Удлиненная гидромониторная насадка бурового инструмента

 

Использование: относится к насадкам бурового инструмента. Сущность изобретения: насадка выполнена в виде металлического корпуса и сопла, изготовленного из керамических износостойких материалов. Сопло состоит из секций, каждая из которых прикреплена к внутренней поверхности корпуса и к соседним секциям посредством неразъемного беззазорного соединения. Секция сопла, расположенная во входной части насадки, выполнена из металлического твердого сплава, другие секции - из металлокерамического материала. Насадка является сменной и может устанавливаться в стандартное посадочное отверстие бурового шарошечного долота. 2 ил.

Изобретение относится к технике для бурения скважин в земной коре и может быть использовано в промывочных узлах буровых шарошечных долот и аналогичных им инструментов.

С помощью гидромониторной насадки образуется струя бурового раствора, направленная на забой. Чем ближе к забою расположено выходное отверстие насадки, тем эффективнее оказывается механическое воздействие струи на разбуриваемую горную породу и тем эффективнее идет процесс бурения.

Известен промывочный узел бурового шарошечного долота, состоящий из муфты с резьбой и гайкообразным выступом, уплотнительного кольца, подпирающей втулки и гидромониторного сопла (насадки). Большая часть выступает из корпуса долота в пространство между смежными шарошками (Масленников И.К. Буровой инструмент. М. Недра, 1989 с. 172 173, рис. 2.1.65).

Недостаток известного устройства заключается в том, что из-за больших диаметральных размеров муфты оно плохо вписывается в ограниченное пространство между шарошками трехшарошечного долота.

Известен промывочный узел бурового долота (патент США N 5072796, E 21 B 10/18, опубл. 17.12.91), состоящий из корпуса, привариваемого к телу долота, и сопла, состоящего из плотно примыкающих друг к другу секций, каждая из которых прикреплена к внутренней поверхности корпуса и соседним секциям посредством неразъемного беззазорного соединения.

Существенный недостаток этого известного узла заключается в недостаточно высокой стойкости сопла, чаще всего из-за быстрого разрушения секции, расположенной во входной части и испытывающей наибольшие нагрузки, сопровождающиеся ударно-абразивным износом входного участка.

Изобретение направлено на создание относительно длинной и тонкостенной гидромониторной насадки бурового инструмента, которая хорошо списывается в ограниченное пространство между шарошками бурового долота и которая может быть изготовлена с применением технологии порошковой металлургии с достижением высокой износостойкости поверхности проходного отверстия и прочности насадки.

Для решения задачи секции сопла гидромониторной насадки выполнены из керамического материала, при этом секция керамического сопла, расположенная во входной части насадки, выполнена из металлокерамического твердого сплава, а секция, расположенная на выходе, и промежуточные секции изготовлены из минералокерамического материала.

При изготовлении секций сопла предложенной гидромониторной насадки в виде относительно коротких керамических втулок или колец достигается высокая плотность спрессованной массы порошкового материала по всему объему и, как следствие, высокая износостойкость поверхности отверстия и прочность насадки.

Одинаково высокая износостойкость рабочей поверхности насадки на всем ее протяжении достигается также в значительной мере еще и за счет выполнения наиболее нагруженной секции керамического сопла, расположенной во входной части насадки, из более прочного металлокерамического твердого сплава, при том, что другие секции, подверженные в основном абразивному износу, выполнены из мене дорогостоящего минералокерамического сырья.

На фиг. 1 показано буровое трехшарошечное долото с сечением по диаметральной плоскости; на фиг. 2 промывочный узел долота с удлиненной гидромониторной насадкой (узел I на фиг. 1 ).

Долото содержит корпус 1 с присоединительной резьбой, три шарошки 2 (две из них на фиг. 1 не показаны) и три промывочных узла, каждый из которых состоит из канала 3, оканчивающегося гнездом под насадку, в котором установлена удлиненная гидромониторная насадка 4, закрепленная с помощью стопорного элемента 5. Зазор между стенкой гнезда и наружной поверхностью насадки 4 уплотнен резиновым кольцом 6. Насадка состоит из корпуса 7, выполненного из закаленной стали, стойкой к воздействию ударных и изгибающих нагрузок, и сопла, изготовленного из износостойких керамических материалов.

Керамическое сопло состоит из секций 8, 9, 10, причем каждая из них прикреплена к внутренней поверхности корпуса 7 и к соседним секциям посредством неразъемного беззазорного соединения, например, клеевого.

Секция 8 входной части сопла, испытывающая наибольшие нагрузки, изготовлена из более прочного металлокерамического твердого сплава типа ВК8, а секции 9 и 10 из менее прочного, но достаточно износостойкого минералокерамического материала типа ЦМ 332.

За счет близкого расположения выходной части насадки 4 к забою 12 скважины интенсифицируется процесс разрушения горной породы струей 13, формируемой с помощью насадки 4.

Новая насадка, в отличие от вышеуказанного известного технического решения, может устанавливаться в обычное посадочное гнездо трехшарошечного долота, легко заменяться в полевых условиях на аналогичную насадку с проходным отверстием другого диаметра и может эффективно использоваться в гидромониторных шарошечных долотах всех типов.

Формула изобретения

Удлиненная гидромониторная насадка бурового инструмента, содержащая сопло, состоящее из плотно примыкающих друг к другу секций, каждая из которых прикреплена к внутренней поверхности корпуса и соседним секциям посредством неразъемного беззазорного соединения, отличающаяся тем, что секции выполнены из керамического материала, при этом секция керамического сопла, расположенная во входной части насадки, выполнена из металлокерамического твердого сплава, а секция, расположенная на выходе, и промежуточные секции изготовлены из минералокерамического материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2