Буровое шарошечное долото



Буровое шарошечное долото

 


Владельцы патента RU 2473770:

Сериков Дмитрий Юрьевич (RU)

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. Обеспечивает разгрузку замкового подшипника, повышение стойкости и работоспособности опоры и долота в целом. Буровое шарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами, параллельно смещенными в плане относительно оси долота, и установленные на них посредством замкового подшипника конические шарошки с фрезерованными или литыми зубьями. У всех шарошек, по меньшей мере, часть венцов выполнена с косыми зубьями, причем косые зубья наклонены к оси цапфы таким образом, чтобы суммарная осевая составляющая реакции забоя на ось вращения подшипникового узла в каждой шарошке была направлена в сторону оси долота. Угол наклона режущих кромок косых зубьев к образующей шарошки может составлять 10-30°, при этом меньшее значение угла наклона соответствует меньшему значению угла наклона цапфы к оси долота. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

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

Известно буровое трехшарошечное долото, включающее корпус и конусные шарошки с фрезерованными или литыми зубьями, у которых оси симметрии рабочих кромок совпадают с диаметральной плоскостью шарошек и пресекаются с осью шарошки в ее вершине (см. Палий П.А. и Корнеев К.Е. «Буровые долота», М. Недра, 1965 г., с.86, рис.97).

Недостатком этого долота является малый ресурс его работы из-за низкой эффективности разрушения породы, особенно в центральной части забоя.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы с наклонными цапфами, параллельно смещенными в плане относительно оси долота, и установленные на них посредством замкового подшипника конические шарошки с фрезерованными или литыми зубьями (см. Палий П.А. и Корнеев К.Е. «Буровые долота», М. Недра, 1971 г., с 183, рис.У1. 45).

Данное долото благодаря параллельному смещению осей шарошек своим вооружением создает дробяще-режущее воздействие на породу и тем самым обеспечивает более эффективное разрушение забоя.

К недостаткам данного долота следует отнести опережающий выход из строя опоры долота по сравнению с вооружением, обусловленным восприятием усилия, направленным вдоль оси цапфы, одним замковым подшипником, что снижает эффективность работы долота в целом.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет увеличения работоспособности его опоры.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы с наклонными цапфами, параллельно смещенными в плане относительно оси долота, и установленные на них посредством замкового подшипника конические шарошки с фрезерованными или литыми зубьями, согласно изобретению у всех шарошек, по меньшей мере, часть венцов выполнена с косыми зубьями, причем косые зубья наклонены к оси цапфы таким образом, чтобы суммарная осевая составляющая реакции забоя на ось вращения подшипникового узла в каждой шарошке была направлена в сторону оси долота.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что угол наклона режущих кромок косых зубьев к образующей шарошки составляет 10-30, при этом меньшее значение угла наклона соответствует меньшему значению угла наклона цапфы к оси долота.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид долота, продольный разрез, на фиг.2 - схема расположения шарошек и их вооружения, на фиг.3 - схема действия сил на шарошке.

Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с наклонными цапфами 2, параллельно смещенными относительно оси долота на величину - ε (см. фиг.2 и 3), определяемую в зависимости от типа и размера бурового долота. На цапфах 2 посредством подшипников 3, один из которых замковый, установлены конические шарошки 4 с фрезерованными или литыми зубьями 5. У всех шарошек 4, по меньшей мере, часть венцов 6 выполнены с косыми зубьями 5, причем косые зубья 5 наклонены к оси цапфы 2 таким образом, чтобы осевая составляющая реакции забоя - (от усилия разрушения породы вследствие проскальзывания зубьев по забою - F) на ось вращения подшипникового узла в каждой шарошке 4 была направлена в сторону оси долота и частично или полностью компенсировала осевую составляющую реакции замкового подшипника - , создаваемую осевой нагрузкой на долото - Р, и направленную вдоль осей цапф 2 в противоположном направлении. Достижению указанного технического результата способствует также и то, что угол наклона - α режущих кромок косых зубьев 5 к образующей шарошки 4 выбран равным 10-30°, при этом меньшее значение угла наклона - α соответствует меньшему значению угла наклона - β цапфы 2 к оси долота, т.е. чем меньше угол наклона - β, тем меньше должен быть угол α. Увеличение угла наклона - β должно сопровождаться увеличением угла α.

Принцип работы бурового долота заключается в следующем. При вращении долота шарошки 4 перекатываются с одновременным проскальзыванием по поверхности забоя и разрушают породу под воздействием осевой нагрузки и крутящего момента. Выполнение долота с параллельно смещенными в плане шарошками способствует повышению эффективности разрушения горных пород, особенно это касается пластичных пород. Разрушенная порода, благодаря выполнению венцов 6 шарошек 4 с косыми зубьями 5, наклоненными к оси цапфы 2 таким образом, чтобы осевая составляющая реакции забоя - (от усилия разрушения породы вследствие проскальзывания зубьев по забою - F) на ось вращения подшипникового узла в каждой шарошке 4 была направлена в сторону оси долота и компенсировала осевую составляющую реакции замкового подшипника - , создаваемую осевой нагрузкой на долото - Р, и направленную вдоль осей цапф 2 в противоположном направлении. При этом угол наклона - α режущих кромок косых зубьев 5 к образующей шарошки 4, составляющий 10-30°, обеспечивает наиболее оптимальное значение для разрушения мягких и средней твердости пород. Величина угла наклона - α режущих кромок косых зубьев 5 к образующей шарошки 4 выбирается в зависимости от угла наклона - β цапфы 2 к оси долота, причем меньшее значение угла наклона - α соответствует меньшему значению угла β.

При выполнении вооружения шарошек долота по предложенной схеме с косыми зубьями обеспечивается компенсация осевой составляющей реакции замкового подшипника - , от усилия - РОС и тем самым разгружается замковый подшипник от усилий, направленных вдоль оси долота, что повышает ресурс его работы, а следовательно, и долота в целом.

1. Буровое шарошечное долото, включающее лапы с наклонными цапфами, параллельно смещенными в плане относительно оси долота, и установленные на них посредством замкового подшипника конические шарошки с фрезерованными или литыми зубьями, отличающееся тем, что у всех шарошек, по меньшей мере, часть венцов выполнена с косыми зубьями, причем косые зубья наклонены к оси цапфы таким образом, чтобы суммарная осевая составляющая реакции забоя на ось вращения подшипникового узла в каждой шарошке была направлена в сторону оси долота.

2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что угол наклона режущих кромок косых зубьев к образующей шарошки составляет 10-30°, при этом меньшее значение угла наклона соответствует меньшему значению угла наклона цапфы к оси долота.



 

Похожие патенты:

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

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

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 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 буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости.

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 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.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости, разрушение которых не требует значительных осевых нагрузок. Обеспечивает повышение ресурса работы долота, повышение надежности крепления шарошек на цапфах. Буровое долото включает лапы с наклонными цапфами, на которых установлены шарошки, затылочная часть которых армирована породоразрушающими зубками, причем шарошки закреплены на цапфе посредством фиксаторов, внутренний конец каждого из которых совмещен с кольцевой канавкой цапфы. Каждый фиксатор выполнен в виде ступенчатого единого стержня, причем ступень большего диаметра выполнена с пазом, расположенным на ее боковой поверхности и совмещенным с хвостовиком породоразрушающего зубка, установленного на затылочной части шарошки. Ступень фиксатора большего диаметра может быть выполнена с осевым каналом, в котором закреплен породоразрушающий элемент. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к области буровой техники и может быть использована в буровых долотах, предназначенных для бурения скважин. Обеспечивает уменьшение энергоемкости породоразрушения и повышение эффективности бурения. Шарошечное долото с твердосплавным вооружением шарошек содержит корпус и подвижно закрепленные на цапфах лап шарошки, венцы которых армированы зубками со сходящимися лезвиями на породоразрушающей поверхности и с цилиндрическим хвостовиком, коническую присоединительную резьбу для присоединения к бурильной колонне, систему промывки забоя. Рабочая головка зубков выполнена с тремя или четырьмя клиновидными лезвиями. Расположение зубков на теле шарошек и параметры их формы выбраны по результатам исследований, проводимых с целью выявления наилучших показателей одновременно с точек зрения единичного породоразрушения при вдавливании в породу, с точки зрения динамики работы на забое, а также с точки зрения стойкости зубков в бурении. 2 н.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, применяемому в бурении скважин, а именно к шарошечным долотам. Обеспечивает повышение показателей эффективности работы долота. Шарошечное долото включает шарошки со ступенчатым периферийным вооружением. Соотношение размеров ступеньки и долота определяется как a/b=0,60-0,70, при a/D=0,023-0,032, где: а - ширина ступеньки; b - высота ступеньки; D - диаметр долота. Такое соотношение обеспечивает полное разрушение ступеньки на забое у стенки скважины в процессе ее формирования с минимальными энергетическими затратами, благодаря чему существенно облегчается работа периферийного вооружения и подшипников, снижается их износ, с повышением скорости бурения на 50% и проходки на долото до 80%. 4 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 вогнутой сферической вершиной, армированной породоразрушающими зубками. Особенностью долота является выполнение породоразрушающих зубков съемными и с утолщением на хвостовике, при этом вершинная часть шарошки выполнена с каналами для размещения съемных зубков, а торец цапфы - с несколькими концентрическими рядами в виде кулачковых венцов, взаимодействующих с хвостовиками съемных зубцов. При этом кулачковые венцы в продольном сечении имеют трапецеидальную форму, а утолщения хвостовиков выполнены в виде выступов сферической формы. Применение предложенного долота повышает эффективность его работы, особенно при бурении по породам выше средней твердости. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа. Обеспечивает повышение эффективности работы долота. Буровое шарошечное долото содержит корпус с каналом для очистного агента и цапфой со сферическим торцом, на которой посредством замкового подшипника установлена шарошка с ответной торцу цапфы внутренней сферической поверхностью и породоразрушающими элементами на венцах, разделенных шламоотводящими пазами. Долото снабжено съемной втулкой с продольными пазами на наружной поверхности, установленной на цапфе и зафиксированной относительного нее от проворота, а шарошка выполнена с радиальными каналами, в которых с возможностью осевого перемещения размещены съемные породоразрушающие элементы, хвостовики которых в плоскости, параллельной оси цапфы, выполнены с выпуклым торцом и установлены с возможностью взаимодействия с наружной поверхностью съемной втулки. Съемные породоразрушающие элементы в плоскости, перпендикулярной оси цапфы, могут быть установлены под острым углом к радиусу шарошки. Часть съемных породоразрушающих элементов может быть установлена на венцах шарошек, а часть - в шламоотводящих пазах. Хвостовики съемных породоразрушающих элементов в плоскости, параллельной оси цапфы, могут быть выполнены в виде полуцилиндров. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа. Обеспечивает повышение эффективности работы долота. Буровое шарошечное долото содержит корпус с каналом для очистного агента и цапфой со сферическим торцом, на которой посредством замкового подшипника и роликового подшипника качения установлена шарошка с ответной торцу цапфы внутренней сферической поверхностью и породоразрушающими элементами на венцах, разделенных шламоотводящими пазами. Шарошка выполнена с радиальными каналами, в которых размещены съемные породоразрушающие элементы, хвостовики которых в плоскости, параллельной оси цапфы, выполнены с выпуклым торцом и установлены с возможностью взаимодействия с боковыми поверхностями роликовых подшипников, наружная поверхность части которых, контактирующая с выпуклыми торцами хвостовиков съемных породоразрушающих элементов, выполнена с ответной вогнутой формой. Съемные породоразрушающие элементы могут быть установлены под острым углом к радиусу шарошки. Часть съемных породоразрушающих элементов может быть установлена на венцах шарошек, а часть - в шламоотводящих пазах. Хвостовики съемных породоразрушающих элементов в плоскости, параллельной оси цапфы, могут быть выполнены в виде бочкообразных цилиндров или сфер. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему шарошечному инструменту, применяемому в бурении скважин. Технический результат заключается в увеличении механической скорости бурения за счет увеличения объема разрушения резанием в горизонтальном направлении и вводом в процесс бурения разрушения горной породы резанием в вертикальном направлении путем образования боковой открытой ступенчатой поверхности со ступеньками, полностью разрушаемыми в процессе их формирования. Многоступенчатый шарошечный буровой инструмент включает многоступенчатые шарошки, причем отдельный опережающий венец любой шарошки удален от последующего другой шарошки по оси долота на (0,04-0,06)D с шириной ступеньки (0,02-0,04)D, где D - диаметр инструмента, с сохранением этих соотношений на внешних конусах шарошек. 6 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа. Обеспечивает повышение эффективности работы долота. Буровое шарошечное долото содержит корпус с каналом для очистного агента и цапфой со сферическим торцом, на которой посредством замкового подшипника и роликового подшипника качения установлена шарошка с ответной торцу цапфы внутренней сферической поверхностью и породоразрушающими элементами на венцах, разделенных шламоотводящими пазами. Шарошка выполнена с радиальными каналами, в которых размещены съемные породоразрушающие элементы, хвостовики которых установлены с возможностью взаимодействия с боковыми поверхностями роликовых подшипников. Съемные породоразрушающие элементы могут быть установлены под острым углом к радиусу шарошки. Часть съемных породоразрушающих элементов может быть установлена на венцах шарошек, а часть - в шламоотводящих пазах. Хвостовики съемных породоразрушающих элементов могут быть выполнены в виде цилиндров или сфер. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх