Буровое шарошечное долото (варианты)

Изобретение относится к буровому инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам. Техническим результатом является повышение эффективности и производительности бурения за счет увеличения проходки на долото и механической скорости бурения. Долото включает корпус и конические самоочищающиеся шарошки, с периферийными зубчатыми и дисковыми венцами. При этом зубья зубчатого венца имеют Т-образную форму, поперечная часть которых расположена перпендикулярно, а продольная часть - с наклоном относительно продольной оси шарошки, причем продольная часть у соседних зубьев наклонена относительно продольной оси шарошки в противоположные стороны. По другому варианту выполнения шарошечного долота дисковые венцы шарошек армированы алмазами, а зубчатые венцы - твердосплавными вставками клиновидной формы, при этом режущие кромки клиновидных зубков повернуты одна относительно другой на угол α=360/n, где n - количество вставок на венце. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам.

Известно буровое шарошечное долото, включающее корпус и конусные шарошки с зубчатыми венцами (см. Корнилов Н.И, Бухарев Н.Н. и др. Буровой инструмент для геологоразведочных скважин. М.: Недра, 1995 г., с.286-287, рис.6.3 д.).

Недостатком этого долота является малый ресурс его работы из-за низкой эффективности разрушения породы и возможности образования забойной рейки.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото. Буровое шарошечное долото, включающее корпус и конические самоочищающиеся шарошки с периферийными зубчатыми и дисковыми венцами (см. патент ФРГ №2038985, кл. Е21В 10/16, 1972 г.).

Данное долото благодаря использованию комбинированного вооружения повышает общий ресурс работы всего долота. К недостаткам данного долота следует отнести сравнительно высокую энергоемкость разрушения породы, что связано с неоптимальной схемой вооружения его шарошек. Это особенно сказывается при бурении по перемежающимся породам.

В связи с изложенным, технической задачей изобретения является повышение эффективности работы долота за счет снижения энергоемкости процесса разрушения породы.

Поставленная техническая задача по первому варианту решается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем корпус и конические самоочищающиеся шарошки с периферийными зубчатыми и дисковыми венцами, отличающемся тем, что зубья зубчатого венца имеют Т-образную форму, поперечная часть которых расположена перпендикулярно, а продольная часть - с наклоном относительно продольной оси шарошки, при этом продольная часть у соседних зубьев наклонена относительно продольной оси шарошки в противоположные стороны.

По второму варианту поставленная техническая задача решается тем, что при разбуривании твердых пород и средней твердости дисковые венцы шарошек армированы алмазами, а зубчатые венцы - твердосплавными вставками клиновидной формы, режущие кромки зубков которых повернуты одна относительно другой на угол α=360/n, где n - количество вставок на венце.

По третьему варианту поставленная техническая задача решается тем, что площадки притупления зубчатых венцов выполнены в форме трапеций, большие основания которых на соседних зубьях развернуты в противоположные стороны.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид долота, на фиг.2, 3 и 4 - фрагменты выполнения зубчатых венцов по различным вариантам.

Буровое шарошечное долото содержит корпус 1, конические самоочищающиеся шарошки 2, 3 которых закреплены на цапфах 4 посредством подшипников 5 качения. Одна из шарошек 2 выполнена со стороны периферии дисковыми венцами 6 и 7, а другая - 3 с зубчатым венцом 8. Зубья венца 8 (фиг.3) по первому варианту имеют Т-образную форму, поперечная часть 9 которых расположена перпендикулярно, а продольная часть 10 - с наклоном относительно продольной оси 11 шарошки 3, при этом продольная часть 10 у соседних зубьев наклонена относительно продольной оси 11 шарошки 3 в противоположные стороны.

По второму варианту (фиг.4) дисковые венцы 6 и 7 армированы алмазами, а зубья венца 8 выполнены в виде твердосплавных клиновидных вставок 12, режущие кромки 13 которых у соседних вставок повернуты на угол α, определяемый по формуле:

α=360/n, где n - количество зубков на венце.

По третьему варианту (см. фиг.2) зубья венца 8 выполнены в форме трапеций, большие 14 и меньшие 15 основания которых на соседних зубьях развернуты в противоположные стороны.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы шарошек 2 и 3 осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. При этом дисковые венцы 6 и 7 прорезают на забое кольцевые канавки, образуя дополнительную плоскость обнажения. Образующийся между кольцевыми канавками породный выступ разрушается зубчатым венцом 8, который оснащен Т-образными зубьями или твердосплавными вставками 12. Поперечная часть 9 этих зубьев калибрует стенки скважины совместно с дисковым венцом 6 и способствует образованию кольцевых канавок в периферийной части забоя. Продольная же часть 10 зубьев венца 8 по первому варианту и твердосплавные вставки 12 по второму варианту разрушают кольцевой участок забоя, образованный дисковыми венцами 6 и 7 и поперечной частью 9 зубьев венца 8 по первому варианту и клиновидными режущими кромками 13 твердосплавных вставок 12 по второму варианту. Благодаря наклону продольной части 10 зубьев в противоположные стороны относительно продольной оси 11 шарошки 3 и повороту режущих кромок 13 на определенный угол у соседних вставок 12 исключается образование забойной рейки.

Это в совокупности с дополнительной плоскостью обнажения гарантирует разрушение кольцевых выступов зубьями венца 8 в режиме крупного скола, обеспечивая высокую механическую скорость бурения благодаря уменьшению энергоемкости процесса разрушения. Этому способствует и усиленная периферийная часть зубьев венца 8, способствующая эффективной калибровке стенок скважин.

Таким образом, применение предложенного долота благодаря более оптимальной схеме вооружения периферийных венцов позволяет повысить проходку и скорость бурения, и тем самым снизить себестоимость буровых работ.

1. Буровое шарошечное долото, включающее корпус и конические самоочищающиеся шарошки с периферийными зубчатыми и дисковыми венцами, отличающееся тем, что зубья зубчатого венца имеют Т-образную форму, поперечная часть которых расположена перпендикулярно, а продольная часть - с наклоном относительно продольной оси шарошки.

2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что продольная часть у соседних зубьев наклонена относительно продольной оси шарошки в противоположные стороны.

3. Буровое шарошечное долото, включающее корпус и конические самоочищающиеся шарошки с периферийными зубчатыми и дисковыми венцами, отличающееся тем, что при разбуривании твердых пород и средней твердости, дисковые венцы шарошек армированы алмазами, а зубчатые венцы - твердосплавными вставками клиновидной формы.

4. Буровое шарошечное долото по п.3, отличающееся тем, что режущие кромки клиновидных зубков повернуты одна относительно другой на угол α=360/n, где n - количество вставок на венце.