Буровое долото режуще-скалывающего действия

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам и применяется при бурении скважин. Сущность изобретения: буровое долото содержит полый корпус с центральным промывочным каналом, закрепленные к корпусу породоразрушающие лопасти и центральный гидродинамический излучатель в виде цилиндрической камеры завихрения с тангенциально расположенными выходными каналами, параметром закрутки, равным A=1,5 и выходным соплом, выполненным в виде гибкого патрубка. 3 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам и применяется при бурении скважин.

Известно буровое долото, содержащее корпус с центральным каналом и центральный промывочный узел в виде гибкого патрубка с насадкой и грузом на нижнем конце, выполненным в виде втулки и установленным концентрично для осуществления планетарно-ориентированного направления на забой промывочной жидкости.

Недостатком данного изобретения является то, что вследствие меньшего проходного сечения насадки по сравнению с проходным сечением гибкого патрубка давление в нем больше давления в призабойной зоне и это вызывает увеличение напряжений в гибком патрубке, тем самым снижая его долговечность и уменьшая амплитуду его колебаний, а следовательно и радиус воздействия струи на забой. Известно также, что разрушение и доразрушение зон предразрушения горной породы гидромониторной струей менее эффективно по сравнению с воздействием гидродинамическим излучателем вихревого типа.

Известно буровое долото режуще-скалывающего действия, принятое за прототип, содержащее полый корпус, армированный породоразрушающими элементами, с установленными на нем гидродинамическими излучателями, выполненными в виде цилиндрической камеры завихрения с тангенциально расположенными каналами и с параметрами закрутки A=1,5.

Недостатком данного изобретения является то, что вследствие фиксированного расположения гидродинамических излучателей разрушение и доразрушение зон предразрушения горной породы струями, выходящими из излучателей, происходит только по определенным радиусам, не охватывая всей площади забоя, и кроме того, на участках встречи потоков жидкости, истекающей из излучателей, образуются зоны интенсивной турбулизации, в которых частицы породы совершают хаотическое движение, подвергаясь повторному измельчению породы разрушающими элементами, что снижает эффективность бурения.

Целью изобретения является создание условий для разрушения и доразрушения зон предразрушения горной породы струей промывочной жидкости по всей поверхности забоя и улучшение очистки призабойной зоны.

Указанная цель достигается тем, что буровое долото содержит полый корпус, закрепленные к корпусу породоразрушающие лопасти и центральный гидродинамический излучатель в виде цилиндрической камеры завихрения с тангенциально расположенными вихревыми каналами, параметром закрутки, равным A=1,5 и выходным соплом, выполненным в виде гибкого патрубка.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в гидродинамическом излучателе вместо жесткого выходного сопла установлен гибкий патрубок. Таким образом, предлагаемое буровое долото режуще-скалывающего действия соответствует критерию изобретения "новизна".

Замена гидродинамических излучателей с жесткими соплами на гидродинамический излучатель с выходным соплом в виде гибкого патрубка увеличивает эффективность работы долота, так как пульсации давления жидкости в излучателе заставляют гибкий патрубок интенсивно колебаться, увеличивая зону охвата забоя струей, воздействующей на породу по различным радиусам, а так как излучатель один, то устраняются зоны встречных потоков.

Наличие новых свойств указывает на соответствие заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показано долото, разрез; на фиг. 2-3 разрез излучателя.

Долото состоит из полого корпуса 1 с центральным промывочным каналом 2, лопастей 3, разделяющих промывочный канал 2 на сектора, установленного над лопастями гидродинамического излучателя 4, представляющего собой цилиндрическую камеру завихрения 5 с тангенциальными входными каналами 6 и соплом 7 в виде гибкого патрубка.

Работа долота осуществляется следующим образом. При вращении долота к нему прикладывается осевая нагрузка и подается промывочная жидкость, которая через тангенциальные входные каналы 6 поступает в камеру завихрения 5 гидродинамического излучателя 4, образуя в камере периферийное закрученное течение, где в приосевой зоне образуется противоток промывочной жидкости (тороидальная зона обратных токов), вызывающий пульсацию давления жидкости. Выходящая из камеры завихрения жидкость за счет пульсаций давления вызывает интенсивные колебания сопла 7, выполненного в виде гибкого патрубка, таким образом обеспечивая поражение забоя по различным радиусам выходящей из излучателя струей, которая за счет пульсаций давления жидкости воздействует на породу, вызывая разрушение и доразрушение зон предразрушения горной породы.

Таким образом, предложенное устройство позволит повысить механическую скорость бурения, проходку на долото и в целом повысить эффективность бурения долотами режуще-скалывающего действия.

Формула изобретения

Буровое долото режуще-скалывающего действия, содержащее полый корпус, закрепленные к корпусу породоразрушающие элементы и установленный в корпусе гидродинамический излучатель, выполненный в виде цилиндрической камеры завихрения с тангенциально расположенными входными каналами и параметром закрутки, равным 1,5, отличающееся тем, что долото имеет центральный промывочный канал, в котором установлен излучатель с выходным соплом, выполненным в виде гибкого патрубка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2