Устройство для бурения скважин (варианты)



Устройство для бурения скважин (варианты)
Устройство для бурения скважин (варианты)
Устройство для бурения скважин (варианты)
Устройство для бурения скважин (варианты)
Устройство для бурения скважин (варианты)

 


Владельцы патента RU 2343270:

Панин Николай Митрофанович (RU)

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.
Наверх