Одношарошечное долото

 

Изобретение относится к породоразрушающему буровому инструменту, в частности к одношарошечным долотам, может быть использовано в нефтегазодобывающей и горной промышленности при бурении скважин и позволяет повысить эффективность работы долота за счет возможности увеличения надежности узла передачи загрузки на шарошку и долговечности узла фиксации шарошки. Это достигается тем, что узел передачи нагрузки на шарошку выполнен с кольцевой проточкой на корпусе 2 и кольцевым выступом 3 на шарошке 1. Выступ 3 расположен в проточке иа корпусе 2. Узел фиксации шарошки 1 выполнен в виде сферического подшипника 4. Цапфа 5 прикреплена соосно к корпусу 2. Шарошка 1 выполнена в виде полусферы и установлена на цапфе 5 с угловым смещением относительно оси цапфы 5. При работе нагрузка от корпуса 1 на шарошку 1 передается посредством выступа 3. Это ведет к разгрузке подшипника 4. Размещение выступа 3 в проточке на корпусе 2 исключает возникновение пульсирующих нагрузок на подшипник 4 из-за жесткой фиксации шарошки 1 на корпусе 2. 1 ил. ы Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.(51)5 Е 21 8 10/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ь °

1 Г (21) 4834874/03 (22) 05.06.90 (46) 30.05.92. Gen. М 20 (71) Специальное конструкторское бюро по долотам. Производственного объединения

"Куйбышевбурмаш" (72) Б.Л.Стеклянов, Ю.H,Ñîêîëîâ, А.В.Topramos и А;А.Логинов (53) 622.24.051.55(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 304343; кл. Е 21 В 10/08, 1969.

J (54) ОДНОШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО (57) Изобретение относится к породоразрушающему буровому инструменту, в частности к одношарошечным долотам. может быть использовано в нефтегазодобывающей и горной промышленности при бурении скважин и позволяет повысить эффективность работы долота за счет возможности Ы 1737096 А1 увеличения надежности узла передачи загрузки на шарашку и долговечности узла фиксации шарашки. Это достигается тем, что узел передачи нагрузки на шарошку выполнен с кольцевой проточкой на корпусе 2 и кольцевым выступом 3 на шарашке 1, Выступ 3 расположен в проточке на корпусе 2.

Узел фиксации шарошки 1 выполнен в виде сферического подшипника 4. Цапфа 5 прикреплена соосно к корпусу 2. Шарошка 1 выполнена в виде полусферы и установлена на цапфе 5 с угловым смещением относительно оси цапфы 5, При работе нагрузка от корпуса 1 на шарашку 1 передается посредством выступа 3, Это ведет к разгрузке подшипника 4. Размещение выступа 3 в р проточке на корпусе 2 исключает возникновение пульсирующих нагрузок на подшипник 4 из-за жесткой фиксации шарошки 1 на корпусе 2. 1 ил.

1737096

55

Изобретение относится к породоразрушающему буровому инструменту, в частности к одношарошечным долотам, и может быть использовано в нефтегазодобывающей и горной промышленности при бурении скважин, Известно буровое одношарошечное долото, в котором рабочая поверхность шарошки выполнена в форме поверхности сферы, центр которой находится на пересечении осей корпуса долота и шарошки.

Недостатком этого долота является то, что по мере незначительного износа его шариковой опоры нарушается образование сферической формы забоя скважины, в связи, с чем резко снижается эффективность разрушения горной породы:

Известно одношарошечное долото, в котором, с целью повышения долговечности долота, цапфа выполнена соосно с корпусом долота и снабжена сферическим подшипником скольжения, при этом ось шарошки имеет угловое смещение относи-. тельно оси цапфы. Это устройство; за счет того, что шарошка смонтирована на цапфе посредством сферического подшипника, позволяет повысить износостойкость опоры долота и тем самым увеличить эффективность разрушения горной породы.

Однако в конструкции опорных элементов монтажа шарашки на соосной с корпусом долота цапфе радиальные усилия, которые передаются со стороны тела шарошки на цапфу и сферический подшипник, ничем не ограничены. Это вызывает интенсивный абразивный износ поверхности сферического подшипника и может привести к перегрузке консольной цапфы, что предопределяет как понижение ее долговечности и ведет к аварийным ситуациям из-за возможности оставления шарошки на забое скважины. Кроме того, ненадежна конструкция самого сферического подшипника, контактная поверхность которого выполнена как диаметральная (экваториальная) часть сферы, Технология его изготовления предопределяет снижение прочностных износостойких характеристик, в конечном счете понижается его эффективность при эксплуатации.

Известно также одношарошечное долото, содержащее корпус с цапфой, шарошку, расположенную на цапфе. узел передачи нагрузки на шарошку в виде ответных друг другу поверхностей на корпусе и шарошке и узел фиксации шарошки на цапфе.

Недостатком данного долота является сложность конструкции, а также ненадежность узла передачи нагрузки, обусловленная тем, что ответные друг другу

50 поверхности на корпусе и шарошке имеют свободу относительного радиального перемещения. При этом, очевидно, возникающие пульсирующие нагрузки в процессе работ долота будут передаваться на узел фиксации шарошки и цапфе, снижая его долговечность, а следовательно, эффективность долота в целом.

Цель изобретения — повышение эффективности одношарошечного долота за счет упрощения его конструкции и максимальной разгрузки цапфы, Поставленная цель достигается тем, что в одношарошечном долоте, содержащем корпус с цапфой, шарошку, расположенную на цапфе, узел передачи нагрузки на шарошку в виде ответных друг другу поверхностей на корпусе и шарошке и узел фиксации шарошки на цапфе, узел передачи нагрузки на шарошку дополнительно выполнен на ответных торцовых поверхностях с кольцевой проточкой на корпусе и с кольцевым выступом на шарашке, расположенным в кольцевой проточке, а узел фиксации шарашки выполнен в виде сферического подшипника, причем цапфа выполнена соосно с корпусом, а шарошка выполнена в виде полусферы и установлена с угловым смещением относительно оси опоры, На чертеже представлена схема одношарошечного долота, Одношарошечное долото состоит из шарошки 1. ось I — I которой расположена под углом к оси II — II корпуса 2 долота, узла . передачи нагрузки на шарошку, выполненного на ответных торцовых поверхностях с кольцевой проточкой на корпусе 2 и с кольцевым выступом 3 на шарашке 1; расположенного в кольцевой, проточке. Узел фиксации шарошки выполнен в виде сферического подшипника 4, закрепленного на цапфе 5.

Долото работает следующим образом, При вращении корпуса 2 долота вокруг своей оси! Н1 сферическая шарошка 1, вместе с узлом передачи давления, вращается вокруг оси I-I, взаимодействуя с породой.

Нагрузка от корпуса 2 долота на шарошку 1 передается посредством упорного кольцевого выступа 3 и проточки 6; что разгружает. соосную с корпусом 2 долота цапфу 5 и сферический подшипник 4, Вследствие этого сферическая шарошка 1 стабильно работает на забое скважины, обеспечивая максимальный эффект разрушения горной породы.

Все это позволяет исключить аварийные ситуации из-за поломки цапфы и износа сферического подшипника, а также целенаправленно регулировать повышение дол1737096

Составитель

Техред М.Моргентал

Редактор M.Òîâòèí

Корректор Т.Малец

Заказ 1875 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 говечиости бурового долота, так как удельные нагрузки по поверхностям уступов находится в обратной зависимости от их .количества, и есть воэможность, с введением узла передачи давления, подбирать бо- 5 лее износостойкие пары материалов: корпус долота — узел передачи давления, узел передачи давления — шаровой элемент сферического подшипника, что позволяет дольше сохранить исходную геометрию до- 10 лота, и, следовательно, повысить его эффективность при бурении.в целом, Еще более эффективность долота повысится с введением съемного элемента 3 в 15 корпус долота. При этом корпус можно будет использовать многократно.

Формула изобретения

Одношарошечное долото, содержащее корпус с нижним торцом, закрепленную на корпусе цапфу, установленную на цапфе по-, средством подшипника шарошку с верхним торцом, расположенным с возможностью взаимодействия с нижним торцом корпуса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения долговечности долота за. счет уменьшения нагрузки на цапфу и подшипник, корпус выполнен с кольцевой проточкой со стороны нижнего торца, шарошка выполнена в виде полусферы и на верхнем торце с кольцевым выступом, размещенным в кольцевой проточке корпуса, а подшипник выполнен сферическим, причем цапфа прикреплена к корпусусоосно,а шарошкаустановлена с угловым смещением относительно оси цапфы.