Долото для вращательного бурения

 

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить эффективность работы долота для вращательного бурения, содержащего ступенчатые лопасти , путем формирования ствола скважины диаметром, большим диаметра долота. Это достигается тем, что по крайней мере одна лопасть в каждой ступени 2,3 и 4 выполнена с эксцентриситетом. Величина эксцентриситета увеличивается с увеличением диаметра ступеней, т.е. эксцентриситет лопасти 7 ступени (2) меньше эксцентриситета лопасти 9 ступени (4). Боковые поверхности эксцентричных лопастей армированы режущими вставками. В процессе работы долота благодаря наличию хотя бы оной эксцентричной лопасти в каждой ступени увеличивается степень свободы долота в радиальном направлении и оно совершает на забое планетарное движение, формируя ствол скважины диаметром, большим номинального диаметра долота. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Л-Л (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Е 21 В 10/42

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4699829/03 (22) 02.06.89 (46) 07.05.92. Бюл. № 17 (71) Государственный научно-исследова- . тельский и проектный институт нефтяной промышленности "Укргипрониинефть" (72) В. Ф,; Еременко, Я. В. Кунцяк, Н. В.

Лигоцкий и Н. Л, Лещинская (53) 622.24,051.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 113377885500, кл. Е 21 B 10/42, 1960.

Палий П, А. и Корнеев К. Е. Буровые долота. Справочник. — M. Недра, 1971, с. 281, рис. И.92. (54) ДОЛОТО ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить эффективность работы долота для вращательного...ЯХ,„, 1731931 А1 бурения, содержащего ступенчатые лопасти, путем формирования ствола скважины диаметром, большим диаметра долота. Это достигается тем, что по крайней мере одна лопасть в каждой ступени 2, 3 и 4 выполнена с эксцентриситетом. Величина эксцентриситета увеличивается с увеличением диаметра ступеней, т.е. эксцентриситет лопасти 7 ступени (2) меньше эксцентриситета лопасти 9 ступени (4). Боковые поверхности эксцентричных лопастей армированы режущими вставками. В процессе работы долота благодаря наличию хотя бы оной эксцентричной лопасти в каждой ступени увеличивается степень свободы долота в радиальном направлении и оно совершает на забое планетарное движение, формируя ствол скважины диаметром, большим номинального диаметра долота. 1 з,п. ф-лы, 3 ил.

1731931 боковые поверхности 16, 17, 18 остальных лопастей армированы износостойким материалом.

Долото с помощью резьбы 5 крепят к бурильной колонне и спускают в скважину для бурения. При создании циркуляции бурового раствора через отверстие 6, осевой нагрузки на долото и его вращении рабочие торцы 10 лопастей 2 разрушают забой скважины в осевом направлении и формируют направление бурения. За счет эксцентриситета е лопасти 7 с режущими вставками (13) происходит разрушение горной породы в радиальном направлении. При этом по длине ступени лопасти 2 формируется участок ствола с диаметром, большим номинального диаметра ступени. По мере углубления ствола рабочие торцы 11 разрушают образующуюся ступеньку, а за счет эксцентриситета ez лопасти 8 с режущими вставками (14) происходит разрушение горной породы в радиальном направлении по длине ступени лопасти 3. Аналогичные функции выполняет и ступень лопасти 4 с эксцентричной лопастью 9. За счет того, что эксцентриситет ступенчатых лопастей выполнен в соотношении ез > ег > e1, происходит перераспределение боковых сил прижатия к горной породе по длине долота, также взаимное влияние эксцентриситета каждой ступени на боковые силы прижатия других ступеней в сторону увеличения. При этом в процессе работы увеличивается степень свободы в радиальном направлении и долото совершает планетарное движение на забое, формируя ствол скважины диаметром, большим номинального диаметра долота. В результате этого основной объем разрушения горной породы выше первой ступени осуществляется в радиальном направлении, что, учитывая анизотропность пород, энергетически более рационально, чем в осевом направлении.

Наиболее целесообразно применять долото для формирования нижележащего участка ствола скважины до диаметра большего, чем диаметр вышележащего участка ствола скважины.

Основные преимущества предлагаемо0 ro долота в сравнении с прототипом заключается в том, что оно позволяет: повысить технико-зкономические показатели бурения скважины за счет более рационального процесса разрушения горных пород; фор5 мировать ствол скважины диаметром, большим диаметра долота на всем участке бурения за счет уменьшения радиальных колебаний долота при его работе; уменьшить моментоемкость долота и улучшить динамику его работы за счет ступенчатости долота

Изобретение относится к техническим средствам для бурения скважин, а именно к породоразрушающему инструменту.

Известно лопастное долото, содержащее корпус с продольным пазом, установ- 5 ленные в пазу корпуса две породоразрушающие лопасти, армированные твердосплавными пластинами, и крепежные элементы, причем каждая породоразрушающая лопасть выполнена с хвостовиком и 10 пазом.

Недостатком данного долота является невозможность формирования ствола скважины диаметром, большим диаметра долота. 15

Известно эксцентричное лопастное долото, содержащее корпус и две армированные лопасти, одна из которых выполнена с эксцентриситетом относительно оси долота. 20

Недостатком такого долота является низкая эффективность работы вследствие неустойчивого положения его на забое скважины в процессе бурения, что приводит к формированию ствола скважины с перемен- 25 ным диаметром, близким к номинальному.

Целью изобретения является повышение эффективности работы долота путем формирования ствола скважины диаметром, большим диаметром долота. 30

Поставленная цель достигается тем, что в долоте для вращательного бурения, содержащем корпус и ступенчатые лопасти, рабочие торцы которых армированы режущими вставками, а наружные боковые поверхно- 35 сти — износостойким материалом, по крайней мере одна лопасть в каждой ступени выполнена с эксцентриситетом, причем величина эксцентриситета увеличивается с увеличением диаметра ступени. 40

Кроме того боковые поверхности эксцентричных лопастей армированы режущими вставками, На фиг. 1-3 представлено предлагаемое долото. 45

Долото состоит из корпуса 1, ступенчатых лопастей 2, 3, 4, присоединительной резьбы 5 и промывочных отверстий 6. В каждой ступени по крайней мере одна из лопастей 7, 8, 9 выполнена с эксцентрисите- 5 тами соответственно е, ez, ез, причем е <

< ez < ез. Величина эксцентриситета нижней ступени е> определяется соотношением е >

> e» О, Эксцентричные лопасти в каждой ступени имеют разные направления (фиг. 3) 5 или размещены в одной плоскости (на чертеже не показано). Рабочие торцы 10, 11, 12 каждой ступени, а также боковые поверхности 13, 14, 15 эксцентричных лопастей армированы режущими вставками. Наружные

1731931 и разности эксцентриситетов; улучшить гидродинамику и качество цементирования спускаемых колонн, наружный диаметр которых близок по величине внутреннему диаметру предыдущей спущенной обсадной колонны.

Долото может быть использовано во всех предприятиях, ведущих бурение нефтяных, газовых, геологоразведочных и других скважин.

Формула изобретения

1. Долото для вращательного бурения, содержащее корпус и ступенчатые лопасти, рабочие торцы которых армированы режущими вставками, а наружные боковые поверхности — иэносостойким материалом, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы путем формиро5 вания ствола скважины диаметром, большим диаметра долота, по крайней мере одна лопасть в каждой ступени выполнена с эксцентриситетом, причем величина эксцентриситета увеличивается с увеличением

10 диаметра ступени, 2, Долото по и. 1, отл ич а ю щеес я тем, что боковые поверхности эксцентричных лопастей армированы режущими вставками.

1731931

Составитель В.Еременко

Редактор С.Кулакова Техред M.Моргентал Корректор Т,Палий

Заказ 1563 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101