Шарошка бурового долота

 

,Изобретение относится к буровому породорззрушающому инструменту. Цель изо- .бретения - повышение эффективности работы шарошки (Ш) за счет усиления динамического воздействия. Ш бурового долота содержит клиновидные зубья вершинного венца (ВВ) 2, среднего венца (СВ) 3 и периферийного венца 4. Зубья на СВ 3 выполнены с уменьшенной высотой и расположены чередованием с зубьями нормальной высоты . Вершины зубьев с уменьшенной высотой расположены на линии, соединяющей вершины соседних зубьев. Зубья В В 2 выполнены в плоскости расположения зубьез нормальной высоты СВ 3. При перекатывании Ш1 под осевой нагрузкой по поверхности забоя в процессе бурения скважиньблагодаря конструктивному выполнению зубьев СВ 3 и зубьев В В 2 в одной диамет-- ральной плоскости зубья постоянно без отрыва от забоя контактируют с горной породой, обеспечивая равномерное разрушение породы по радиусу скважины, снижая мри этом удельную нагрузку на оди.; контактирующий зуЬ, что повышает его надежность . Разрушение породы осущсстсляется путем реализации зффекта дробления. который усиливается по сравьпншо с прототипом . Таким образом, в новой конструкции шарошки повышается надежность фрезерованных зубьев и ускоряется процесс раэру-. шения горной породы. При этом увеличиваются проходкя на долото и механическая скорость бурения за рейс. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. сл с

и©ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИЛЛ ИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (505 Е 21 В 10/IG

ГОсудлвстВе) тный КОмитет

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОП КСАН И Е И ЗОБ РЕ1 Е -Ц Я

g-E рарилз

z лбами

uz5 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4814556/03 (22) 16.04.90 (46) 07.07.92. Бюл. M 25 (75) A..Ê..Çàáóðäàåâ, В. И. Поздняков и Р, Il.

Гук (53) 622.24.051.55(088.8) (56) Мокшин А. С. и др. Шарашечные долота..

М.: Недра, 1971. с. 181. рис. 92. (54) ШЛРОШКА БУРОВОГО ДОЛОТА (57).Изобретение относится к буровому породоразрушающему инструменту. Цель изо,бретения — повышение эффективности работы шарошки (Ш) за счет усиления динамического воздействия. Ш бурового долота . содержит клиновидные зубья вершинного венца (ВВ) 2, среднего венца (СВ) 3 и периферийного венца 4. Зубья на СВ 3 выполнены с уменьшенной высотой и расположены чередованием с зубьями нормальной высоты. Вершины зубьев с уменьшенной высотой расположены на линии, соединяющей вершины соседних зубьев. Зубья BB 2 вы50 l 745861 А1 полнены в плоскости расположения зубьевнормальной высоты СВ 3. Г!ри перекать вании LLI под осевой нагрузкой llG поверхности забоя в процессе бурения скважины благодаря конструктивному выполнению зубьев СВ 3 и зубьев ВВ 2 в одной диамет-.. ральной плоскости зуоья постоянно без оТрыва от забоя контактируют с горной породой, обеспечивал равномерное разрушение породы по радиусу скважины, снижая при этом удельную нагрузку на один контактирующий 3yb, что повь|шает его надежность. Разрушение породы осущсствляется путем реализации эффекта дробления, который усиливаогся по сравнению с прототипом. Таким образом, в новой констру:ции шарошки повышаемся надежность фрезсрованных зубьев и ускоряется процесс разрушения .горной породы, При этом увеличиваются проходка на долото и механическая скорость бурения за рейс. 1 з.п. ф-лы. 5 ил.

1745861

4 Изобретение относится к технике и тех- положены на линии. соединяющей вер вина ологии бурения нефтяных, газовых и дру- соседних зубьев вершинного венца выпол-ихскважиниможетбытьиспользованопри нены в плоскостях расположения зубьев проектировании, изготовлении и эксплуата- нормальной высоты средних венцов.. ции буровых шарошечных долот. . 5 ka фиг. 1 показана шарошка с учетом ее

Известна шарошка бурового долота с пространственного расположения в констфрезерованными зубьями, имеющая сме- . рукции бурового долота; на фиг. 2 — схема щение своей оси относительно оси долота в взаимодействия зубьев известной шарошки направлении его вращения, сконструиро- с поверхностью забоя скважины забоя скваввнная для бурения пород с реализацией 10 жины и конструктивные параметры этих режущесдвигающего действия. зубьев; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 2; на . Недостаток конструкции шарошки за-. фиг. 4 и 5 — схема взаимодействия зубьев.- . ключается в низком показателе надежности предлагаемой шарошки. (часовой стойкости) фрезерованных зубьев, Шарошка бурового долота 1 содержит что выражается в их поломке и абразивном 15 клиновидныезубья2-4 вершинного,среднеизносе, резко снижающем первоначальную го и периферийного венцов, выступающие агрессивность клиновидных зубьев. над корпусом шарошки на высоту h. В иззеНаиболее близок к изобретению явля- стной шарошке зубья 2 вершинного венца ется шарашка бурового долота с фрезеро- имеютзначительнобольшийугловойшагф ванными зубьями, имеющая смещение 20 посравнениюсугловым шагом)32, зубьевЗ своей оси относительно оси долота в на- .среднего венца,т,e. P 1>. 3z, что обьясняправлении его вращения, сконструирован- ется малыми геометрическими размерами ная для бурения пород с реализацией вершинного венца. Это приводит ктому,что . дробяще-сдвигающего действия.. зубья среднего 3 и вершинного 2 венцов

Недостаток известной шарашки заклю- 25 шарашки не попадают в одну диаметральчаетсявтбм.чторазныйугловойшагразме- ную плоскость. что вызывает периодичещения зубьев на вершинном венце по ский отрыв от забоя зубьев 2 вершинного сравнению со средним венцом приводит к ..венца шарошки S.è. êàêñëåäñòâèå, снижает периодическому отрыву от забоя зубьев. эффективность разрушения породы в этой вершинного венца шарошки, что снижает 30 части забоя. Крометого,такой отрывприво-эффективность разрушения породы в этой . дит к неравномерному перераспределению части забоя. а так>ке вызывает неравномер- нагрузки между другими венцами зубьев 3 и ное нагружение контактирующих зубьев 4, что усиливает их износ, а также. в силу между венцами, интенсифицируя их износ. перекоса шарошки из-за отсутствия опорКроме того, малый шаг зубьев по венцам 35 ной точки (точка а, фиг. 2), отрицательно шарошки, создавая эффект дробления. со- сказывается на элементах опоры шарашки. кращает время взаимодействия зуба с поро- - В предлагаемой конструкции шарошки . дой и снижает динамической удар его о (фиг.4)вколичественномотношенииэубьев породу, что затрудняет процесс создания, на среднем венце расположено в 2 раза. усталостных напряжений в зоне контакта.40 больше, чем на вершинном венце .,т.е.p > зуба с породой и последующего усталостно-, ДР- 2. При этом зубья на средних венцах . ro разрушения особенно твердой и крепкой расположены чередованием зубьев 3 с норпороды, Все зто существенно снижает пока- мальной высотой h и зубьев 3 с уменьшен1 эатели надежности фрезерованного воору- ной высотой h, ограниченной прямой жения (часовую стойкость и назначения 45 линией cd, соединяющей вершины двух со.механическую скорость за рейс) шарошеч- седних зубьев 3 с нормальной высотой h. .ного долота в целом в процессе бурения . Причем зубья 2 на вершинном венце-шаскважин, . . рошки выполнены в плоскостях расположе. Цель изобретения — повышение эффек- ния зубьев 3 нормальной высоты средних тивности работы шарошки за счет усиления 50 венцов: (плоскости по линии "cmo". "dno и. . динамического воздействия на забой сква-.. T.ä.). жины и увеличения стойкости зубьев. Такая конструкция новой шарашки дает

Указанная цель достигается тем, что в следующие преимущества ho сравнениюc шарошке бурового долота, содержащей известной шарошкой.. клиновидные зубья, расположенные на 55 Большойшагзубьев3среднеговенцать средних и вершинных венцах, зубья íà в шарошке новой конструкции 9фиг. 4) по средних венцах выполнены с уменьшенной сравнениюс шагом зубьев 3 среднего венца высотой и расположены чередованием с тд в известной шарошке 9фиг. 2) (ть > tA) зубьями нормальной высоты, причем вер- обеспечивает большой ударный импульс. шины вубьвв с умвньшвнной высотой рвсу

1745861

55 что необходимо для создания эон предраэрушения о массиве горной породы забоя.

Конструктивное выполнение зубьев 3 и

3 среднего венца в шарашке новой конструкции (фиг, 4) обеспечивает большое время взаимодействия зубьев 4 с нормальной высотой К т.е. pr(фиг. 40) > рд(фиг. 2). Это ведет к созданию усталостных напряжений в зоне контакта зфьев 3 среднего венца

НоВоА конструкции шарашки с породой и последующему ее усталостному и усталост-... но-объемному разрушению.

Без уменьшения количества зубьев на .. среднем венце в шарашке, что необходил1о

- для реализации эффекта дробления, в конструкции шарашки повышается надежность зубьев среднего венца. так как в фазе наибольшего изгиба с породой контактируют одновременно 3 зуба, что уменьшает удель. .: .ну р нагрузку на один з;б, В конструкции шарашки дополнительно повышается надежность зубьев среднего ---. венца, поскольку зубья 3 с ул1еньшенной

::.: высотой h в момент контакта с породой

=; .- . работаюттолько наосевоесжатие, а предел ..: :.прочности металла на сжатие значительно

- . выше предела прочности на изгиб.

Выполнение зубьев 2 на вершинном венце шарашки предлагаемой конструкции .. о одних и тех же диаметральных плоскостях с зубьями 3 нормальной высоты среднего венца устраняет отрыв от забоя зубьев 2 вершинного венца при перекатывании ша- -..-. рошки. Это обеспечивает равномерное по..ражение породы по профилю забоя, равномерное нагружение контактирующих с породой зубьев вершинного, среднего 3 и : периферийного 4 венцоо, равномерное распределение нагрузки между элементами опоры шарашки, что повышает надежность

:вооружения и опоры шарашки и усиливает эффективность разрушения горной породы

Мз забое скважины.

Шарашка оаботает следующим обра. ЗОМ.

При перекатывании шарашки под осе. вой нагрузкой по поверхности забоя в процессе бурения скважины, благодаря

; конструктивному выполнению зубьев 3 среднего венца и зубьев 2 вершинного венца в одной диаметральной плоскости, зубья

2-4 постоянно без отрыва от забоя контактируют с горной породой, обеспечивая равномерное разрушение породы по радиусу скважины, снижая при этом удельную на.грузку иа один контактирующих зуб, что повышает его надежность. Разрушение поро- ды осуществляется путем реализации эффекта дробления, который усиливается

5 большим шагом еь зубьев 3 среднего венца. что обеспечивает большой ударныи импульс, необходимый для создания зон предраэрушения. Выполнение зубьев среднего венца путем чередования зубьев 3 с нор,э мальной вь!сотой h и зубьев 3 с уменьшеннoA; h, ограниченной прямой линией cd, соединяющей вершины двух соседи1х зубьев 3 с нормальной высотой h, обеспечивает работу зубьев 3 только на

15 осевое сжатие и распределение при этом осевой нагрузки между тремя одновременно контактирующими зубьями, вместо двух что повышает их надежность. При зтал1 большое время взаимодействия зубьев 3 в

20. новой конструкции шарашк i(rpg > pA) обеспечивает создание усталостных напряжений в зоне контакта. зубьев с породой и последующему ее усталастному и усталост ио-объемному разрушени а.

25 Таким образал, в предлагаемой конструкции шарашки повышастся надежность фрезерованиых зубьев и ускоряется процесс разрушения горной породы. При этом увеличивается проходка на долото и меха30 ническая скорость бурения за рейс.

Предлагаемое техническое решение мажет быть реализовано практически в любой конструкции шарашечного долога с фрезе.рованным вооружением.

35 Формула изобретения

1. Шарашка бурового долота, содержащая клиновидные зубья. расположенные на средних и вершинных венцах, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности в работе шарощки. эа счет усиления динамического воздействия ка забой скважины, зубья на средних венцах выполнены с уменьшенной высотой и

45 расположены с чередованием с зубьями нормальной высогы, причем вершины зубьев с уменьшенной высотой расположены на линии, соединяющей оершины соседних. зубьев.

2. Шарашка па п. 1. отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы шарашки за счет увеличения стойкости зубьев, зубья вершинного венца выполиены в плоскостях расположения зубьев нормальной высоты средних венцов.

174586

1745861,ОЩУПЬ аАж !

euza. Составитель B.Ëèáåðìàí . Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Производственно-издательский комбинат ".Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 01.

Заказ 237О . Тираж - .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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