважины по радиусу и повышение надежности долота за счет увеличения прочности зубьев. Буровое шарошечное долото содержит самоочищающиеся шарашки с размещенными на них венцами зубьев, торцовые грани Изобретение относится к технике и технологии бурения нафтяных, газовых и других скважин, может быть использовано при проектировании, изготовлении и эксплуатации буровых шарашечных долот с фрезерованными зубьями и является дополнительным по авт.св, N 1148955. Известно буровое шарошечное долото, содержащее самоочищающиеся шарошки с размещенными нэ венцах зубьями, торцовые грани которых расположены под тупым углом к соответствующим площадкам притупления. Недостаток данного долота заключается в отсутствии полного перекрытия забоя скважины по радиусу. Обьясняется это необходимостью соблюдения гарантированных зазоров между сопряженными венцами „„5U „„l 71 9614А2 (ТГ) которых расположены под острым углом к площадкам притупления(ПП). При этом ТГ сопряжена с ПП плавной выпуклой кривой. Касательная к ней в точке пересечения ТГ и ПП расположена перпендикулярно к ПП. Место сопряжения ТГ с наружной поверхностью корпуса шарошки выполнено по радиусу, В процессе бурения обеспечивается увеличение перекрытия забоя скважины по радиусу, исключается образование на забое "воротников" и сохраняется удельная нагрузка на поверхность забоя, что необходимо для эффективного разрушения горной породы в течение всего -времени наработки долота на отказ. Предлагаемая форма зубьев обеспечивает их прочность за счет плавной конфигурации контура, отсутствия концентратора напряжений у основания и при вершине зубьев. 1 з,п. ф-лы, 4 ил. смежных шарошек, без чего невозможна сборка и нормальная работа долота с самоочищающимися LUBpolilKBMM, а также тупым углом торцовых граней к площадке притупления. Недостаток бурового шарошечного долота по основному изобретению заключается в том, что прямолинейная форма торцовых граней зубьев не является рациональной и оптимальной с точки зрения надежности вооружения. так как создает концентраторы напряжений у основания зубьев и ослабляет режущие кромки при вершине зубьев (способствует их слому и сколу). Кроме того, в случае применения данного долота полное перекрытие забоя скважины обеспечивается только в начальный момент бурения. Кроме того, эбразив1719614 ное изнашивание зубьев по высоте резко уменьшает коэффициент перекрытия забоя, Цель изобретения — повышение надежности вооружения и эффективности бурения путем увеличения перекрытия забоя 5 скважины по радиусу, Поставленная цель достигается тем, что B буровом шарошечном долоте по основному изобретению торцовая грань зубьев шарашки сопряжена с площадкой 10 притупления плавной выпуклой кривой, касательная к которой в точке их пересечения расположена перпендикулярно к площадке притупления; место сопряжения торцовой грани зубьев с наружной поверхностью кор- 15 пуса шарошки выпОлнено по радиусу, На фиг,1 схематически изображено шарошечное долото, общий вид; на фиг,2— пространственные траектории движения зубьев сопряженных венцов смежных ша- 20 рошек; на фиг.3 — предлагаемая форма зубьев; на фиг,4 — схема перекрытия забоя скважины по радиусу серийным долотом и долотом новой конструкции. Буровое шэрошечное долото (фиг.1 — 3) 25 содержит самоочищающиеся шарошки 1 с размещенными на них венцами зубьев 2, которые совершают движение по пространственной траектории 3 в виде окружности. Координаты этой траектории определяют 30 два конструктивных параметра: r — радиус окружности, как кратчайшее расстояние m данной точки поверхности зуба до оси шарошки (фиг.2); Р— база окружности, как расстояние вдоль оси шарошки от оси,доло- 35 та до центра окружности (фиг,2), Момент зацепления двух зубьев смежных шарошек равнозначен касанию (или пересечению) траекторий любых двух точек этих зубьев (фиг.2, точка M), 40 Комплексным параметром, характеризующим общую точку касания (или пересечения) двух траекторий (то ка М), является величина 0М (фиг.2а):. 45 ам=/ 7: Для предотвращения зацепления двух зубьев смежных шарошек необходимо заложить гарантированный зазорд > 1,5 — 2,0 50 мм, исопльзувмый при конструировании шарашечных долот, т.е. необходимо вы полнить условие (фиг,2б) 1,54 P> + r> - Рг + Гг <2 0 55 или в общем виде (для всех точек смежных зубьев): 1,5 а Р +1 + г1+1 - PI + г1 <2,0 г г г где PIu Ii — соответственно база и радиус окружности вращения точек предыдущей, считая от оси долота, сопряженной торцовой гранью зуба данной шарашки, мм; Рн-1 и 0+1 — соответственно база и радиус окружности вращения точек последующей, считая от оси долота, сопряженной торцовой грани зуба смежной шэрошки, мм, На фиг.З показана предлагаемая форма зубьев, которая обеспечивает высокую надежность за счет плавной конфигурации контура, отсутствия концентратора напряжений у основания и при вершине зубьев, большего размера по сравнению с известНЫМ ДОЛОТОМ, В долоте предлагаемой конструкции форма зубьев обеспечивает полное перекрытие забоя (или увеличенное перекрытие) при абразивном изнашивании зуба по высоте на величину Л h. Буровое шарашечное долото новой конструкции работает следующим образом. В процессе вращения долота под нагрузкой зубья шарошек поражают забой скважины по радиусу на длину площадки притупления Г(фиг,4). Реализация в новой конструкции долота зубьев предлагаемой формы с плавной выпуклой конфигурацией торцовых граней повышает надежность фрезерованного вооружения шарашек за счет снятия концентраторов напряжений, а также обеспечивает поражение забоя скважины по радиусу на длину площадки притупления г". даже при абразивном изнашивании зубьев по высоте на величину Л и, Это исключает образование на забое "воротников", ухудшающих условия работы долота и изнашивающих зубьев со стороны торцовых граней, т.е. повышается эффективность бурения, Предлагаемое изобретение мох<ет быть реализовано практически в любой конструкции шарошечного долота с фрезеровэнным вооружением. Формула изобретения 1. Буровое шарошечное долото по авт.св, N. 1148955, о т л и ч а ю щ е е с я тем,. что, с целью повышения эффективности бурения путем увеличения перекрытия забоя скважины rî радиусу и повышения надежности долота за счет увеличения прочности зубьев, торцовая грань зубьев шарошки сопряжена с площадкой притупления плавной выпуклой кривой, касательная к которой в точке их пересечения расположена перпендикулярно к площадке притупления. 1719614 2, Долото по п1, о тл и ч а ю ще е с я тем, что место сопряжения торцовой рани зубьев с наружной поверхностью корпуса шарашки выполнено по радиусу. 1719б14 Забой Корректор M.Ïoæî Редактор Э.Слиган Заказ 750 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Cl с о ОЪ Составитель А.Скалунов Техред М.Моргентал 03дя С/ЩЩ ШИЯ УНОЯ рдкция
