Лопастное долото

 

Использование: буровой породоразрушающий инструмент, в частности лопастные долота для бурения с отбором керна. Сущность изобретения: лопастное долото содержит корпус, продольные промывочные каналы, армированные режущими элементами лопасти, жестко закрепленные с корпусом. Внутри корпуса установлена втулка, имеющая на нижнем торце радиальные пазы для размещения лопастей. Внутренние боковые поверхности лопастей ступенчатой формы и установлены с возможностью взаимодействия с верхним торцом и наружной поверхностью втулки. Втулка может иметь ребра жесткости и промывочные каналы будут образованы боковыми поверхностями корпуса и втулки, и передними и задними гранями лопастей и ребер жесткости втулки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области бурового породоразрушающего инструмента, а именно к лопастным долотам для бурения с отбором керна.

Известно буровое лопастное долото, включающее корпус, соединенные с ним лопасти и систему промывки, с регулируемым расходом (Авт. св. СССР N 445739 кл. E 21 B 10/42, 1971 г.).

Известно также лопастное долото, содержащее корпус и жестко соединенные с ним ступенчатые лопасти, армированные режущими вставками и снабженные гидромониторными насадками ( Пат. США N 3220497, кл. 175-411, 1965 г.).

Недостатком этих долот является невозможность бурения ими с отбором кернового материала, сложность конструкции и значительная металлоемкость.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является лопастное долото, включающее корпус, продольные промывочные каналы и армированные режущими элементами лопасти, жестко закрепленные с корпусом ( Дверий В.П. Бурение скважин лопастными долотами.- М. Недра, 1977, с. 135-137).

Данное лопастное долото обеспечивает бурение с отбором керна. Однако оно имеет сложную конструкцию, значительную металлоемкость и недостаточную надежность крепления лопастей.

Сложность конструкции связана с необходимостью сверления промывочных каналов в теле корпуса и выполнения продольных пазов на его наружной поверхности под лопасти, а также сложная форма лопастей и необходимость обеспечения их контакта с корпусом по двум поверхностям.

Значительная металлоемкость конструкции связана с необходимостью выполнения в теле корпуса промывочных каналов, а также обеспечения необходимой контактной поверхности с лопастями.

Недостаточная надежность крепления лопастей связана с тем, что при значительном диаметре долота невозможно обеспечить необходимую контактную поверхность лопастей с корпусом и практически лопасть соединяется с корпусом консольно. Это часто приводит к выходу из строя лопастей, а, следовательно, и всего долота.

В целом все это приводит к снижению эффективности использования этих долот и повышению стоимости буровых работ.

В связи с изложенным основной задачей изобретения является повышение эффективности работы лопастных долот и как следствие этого снижение стоимости буровых работ за счет устранения указанных недостатков, а именно - за счет упрощения конструкции при одновременном снижении металлоемкости и повышении надежности крепления лопастей.

Это достигается тем, что лопастное долото, включающее корпус, продольные промывочные каналы и армированные режущими элементами лопасти, жестко закрепленные с корпусом, снабжено втулкой, расположенной соосно в полости корпуса и выполненной с радиальными пазами на нижнем торце для размещения лопастей, причем корпус и втулка дополнительно соединены между собой, а лопасти установлены с возможностью взаимодействия с верхним торцом и наружной поверхностью втулки.

Использование в долоте центральной втулки позволяет применять в качестве корпуса обычную трубную заготовку, что с одной стороны упрощает конструкцию долота, а с другой значительно снижает его металлоемкость. Кроме того, втулка позволяет избежать консольности соединения лопастей, что повышает надежность их крепления, особо необходимую при бурении на форсированных режимах. Повышению надежности работы способствует и соединение втулки с лопастями посредством пазов для передачи крутящего момента, а также установка втулки с возможностью передачи осевого усилия через верхний торец и радиальных усилий через боковую поверхность.

На фиг. 1 изображен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг. 2 - вид со стороны рабочего торца.

Долото включает корпус 1, втулку 2 для приема керна, пространство между которыми образуют промывочные каналы 3, и лопасти 4, армированные режущими элементами 5, выполненными из твердого сплава или сверхтвердого материала. При бурении по твердым породам, разрушение которых требует значительных осевых нагрузок, керноприемная втулка 2 и корпус дополнительно соединяются между собой, например, посредством промежуточных пластин 6, образующих ребра жесткости. На нижних торцах корпуса 1 и втулки 2 выполнены соответственно пазы 7 и 8, в которых крепятся, например, посредством сварки, лопасти 4, боковые поверхности которых выполнены ступенчатой формы. При этом поверхность 9, обращенная к оси долота, взаимодействует с верхним торцом 10 втулки 2, а поверхность ступени 11, обращенная к периферии долота, взаимодействует с дном паза 7. Такое соединение лопастей 4 с корпусом 9 и втулкой 2 позволяет передавать осевую нагрузку на режущие элементы 5 не нагружая крепежные соединения (сварные швы).

Долото работает следующим образом. После присоединения долота к двойному колонковому снаряду (не показан) оно на бурильной колонне спускается на забой скважины. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента режущие элементы 5 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода удаляется с забоя промывочной жидкостью, нагнетаемой туда насосом через каналы 3, образованные корпусом 1, втулкой 2, лопастями 4 и ребрами жесткости 6. Образующийся в процессе бурения керн поступает через втулку 2 в полость керноприемной трубы, а затем поднимается на поверхность. Применение предложенного долота за счет повышения эффективности его работы позволяет значительно снизить затраты на проведение буровых работ.

Формула изобретения

1. Лопастное долото, содержащее корпус, продольные промывочные каналы и армированные режущими элементами лопасти, жестко закрепленные с корпусом, отличающееся тем, что оно снабжено втулкой, установленной соосно в полости корпуса и выполненной с радиальными пазами на нижнем торце для размещения лопастей, при этом внутренние боковые поверхности лопастей выполнены ступенчатой формы и установлены с возможностью взаимодействия с верхним торцом и наружной поверхностью втулки.

2. Долото по п.1, отличающееся тем, что втулка снабжена ребрами жесткости, расположенными на ее наружной поверхности и жестко закрепленными с корпусом.

3. Долото по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что продольные промывочные каналы образованы боковыми поверхностями корпуса и втулки и передними и задними гранями лопастей и ребер жесткости втулки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2