Буровое трехшарошечное долото

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно, малого диаметра. Технический результат - повышение эффективности работы долота за счет более полного перекрытия забоя скважины твердосплавными зубками на основных венцах шарошек. Буровое трехшарошечное долото включает лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством шарикового подшипника и армированные твердосплавными зубками, закрепленными на трапецеидальных венцах шарошек. Твердосплавные зубки установлены перпендикулярно рабочим площадкам венцов. Расстояние от оси долота до оси твердосплавных зубков на венцах образующих основного конуса шарошки определяется по математической формуле. 1 ил.

 

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

Известно буровое шарошечное долото, включающее лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, армированные твердосплавными зубками (см. авт. св. СССР №1509503, кл. Е21В 10/16, 1987 г.).

Недостатком этого долота является образование рейки на забоек скважины, что значительно снижает скорость бурения и способствует быстрому износу тела шарошки в зоне контакта с гребнями породы.

Более близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое трехшарошечное долото, включающее лапы с цапфами, на которых посредством подшипников установлены шарошки с венцами трапецеидального сечения, армированные твердосплавными зубками, установленными перпендикулярно рабочим площадкам венцов (см. авт. св. СССР №1776283, кл. Е21В 10/16, 1992 г.).

К недостаткам данного долота относится неполное перекрытие забоя скважины, т.к одной ориентировкой зубков относительно венцов шарошки невозможно исключить образование «воротников», а следовательно, и полностью исключить образование непораженных участков на забое. А это существенно снижает технико-экономические показатели работы долот.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет более полного перекрытия забоя скважины твердосплавными зубками на основных венцах шарошек.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом трехшарошечном долоте, включающем лапы с цапфами, на которых посредством подшипников установлены шарошки с венцами трапецеидального сечения, армированные твердосплавными зубками, установленными перпендикулярно рабочим площадкам венцов, согласно изобретению расстояние от оси долота до оси твердосплавных зубков на венцах образующих основного конуса шарошки определяется по формуле

S_n=[d'_з(33.3 sin α+К)+(n-1)(d_з+1)]±1, мм

где К=0.6-1.3;

α=φ+0.5β-90°;

β - угол основного конуса шарошки;

φ - угол наклона оси цапфы к оси долота;

n - порядковый ряд венца зубков, начиная от оси долота;

d_з - диаметр твердосплавных зубков, расположенных на основном конусе шарошки, мм;

d'_з - диаметр твердосплавных зубков, расположенных на первом ряду основного конуса шарошки, мм.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен общий вид фрагмента долота в продольном разрезе.

Буровое, преимущественно, малогабаритное шарошечное долото включает лапы 1, на цапфах 2 которых посредством подшипников скольжения 9 и шарикового замкового подшипника 3 установлены шарошки 4, трапецеидальные венцы 8 основного конуса которых армированы породоразрушающими элементами 7. Вершины шарошек 4 выполнены с дополнительными конусами 5, армированными зубками 6. Периферийная часть забоя разрушается зубками 10, а калибровка стенок скважины осуществляется как зубками 10, так и зубками 11, закрепленными на обратных конусах шарошек 4. С целью исключения образования не перекрытых участков на забое породоразрушающие зубки 7 устанавливают перпендикулярно рабочим площадкам трапецеидальных венцов 8, при этом расстояние S_n от оси долота до оси зубков 7 на основном конусе шарошки 4 для каждого венца определяется по формуле

S_n=[d'_з(33.3 sin α+К)+(n-1)(d_з+1)]±1, мм,

где К=0.6-1.3;

α=φ+0.5β-90°;

β - угол основного конуса шарошки;

φ - угол наклона оси цапфы к оси долота;

n - порядковый ряд венца зубков, начиная от оси долота;

d_з - диаметр твердосплавных зубков, расположенных на основном конусе шарошки, мм;

d'_з - диаметр твердосплавных зубков, расположенных на первом ряду основного конуса шарошки, мм.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 6, 7 и 10 шарошек 4 осуществляют разрушение забоя. Калибровку же стенок скважины осуществляют зубки 10 и 11. При этом благодаря схеме расположения зубков 7 по предложенной формуле на основном конусе шарошек 4 обеспечивается полное перекрытие забоя скважины, что исключает образование «рейки» на забое и обеспечивает более высокую эффективность разрушения породы. В целом это повышает технико-экономические показатели работы долота.

Буровое трехшарошечное долото, включающее лапы с цапфами, на которых посредством подшипников установлены шарошки с венцами трапецеидального сечения, армированные твердосплавными зубками, установленными перпендикулярно рабочим площадкам венцов, отличающееся тем, что расстояние от оси долота до оси твердосплавных зубков на венцах образующих основного конуса шарошки определяется по формуле
S_n=[d'₃(33,3 sin α+К)+(n-1)(d₃+1)]±1,
где К=0,06-1,3;
α=φ+0,5β-90°;
β - угол основного конуса шарошки;
φ - угол наклона оси цапфы к оси долота;
n - порядковый ряд венца зубков, начиная от оси долота;
d₃ - диаметр твердосплавных зубков, расположенных на основном конусе шарошки, мм;
d'₃ - диаметр твердосплавных зубков, расположенных на первом ряду основного конуса шарошки, мм.