Долото для планетарного бурения

 

Использование: реактивно-турбинное бурение стволов и скважин большого диаметра. Сущность: шарошки 3 выполнены с одним венцом 4. Шарошки 3 имеют калибрующие калибрующие штыри 5. При работе повышается механическая скорость бурения и проходка на рейс. 1 ил.

Изобретение относится к технике бурения, а именно к реактивно-турбинному бурению стволов и скважин большого диаметра.

Известны многошарошечные долота для реактивно-турбинного бурения (РТБ), у которых в корпусе расположены шарошки [1].

Известно долото для планетарного бурения, содержащее корпус с цапфами, оси которых ориентированы под острым углом к оси долота, и установленные на цапфах шарошки с осями вращения, пересекающимися с осью долота [2].

Однако эти долота работают неэффективно, не дают высоких механических скоростей и проходок, так как у этих долот малое контактное давление зубьев шарошек на забой, что является следствием низких осевых нагрузок из-за ограниченной величины момента на валу турбобура и большого количества шарошек долота, что предопределяет большую площадь контакта с забоем. Известно, что при недостаточном контактном давлении имеет место малоэффективный поверхностный режим разрушения породы, при котором не может быть высоких механических скоростей. Кроме того, у многошарошечных долот диаметр шарошек значительно меньше диаметра долота, что обусловлено вписываемостью шарошек в диаметр долота. Это приводит к тому, что в шарошках малого диаметра нельзя создать прочной грузоподъемной опоры и частота вращения на своих осях будет кратно большей, чем частота вращения долота. Поэтому такие долота обладают низкой часовой стойкостью, что исключает получение больших проходок за рейс агрегата РТБ, несмотря на использование до 5-6 шарошек в каждом долоте.

Целью изобретения является увеличение механической скорости бурения и проходки за рейс агрегата.

Это достигается тем, что в долоте для планетарного бурения, содержащем корпус с цапфами, оси которых ориентированы под острым углом к оси долота, и установленные на цапфах шарошки с осями вращения, пересекающимися с осью долота, шарошки выполнены одновенцовыми и снабжены калибрующими штырями, размещенными на внешней торцовой поверхности шарошек.

На чертеже показано предлагаемое долото.

Долото содержит корпус 1 с цапфами 2, оси которых ориентированы под острым углом к оси долота. На цапфах 2 установлены шарошки 3. Их оси вращения пересекаются с осью долота. Шарошки 3 имеют по одному венцу 4 и снабжены калибрующими штырями 5. Они размещены на внешней торцовой поверхности шарошек 3.

Долото работает следующим образом.

Забойный агрегат для планетарного бурения (не показан), состоящий из 2-4 параллельно работающих и жестко между собой связанных турбобуров с долотами, спускают на забой скважины. Нагнетаемая по трубам, рабочая жидкость приводит во вращение валы турбобуров с укрепленными на их концах долотами. Агрегат вращается под действием сил реакции, в результате чего долота ограниченного размера обрабатывают всю площадь забоя большого диаметра. При работе агрегата с породой контактируют только два венца 4 каждого долота, что позволяет создавать повышенные контактные напряжения и достигать объемные режимы разрушения забоя.

Низкомоментное долото способно обеспечить высокие контактные давления зубков шарошек с породой забоя и контрвращение агрегата.

Это решается следующим образом. Для сокращения моментов вращения на углубление забоя шарошки выполняются без смещения осей. Калибровка ствола осуществляется выступающими твердосплавными зубками, расположенными на торцах шарошек. С целью сокращения величины моментов на калибровку штыри располагаются по окружности малого диаметра.

Формула изобретения

ДОЛОТО ДЛЯ ПЛАНЕТАРНОГО БУРЕНИЯ, содержащее корпус с цапфами, шарошки, установленные на цапфах, посредством осей, пересекающихся с осью долота под острым углом, отличающееся тем, что, с целью повышения механической скорости бурения и проходки на рейс, оно снабжено калибрующими штырями, расположенными на внешних торцевых поверхностях шарошек, выполненных одновенцовыми.

РИСУНКИ

Рисунок 1