Буровое гидромониторное долото

 

Использование: гидромониторный породоразрушающий инструмент, преимущественно шарошечного типа, для бурения скважин. Сущность: стопор 10 выполнен в виде кольцевого элемента с уширением 11 на одном конце, а другой конец может быть заострен. Радиальный канал гильзы 4 сообщен с проточкой под стопор 10. Стопор 10 расположен под острым углом к продольной оси гильзы 4. Уширение 11 смещено в сторону присоединительной резьбы 2 относительно заостренного конца. При работе за счет наклонного расположения стопора 10 увеличивается его нагрузочная способность и обеспечивается жесткое крепление гильзы 4. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Е 21 В 10/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ 4

О

С)

00 (21) 4901918/03 (22) 11.01.91 (46) 15,01,93. Бюл, М 2 (71) Специальное конструкторское бюро по долотам Производственного объединения

"Куйбышевбурмаш" (72) P,Ì.Áoãîìîëîâ, А.В,Торгашов, Н.M.Ïàнин, Ю.И,Коваленко и А.А.Аникин (73) Специальное конструкторское бюро по долотам Производственного объединения

"Куйбышевбурмаш" (56) Патент США М 4285409, кл. 175-336, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 1620585, кл. Е 21 В 10/18, 1983. (54) БУРОВОЕ ГИДРОМОНИТОРНОЕ ДОЛОТО

Ы2,, 1789008 А3 (57) Использование: гидромониторный породоразрушающий инструмент, преимущественно шарошечного типа, для бурения скважин. Сущность: стопор 10 выполнен в виде кольцевого элемента с уширением 11 на одном конце, а другой конец может быть заострен. Радиальный канал гильзы 4 сообщен с проточкой под стопор 10, Стопор 10 расположен под острым углом к продольной оси гильзы 4, Уширение 11 смещено в сторону присоединительной резьбы 2 относительно заостренного конца. При работе за счет наклонного расположения стопора 10 увеличивается его нагрузочная способность и обеспечивается жесткое крепление гильзы 4. 2 з п. ф лы, 2 ил.

1789008

20

40

55

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к гидромониторному породоразрушающему инструменту, преимущественно шарошечного типа.

Известно также буровое гидромониторное долото, включающее полый корпус с присоединительной резьбой и наклонными цапфами, на которых установлены шарошки с породоразрушающими элементами, лопасть с режущими элементами и узел промывки, содержащий насадки и систему каналов в лопасти, диаметр которых значительно меньше подводящего промывочного канала.

К недостаткам этого долота следует отнести низкую механическую скорость бурения, Это связано с отсутствием связи между работой, совершаемой породоразрушающими элементами шарашек и напорными струями, подаваемыми через насадки на забой скважины.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности к достигаемому результату является буровое гидромониторное долото, содержащее корпус с присоединительной резьбой и цапфами, установленные на цапфах шарошки с породоразрушающими венцами и промывочные узлы в виде гильз с отверстиями на дне, соединенных с корпусом посредством стопоров, установленных в совмещенных проточках на сопрягаемых поверхностях корпуса и гильз, оси отверстий которых направлены на окружность с радиусом, равным расстоянию от оси долота до середины ширины соответствующего породоразрушающего венца в нижней его точке, Данное долото обеспечивает эффективное разрушение забоя только при сохранении заданной схемы промывки, Однако это условие в известном долоте выполняется только в начальный момент работы. А затем из-за постоянной вибрации, характерной для работы .бурового инструмента, и особенно шарашечных долот, гильза, удерживаемая стопором, постепенно проворачивается, что приводит к нарушению заданной схемы промывки, Последнее же ведет к тому, что струя жидкости из насадок не будет попадать в зону контакта зубьев шарашки с забоем, а это резко снижает эффективность работы долота.

Другим недостатком долота является низкая надежность из-за малой несущей способности стопора и промывочного узла, что при значительных перепадах давления может привести к выходу из строя стопора и выпаданию гильзы на забой с созданием аварийной ситуации.

Целью изобретения является повышение эффективности работы долота за счет сохранения заданной схемы промывки в течение всего времени работы долота при одновременном повышении надежности его в работе за счет увеличения несущей способности стопора.

Поставленная цель достигается тем, что в буровом гидромониторном долоте, содержащем корпус с присоединительной резьбой и цапфами, установленные на цапфах шарошки с породоразрушающими венцами, промывочные узлы в виде гильз с отверстиями на дне, соединенных с корпусом посредством стопоров, установленных в совмещенных проточках на сопрягаемых поверхностях корпуса и гильз, оси отверстий которых направлены на окружность с радиусом, равным расстоянию от оси долота до середины ширины соответствующего породоразрушающего венца в нижней его точке, согласно изобретению, каждый стопор выполнен в виде кольцевого элемента с уширением на одном конце, а гильза — с радиальным каналом, сообщенным с проточкой под стопор, при этом кольцевой элемент расположен под острым углом к продольной оси гильзы, причем конец кольцевого элемента с уширением размещен в радиальном канале гильзы.

Выполнение стопора в виде кольцевого элемента позволяет повысить несущую способность за счет увеличения контактной поверхности с корпусом. Этому способствует и наклонное расположение кольцевого элемента. Кроме того, наклонное расположение стопора исключает проворот гильзы относительно корпуса и тем самым предотвращает нарушение заданной схемы подачи струй промывочной жидкости на забой скважины.

Выполнение стопора с одной стороны с заостренным концом, а с другой стороны — с уширенным концом позволяет ускорить MQHтаж и демонтаж промывочного узла из-за возможного размыва отверстий в гильзе, учитывая значительный перепад давлений в промывочных узлах. Этой же цели служит выполнение гильзы с радиальным каналом для размещения уширенного конца стопора, Расположение уширенного конца стопора над заостренным концом в рабочем положении долота предохраняет стопор от выпадения в случае разрыва его из-за какихлибо дефектов или изготовления меньшего диаметра по сравнению с кольцевой проточкой, На фиг,1 изображен общий вид долота, продольный разрез; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1.

1789008

50 бы.

Предложенное буровое долото, спускаемое в скважину на колонке труб, включает полый корпус 1 с присоединительной резьбой 2 и напорными каналами 3, промывочные узлы в виде гильз 4 с отверстиями 5 на дне, закрепленные к корпусу цапфы (не показаны), на которых установлены шарошки

6 с породоразрушающими венцами 7, Для герметизации промывочного узла предусмотрено уплотнительное кольцо 8, размещенное в канавке на приливе 9 корпуса 1 или на внутренней поверхности гильзы 4, закрепленной на приливе 9 стопором 10.

Стопор 10 выполнен в виде кольцевого элемента с уширением 11 на одном конце и заостренной вершиной 12 на другом конце и расположенными в совмещенных проточках 13а и 13б с полукольцевым поперечным сечением на сопрягаемых поверхностях прилива 9 и гильзы 4. Проточки 13а и 13б расположены под острым углом к продольной оси гильзы 4, которая имеет радиальный канал 14, сообщенный с проточкой 13б и служащий для размещения уширенного конца 11 стопора 10, причем уширенный конец 11 стопора 10 смещен относительно заостренного конца 12 в сторону присоединительной резьбы 2 корпуса 1, Отверстия 5 на дне гильзы 4 расположены под разным углом и ориентированы таким образом, что оси их направлены на окружность с радиусом, равным расстоянию от оси долота до середины ширины соответствующего породоразрушающего венца в нижней его точке

15. При этом отверстия 5 могут быть оснащены насадками.

Принцип работы долота заключается в следующем, Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие венцы 7 шарошек 6 разрушают породу.

Разрушенная порода удаляется с забоя потоком промывочной жидкости, подаваемой через напорные каналы 3 и отверстия 5 в гильзе 4. Одновременно с очисткой забоя от разрушенной породы струи жидкости, истекающие из отверстий 5, производят дополнительное разрушение породы благодаря направлению струй в зону внедрения 15 породоразрушающих венцов 7 в горную породу, в которой вооружение шарошек 6 образует систему трещин. Воздействие высокоскоростной струи на разрушенные зубцами венцов 7 участки, приводит к глубокому проникновению жидкости в трещины и, тем самым, к полному их раскрытию и дополнительному разрушению породы по всему забою. При этом необходимая скорость истечения струи достигается выбором соотношения сечений между напорным каналом 3 и отверстиями 5 в гильзе, которое должно быть не менее, чем 5:1. Применение предложенного долота позволяет повысить стойкость вооружения и механическую скорость бурения за счет сохранения заданной схемы поражения забоя в течение всего времени работы, что достигается исключением проворота гильзы 4 относительно приливов

10 корпуса 1. Одновременно с этим обеспечивается воэможность увеличения скоростного воздействия струй за счет повышения несущей способности стопора

10 при одинаковом его сечении с прототипом, Формула изобретения

1. Буровое гидромониторное долото, содержащее корпус с присоединительной резьбой и цапфами, установленные на цапфах шарошки с породоразрушающими венцами, промывочные узлы в виде гильз с отверстиями на дне, соединенные с корпусом посредством стопоров, установленных в совмещенных проточках на сопрягаемых поверхностях корпуса и гильз, оси отверстий которых направлены на окружность с радиусом, равным расстоянию от оси долота до середины ширины соответствующего породоразрушающего венца в нижней его точке, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности в работе долота путем сохранения заданной схемы промывки в течение всего времени работы при одновременном повышении надежности за счет увеличения несущей способности стопора, каждый стопор выполнен в виде кольцевого элемента с уширением на одном конце, а гильза выполнена с радиальным каналом, сообщенным с проточкой под стопор, причем кольцевой элемент расположен под острым углом к продольной оси гильзы, а его конец с уширением размещен в радиальном канале гильзы.

2. Долото по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что другой конец кольцевого элемента выполнен в заостренной вершиной.

3. Долото по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что конец кольцевого элемента с уширением смещен относительно заостренного конца в сторону присоединительной резь1789008

А-Аподерн }то

Ю у

Составитель Н, Панин

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор А, Мотыль

Заказ 84 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