Устройство для бурения скважин (варианты)

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин. Техническим результатом является снижение энергоемкости разрушения породы, повышение проходки и механической скорости бурения. Устройство включает шарошечное долото с опорой, наддолотную трубу, узел разгрузки опоры в виде промывочной плиты с кольцевым выступом, образующим совместно с обратными конусами шарошек фрикционные пары, и узел принудительного вращения шарошек. Узел установлен внутри наддолотной трубы и выполнен в виде осевой турбины. Вал турбины соединен с промывочной плитой. Опора, выполненная в виде подшипника качения, составлена из чередующихся стальных шаров разного диаметра. Часть шаров меньшего диаметра выполнена с резиновой оболочкой, наружный диаметр которой соответствует в исходном положении наружному диаметру тел качения большего диаметра. По другому варианту опора, выполненная в виде подшипника качения, составлена из стальных шаров. Часть шаров выполнена полой и изготовлена из пружинного материала. Полые тела качения выполнены с радиальными каналами и частично заполнены смазочным материалом, например, порошковым графитом. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин с использованием шарошечных долот.

Известно буровое шарошечное долото, включающее делитель осевой нагрузки, выполненный в виде шпинделя с установленными на нем тарельчатыми пружинами, и узел разгрузки, передающий часть осевой нагрузки на забой через обратные конусы шарошек и выполненный в виде дисковых роликов, установленных на цапфах корпуса разгрузки и контактирующих с обратными конусами шарошек при определенной осевой нагрузке (см. авт. св. СССР №168222, кл. Е21В 10/08, 1965 г.).

Недостатком этого долота является сложность конструкции и как следствие этого малая надежность в работе и малая эффективность.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является устройство для бурения скважин, включающее шарошечное долото с опорой, наддолотную трубу, узел разгрузки опоры в виде промывочной плиты с кольцевым выступом, образующим совместно с обратными конусами шарошек фрикционные пары, и узел принудительного вращения шарошек, установленный внутри наддолотной трубы и выполненный в виде осевой турбины, вал которой соединен с промывочной плитой (см. авт. св. №560053, кл. Е21В 10/08, 1977 г.).

Данное устройство благодаря использованию узла для принудительного вращения шарошек обеспечивает повышение срока службы бурового долота. К недостаткам его следует отнести сравнительно высокую энергоемкость разрушения породы, что связано с неоптимальной схемой разрушения породы. Это особенно сказывается при бурении по породам перемежающейся твердости.

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 устройстве для бурения скважин, включающем шарошечное долото с опорой, наддолотную трубу, узел разгрузки опоры в виде промывочной плиты с кольцевым выступом, образующим совместно с обратными конусами шарошек фрикционные пары, и узел принудительного вращения шарошек, установленный внутри наддолотной трубы и выполненный в виде осевой турбины, вал которой соединен с промывочной плитой, согласно изобретению, опора шарошечного долота, выполненная в виде подшипника качения, составлена из стальных шаров разного диаметра, при этом часть шаров меньшего диаметра выполнена с резиновой оболочкой, наружный диаметр которой соответствует в исходном положении наружному диаметру тел качения большего диаметра.

Решению поставленной технической задачи способствует также и то, что тела качения большего и меньшего диаметров установлены через одно.

По другому варианту поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для бурения скважин, включающем шарошечное долото с опорой, наддолотную трубу, узел разгрузки опоры в виде промывочной плиты с кольцевым выступом, образующим совместно с обратными конусами шарошек фрикционные пары, и узел принудительного вращения шарошек, установленный внутри наддолотной трубы и выполненный в виде осевой турбины, вал которой соединен с промывочной плитой, согласно изобретению, опора шарошечного долота, выполненная в виде подшипника качения, составлена из стальных шаров, часть которых выполнена полой и изготовлена из пружинного материала.

Решению поставленной технической задачи способствует также и то, что полые тела качения выполнены с радиальными каналами и частично заполнены смазочным материалом.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства, на фиг.2 и 3 - варианты выполнения опоры шарошечного долота; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.3 и на фиг.5 - шарик с резиновой оболочкой в увеличенном масштабе.

Устройство для бурения скважин включает долото 1 с шарошками 2, которое посредством резьбы соединено с наддолотной трубой 3, приводимой во вращение бурильной колонной или от вала забойного двигателя 4. В полости корпуса долота 1 размещена промывочная плита 5 с кольцевым выступом 6, который совместно с обратными конусами 7 шарошек 2 образует фрикционные пары. Благодаря этому промывочная плита 5 передает часть осевой нагрузки непосредственно на корпуса шарошек 2, минуя опору долота 1 и выполняя роль узла разгрузки опоры. Промывочная плита 5 соединена с валом 8 осевой турбины 9, которая установлена на радиальных опорах 10 внутри наддолотной трубы 3 и служит узлом принудительного вращения шарошек 2 долота 1.

Опора этого долота по первому варианту (см. фиг.2), выполненная в виде подшипника качения 11 составлена из стальных шаров разного диаметра, при этом часть шаров 12 меньшего диаметра выполнена с резиновой оболочкой 13, наружный диаметр которой соответствует в исходном положении наружному диаметру тел качения 14 большего диаметра. Тела качения 12 и 14 меньшего и большего диаметра в подшипнике 11 могут устанавливаться по разной схеме. Предпочтительным является их установка с чередованием через одно. Однако возможна установка одного шара 12 малого диаметра через два тела качения 14 большего диаметра. Схема установки шаров 12 и 14 определяется преимущественно физико-механическими свойствами разбуриваемых пород, а, следовательно, типом долота.

По другому варианту (см. фиг.3 и 4) опора шарошечного долота 1 выполнена в виде подшипника качения, составленная из цельных стальных шаров 15 и полых шаров 16, изготовленных из пружинного материала с радиальными каналами 17. Полость шаров 16 частично может быть использована для размещения смазочного материала, например, порошкового графита 18.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы шарошек 2 осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. Разрушенная порода выносится промывочной жидкостью, прокачиваемой через бурильную колонну 4 и промывочную плиту 5. При этом благодаря использованию специальной опоры с учетом передачи осевой нагрузки непосредственно через корпус шарошки 2 обеспечивается эффективное разрушение породы за счет создания ударных нагрузок при деформации полых тел качения 15, выполненных из пружинного материала, или обрезиненных тел качения 12. При контакте корпуса шарошки 2 с обрезиненными 12 или полыми 16 телами качения величина силы реакции с их стороны по сравнению со сплошными телами качения 14 и 15 во много раз меньше. Именно благодаря этому происходит дополнительный удар породоразрушающих элементов шарошки 2 по забою, обеспечивая их ударно-импульсное воздействие на породу при каждом контакте шарошки 2 с шарами 12 и 16. Сила удара регулируется разностью диаметров 12 и 14 в первом варианте и величиной упругой деформации полых тел качения 15 по другому варианту. Кроме того, величину силы удара можно регулировать и схемой установки шаров 12-14 и 15-16, например, путем установки одного обрезиненного шара 12 через два сплошных шара 14. Аналогично можно регулировать и силу удара во втором варианте. При этом одновременно с изменением силы удара регулируется и частота удара. Использование полых тел качения с радиальными каналами 17 позволяет регулировать степень упругой деформации тел качения 16 в более широких пределах. Выполнение шаров 16 полыми позволяет использовать их как резервуары для смазочного материала 18. При этом благодаря выполнению полых шаров 16 с радиальными каналами 17 смазочный материал 18 небольшими дозами подается в опору долота. Неполное заполнение полости шаров 16 смазочным материалом 18 не препятствует деформации шаров 16 при нанесении по ним удара со стороны корпуса шарошки 2, а, следовательно, и не гасит силу удара.

Таким образом, применение предложенного устройства, благодаря более эффективной схеме разрушения породы, позволяет повысить проходку и скорость бурения, и тем самым снизить себестоимость буровых работ.

1. Устройство для бурения скважин, включающее шарошечное долото с опорой, наддолотную трубу, узел разгрузки опоры в виде промывочной плиты с кольцевым выступом, образующим совместно с обратными конусами шарошек фрикционные пары, и узел принудительного вращения шарошек, установленный внутри наддолотной трубы и выполненный в виде осевой турбины, вал которой соединен с промывочной плитой, отличающееся тем, что опора шарошечного долота, выполненная в виде подшипника качения, составлена из стальных шаров разного диаметра, при этом часть шаров меньшего диаметра выполнена с резиновой оболочкой, наружный диаметр которой соответствует в исходном положении наружному диаметру тел качения большего диаметра.

2. Устройство для бурения скважин по п.1, отличающееся тем, что тела качения большего и меньшего диаметров установлены через одно.

3. Устройство для бурения скважин, включающее шарошечное долото с опорой, наддолотную трубу, узел разгрузки опоры в виде промывочной плиты с кольцевым выступом, образующим совместно с обратными конусами шарошек фрикционные пары, и узел принудительного вращения шарошек, установленный внутри наддолотной трубы и выполненный в виде осевой турбины, вал которой соединен с промывочной плитой, отличающееся тем, что опора шарошечного долота, выполненная в виде подшипника качения, составлена из стальных шаров, часть которых выполнена полой и изготовлена из пружинного материала.

4. Устройство для бурения скважин по п.3, отличающееся тем, что полые тела качения выполнены с радиальными каналами и частично заполнены смазочным материалом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин с использованием шарошечных долот. .

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин. .

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам, включающим корпус и конические самоочищающиеся шарошки, с периферийными зубчатыми и дисковыми венцами. .

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

Изобретение относится к породоразрушающим инструментам, а именно к конструкции шарошечного долота, предназначенного для бурения скважин различного назначения. .

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающим инструментам, и может быть использовано при бурении скважин. .

Изобретение относится к буровом долоту со смещенной осью и единственной шарошкой в виде составных конусов для бурения нефтяных или газовых скважин, горных работ и других бурильных работ под землей.

Изобретение относится к буровым долотам шарошечного типа. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при шарошечном бурении взрывных или разведочных буровых скважин на горных предприятиях, которые осуществляют разработку полезных ископаемых с взрывным обрушением горных пород.

Изобретение относится к шарошечному долоту, предназначенному для бурения скважин. .

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин с использованием шарошечных долот

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно малого диаметра

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам малого диаметра

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно малого диаметра

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно малого диаметра

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано в технологии производства буровых шарошечных долот

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано при производстве буровых долот, предназначенных для бурения скважин

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способу извлечения твердосплавных зубков из отработанных шарошечных долот. Закрывают наружное тело шарошки теплоизолирующим материалом. Нагревают шарошку с запрессованными в нее твердосплавными зубками до температуры, превышающей температуру закалки материала шарошки. Затем осуществляют ее охлаждение в потоке охлаждающей жидкости. При этом нагрев шарошки осуществляют изнутри шарошки и поддерживают в процессе ее охлаждения. В результате упрощается способ извлечения твердосплавных зубков из шарошек буровых долот. 1 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления буровых шарошечных долот. Обеспечивает минимизацию торцевого и радиального биения шарошек, а также выпуск долот с минимальным допуском на диаметр и практически постоянным размером по диаметру. В способе изготовления шарошечного долота после финишной обработки лап на их торцах выполняют базовые установочные и направляющие отверстия. Затем на спинках лап выполняют базовые установочные отверстия, подвижно закрепляют на цапфах лап шарошки, заваривают замковые пальцы, собранные секции помещают на ответные базовые штифты с осями, разворачивают секции с помощью подпружиненных толкателей, установленных на стойках приспособления, до контакта обратных конусов шарошек всех секций с внутренней поверхностью закрепленного на стойках приспособления калибра-кольца. После этого приспособление с секциями помещается в нижнюю часть сварочной камеры электронно-лучевой установки, после закрытия двери, ее герметизации, создания вакуума, с помощью сканера и механизма поворота основания приспособления фиксируется точка встречи плоскостей контакта секций с направлениями трех лучей, при включении установки приспособление с секциями с помощью приводного механизма поднимается в верхнюю камеру, где производится сварка секций. После достижения границы швов и окончания сварки приспособление с секциями возвращают в нижнюю камеру, производят развакуумирование, открывают дверь, выдвигают приспособление, вынимают из него сваренный корпус, который после охлаждения устанавливают и зажимают в токарный патрон, кулачки которого оснащены выступами, ответными отверстиям на спинках лап, затем в хвостовике ниппеля корпуса долота выполняют коническую поверхность, соосную осям корпуса и патрона, затем в нее вводят ответный конус задней бабки станка, также соосный корпусу и патрону, для исключения возможности отжима оси при нарезании присоединительной резьбы. 10 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа. Шарошечное долото содержит корпус с цапфой, на которой посредством подшипников установлена шарошка с беговыми дорожками, длина которых больше длины зоны контакта с подшипниками, и узел принудительного перемещения шарошки вдоль оси цапфы, выполненный в виде взаимодействующих между собой зубчатых венцов, выполненных на цапфе и шарошке. При этом обращенные один к другому торцы шарошки и цапфы выполнены с осевыми каналами, а устанавливаемые в них съемные элементы имеют Т-образную форму, при этом, по меньшей мере, между торцом хвостовика одного съемного элемента и дном осевого канала размещена пружина. Применение предложенного долота повышает эффективность его работы, особенно при бурении по породам средней твердости и твердым. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для бурения скважин

Наверх