Буровое шарошечное долото

 

Использование: буровая техника, в частности конструкции шарошечных долот. Сущность: в буровом шарошечном долоте каждая шарошка в поперечном сечении имеет эллипсную форму. Большая ось эллипса в 1,1 - 1,3 раза больше малой оси. 1 ил.

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к конструкциям шарошечных долот.

В настоящее время при бурении нефтяных и газовых скважин широкое распространение получили трехшарошечные долота с одноконусными, реже двух- или трехконусными шарошками. Известно трехшарошечное долото в секционном исполнении. Каждая секция включает лапу, на цапфе которой установлена одноконусная шарошка, имеющая вооружение в виде зубчатых или сплошных венцов. Опыт применения долот с одноконусными шарошками показал их недостаточную работоспособность из-за малой стойкости опор (подшипников). В целях усиления опор созданы долота с двух и трехконусными шарошками [1] Известно трехшарошечное долото типа В-145Т, состоящее из трех лап, сваренных между собой. На цапфах лап смонтированы три шарошки, каждая на трех подшипниках: один роликовый и два шариковых. Шарошки двухконусные, самоочищающиеся. На шарошках 117 фрезерованных зубьев. У этого типа долот порода разрушается за счет дробления и скалывания ее зубьями шарошек, нагруженных через опоры осевой силой (вес полный или частичный низа бурильной колонны) и перекатывающихся по забою при вращении долота. Динамизм воздействия на породу сводится к динамизму переката с одного зуба на другой, что недостаточно для эффективного разрушения горной породы [2] Целью изобретения является повышение эффективности бурения за счет дополнительного динамического воздействия на горную породу при перекатывании шарошек по забою.

Достигается это тем, что буровое шарошечное долото имеет лапы, на цапфах которых смонтированы шарошки, выполненные в виде эллиптического конуса, причем соотношение его осей равно 1,1÷ 1,3 где l малая ось эллипса, h большая ось эллипса.

Отличием предлагаемого бурового шарошечного долота является выполнение шарошки в виде эллиптического конуса с соотношением его осей: 1,1÷ 1,3 Известны конструкции породоразрушающего инструмента, содержащие эксцентричные диски, обеспечивающие работу долота в режиме возвратно-поступательного движения, что повышает эффективность бурения за счет дополнительного динамического воздействия на горную породу. Однако предлагаемая конструкция долота с эллиптической шарошкой позволяет совершать два хода (вверх-вниз) низу бурильного инструмента за один оборот шарошки, то есть в два раза увеличивается частота динамического воздействия, кроме того увеличивается момент на вращение долота, что отражается на кинематике разрушения горной породы, а именно: последняя разрушается не только за счет вдавливания зуба шарошки, но и за счет проскальзывания по забою, что дополнительно разрушает породу не только сжатием, но и сдвигом. С целью предотвращения невращения шарошки выбрано оптимальное соотношение ее осей.

На фиг.1 изображено буровое шарошечное долото.

Оно содержит три лапы 1, на цапфах 2 лап смонтированы шарошки 3, выполненные в виде эллиптического конуса 4.

Долото работает следующим образом. При вращении долота и перекатывании шарошек по забою низ бурильной колонны, весом которого создается нагрузка на долото, будет совершать возвратно-поступательные движения на величину, теоретически равную разности большой и малой оси эллипса. Энергию перехода от состояния покоя (шарошка опирается на малый эллипс) к состоянию движения низа бурильной колонны можно соотнести к реакции забоя, то есть к дополнительному на него воздействию вооружения долота. При обратном ходе (шарошка перекатывается с эллипса большого размера на меньший) двигающийся вниз бурильный инструмент вынужден останавливаться. Энергия движения вновь может рассматриваться как реакция забоя к шарошке, то есть снова дополнительное динамическое воздействие и снова порода будет разрушаться эффективнее.

Таким образом, предлагаемая конструкция бурового шарошечного долота по сравнению с известным позволяет в два раза увеличить частоту динамического воздействия за счет увеличения в два раза возвратно-поступательного перемещения низа бурильного инструмента, что создает дополнительное динамическое воздействие и повышает в конечном итоге эффективность бурения.

Формула изобретения

БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО, содержащее лапы, на цапфах которых закреплены шарошки, образующие которых при вращении шарошек образуют конусные поверхности, отличающееся тем, что каждая шарошка в поперечном сечении выполнена в виде эллипса, большая ось которого в 1,1 - 1,3 раза больше малой оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1