Буровое шарошечное долото



Буровое шарошечное долото
Буровое шарошечное долото

 


Владельцы патента RU 2427700:

Сериков Дмитрий Юрьевич (RU)

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости. Обеспечивает повышение эффективности работы долота путем обеспечения проходки скважины по заданному направлению. Долото включает лапы с параллельно смещенными наклонными цапфами, установленные на них посредством замкового подшипника шарошки с венцами, литые или фрезерованные зубья которых установлены под углом к продольной оси цапфы. Суммарные составляющие осевой нагрузки на каждый опорный узел долота, возникающие вследствие усилия разрушения породы венцами шарошек с косозубым вооружением при его проскальзывании по забою одинаковы по величине и одновременно направлены либо от центра вращения долота, либо к его центру. 2 ил.

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости.

Известно буровое трехшарошечное долото, включающее корпус, конусные шарошки с литыми или фрезерованными зубьями и боковые промывочные узлы со сменными насадками (см. Масленников И.К. Буровой инструмент. М.: Недра, 1989 г., с.141-142, рис.2.1.63).

Недостатком этого долота является низкая эффективность работы из-за несбалансированности его двух основных систем - геометрии вооружения и опорных узлов.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы с наклонными цапфами, установленные на них посредством замкового подшипника шарошки с венцами, литые или фрезерованные зубья которых расположены под углом относительно образующей (см. Масленников И.К. и Матвеев Г.И. Инструмент для бурения скважин. М.: Недра, 1981 г., стр.40-41).

Данное долото благодаря новой схеме расположения зубьев обеспечивает более эффективное разрушение забоя.

К недостаткам данного долота следует отнести вероятность отклонения долота от заданного направления, т.к. предложенная схема расположения зубьев не учитывает отклоняющего усилия на долоте. Это в свою очередь снижает эффективность буровых работ и ведет к их удорожанию.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота путем обеспечения проходки скважины по заданному направлению.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы с параллельно смещенными наклонными цапфами, установленные на них посредством опорного узла шарошки с венцами, литые или фрезерованные зубья которых установлены под углом к продольной оси цапфы, суммарные составляющие осевой нагрузки на каждый опорный узел долота, возникающие вследствие усилия разрушения породы венцами шарошек с наклонным вооружением при его проскальзывании по забою - одинаковы по величине и совпадают по направлению.

Изобретение поясняется чертежами, на которых: фиг.1 представлен общий вид долота; фиг.2 - схема размещения вооружения.

Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с наклонными параллельно смещенными цапфами (не показаны), на которых установлены конические шарошки 2 с литыми или фрезерованными зубьями 3, и промывочные узлы 4, размещенные между шарошками 2 и направляющими поток промывочной жидкости на забой скважины. При этом по меньшей мере часть зубьев 3 каждой шарошки 2 выполнена косыми, т.е. с наклоном относительно продольной оси шарошки 2. Величина угла наклона зубьев определяется в первую очередь физико-механическими свойствами разбуриваемых пород и применяемыми способами и режимами бурения. Чем более мягкие породы, тем больше должен быть угол наклона зубьев 3 с точки зрения эффективности разрушения породы и эвакуации ее из зоны бурения. При этом наличие зубьев с наклонным расположением их режущей кромки под углом к оси шарошки ведет к возникновению дополнительных осевых нагрузок, действующих на опорные узлы долота, приводящих не только к дополнительному нагружению опорных узлов, но и стремящихся увести долото от заданного направления бурения. Для устранения этого фактора при проектировании вооружения долота необходимо соблюсти условие, что суммарные составляющие осевой нагрузки NA,B,C на каждый опорный узел долота (для наиболее распространенного трехшарошечного долота это шарошки А, Б и С), возникающие вследствие усилия разрушения породы FA,B,C венцами соответствующих шарошек А, Б и С с наклонным вооружением при их проскальзывании по забою одинаковы по величине и совпадают по направлению относительно радиуса долота, т.е. на всех шарошках они одновременно направлены либо от центра вращения долота, либо к его центру. Для трехшарошечного долота это условие должно удовлетворять следующему равенству:

NA=NB=NC;

где:

NA=NA1+NA2+NA3; NB=NB1+NB2; NC=NC1+NC2;

NA1, NA2 и NA3 - осевая нагрузка на опорный узел A (1-й шарошки долота), возникающая вследствие усилия разрушения породы FA1, FA2 и FA3 зубьев с наклонным вооружением соответственно первого, второго и третьего венцов шарошки A при их проскальзывании по забою.

NB1 и NB2 - осевая нагрузка на опорный узел B (2-й шарошки долота), возникающая вследствие усилия разрушения породы FB1 и FB2 зубьев с наклонным вооружением соответственно первого и второго венцов шарошки B при их проскальзывании по забою.

NC1 и NC2 - осевая нагрузка на опорный узел C (3-й шарошки долота), возникающая вследствие усилия разрушения породы FC1 и FC2 зубьев с наклонным вооружением первого и второго венцов шарошки C при их проскальзывании по забою.

Предложенная схема вооружения шарошек может быть использована в буровых инструментах с любым количеством шарошек.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента зубья 3 шарошек 2 осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. Разрушенная порода удаляется на поверхность промывочной жидкостью, подаваемой на забой скважины через промывочные узлы 4. Благодаря выполнению вооружения долота с указанными параметрами на долоте не возникает отклоняющих усилий и скважина сохраняет заданное направление бурения.

Выполнение этого условия достигается за счет целого ряда конструктивных решений, таких как изменения количества наклонных зубьев; использования наряду с наклонными зубьями также и зубьев, ориентированных вдоль оси шарошки; изменение угла наклона зубьев, а также их длины для каждого отдельного венца каждой шарошки.

Таким образом, применение предложенного долота позволит повысить эффективность бурения благодаря сохранению скважиной заданного направления и уменьшению объемов бурения. В целом это позволит снизить себестоимость буровых работ.

Буровое шарошечное долото, включающее лапы с параллельно смещенными наклонными цапфами, установленные на них посредством опорных узлов шарошки с венцами, литые или фрезерованные зубья которых установлены под углом к продольной оси цапфы, отличающееся тем, что суммарные составляющие осевой нагрузки на каждый опорный узел долота, возникающие вследствие усилия разрушения породы венцами шарошек с наклонным вооружением при его проскальзывании по забою, одинаковы по величине и совпадают по направлению относительно радиуса долота.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости.

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту преимущественно большого диаметра с твердосплавным или синтетическим алмазным вооружением.

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту большого диаметра с твердосплавным или синтетическим алмазным вооружением.

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к способу крепления породоразрушающих зубков из твердого сплава или синтетических алмазов в буровом инструменте, преимущественно большого диаметра.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам для бурения наклонных и горизонтальных скважин с управлением кривизной.

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

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам для разрушения мягких пород и пород средней твердости, преимущественно пластичных.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции буровых шарошечных долот, преимущественно малого диаметра. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции буровых шарошечных долот. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции шарошек буровых долот

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции шарошек буровых долот

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции шарошек буровых долот

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции буровых шарошечных долот

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции шарошек буровых долот

Изобретение относится к буровым долотам, а именно к породоразрушающим зубкам буровых долот, предназначенным для разрушения перемежающихся по твердости пород

Изобретение относится к буровой технике, а именно к одношарошечным буровым долотам

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам

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

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. Обеспечивает повышение ресурса работы долота, надежное крепление шарошек. Буровое шарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами, на которых установлены шарошки, затылочная часть которых армирована породоразрушающими зубками, причем шарошки закреплены посредством замковых и стопорных элементов, последовательно установленных в радиальных каналах шарошки, совмещенных с кольцевыми канавками цапф. Стопорные элементы выполнены с пазами на боковой поверхности, в которых размещены хвостовики породоразрушающих зубков, закрепленных на затылочной части шарошек. 2 ил.
Наверх