Опора шарошечного бурового долота



Опора шарошечного бурового долота
Опора шарошечного бурового долота

 


Владельцы патента RU 2484232:

Панин Николай Митрофанович (RU)

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам шарошечных долот. Обеспечивает повышение срока службы опоры, повышение надежности ее герметизации, особенно при бурении на форсированных режимах. Опора шарошечного бурового долота содержит цапфу, на которой посредством подшипников закреплена шарошка, и размещенный в выточке шарошки уплотнительный элемент с установленным на его внутренней поверхности металлическим кольцом. Опора снабжена полым эластичным кольцом с клапаном для заливки и слива жидкости, причем полое кольцо размещено между уплотнительным элементом и металлическим кольцом. Металлическое кольцо выполнено из материала с коэффициентами линейного расширения и теплопроводности больше, чем у материала цапфы и шарошки. Клапан эластичного кольца может быть расположен со стороны торца шарошки. Уплотнительный элемент может быть оснащен защитным кольцом, жестко соединенным с ним и расположенным между торцом шарошки и базовым торцом цапфы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам шарошечных долот.

Известна опора шарошечного долота, содержащая шарошку, зафиксированную на цапфе посредством шарикового замкового подшипника, и эластичное кольцо, размещенное в выточке шарошки [см. авт.св. СССР №1686869, кл. Е21В 10/22, 1988 г.].

Недостатком этой опоры является малый срок службы, особенно при бурении по абразивным породам.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного бурового долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников закреплена шарошка и размещенный в выточке шарошки уплотнительный элемент с установленным на его внутренней поверхности металлическим кольцом [патент РФ 2019670, кл. Е21В 10/22, 1994 г.].

К недостаткам прототипа следует отнести ограниченный ресурс работы, особенно при бурении по твердым и крепким породам при значительных осевых нагрузках, ведущих к сильному нагреву опорных поверхностей цапфы и шарошки и как следствие этого к образованию значительных люфтов между контактирующими поверхностями цапфы и шарошки, через которые шлам попадает в опору долота и выводит ее из строя.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение срока службы опоры за счет повышения надежности ее герметизации.

Указанный технический результат достигается тем, что опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников закреплена шарошка и размещенный в выточке шарошки уплотнительный элемент с установленным на его внутренней поверхности металлическим кольцом, согласно изобретению снабжена полым эластичным кольцом с клапаном для заливки и слива жидкости, причем полое кольцо размещено между уплотнительным элементом и металлическим кольцом, при этом металлическое кольцо выполнено из материала с коэффициентом линейного расширения и теплопроводности больше, чем у материала цапфы и шарошки.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что

- клапан эластичного кольца расположен со стороны торца шарошки;

- уплотнительный элемент оснащен защитным кольцом, жестко соединенным с ним и расположенным между торцом шарошки и базовым торцом цапфы.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена предлагаемая опора бурового долота в разрезе, а на фиг.2 - узел А на фиг.1 в увеличенном масштабе.

Опора содержит шарошку 2, зафиксированную на цапфе 1 посредством шарикового подшипника 3, и размещенный в выточке 4 шарошки 2 уплотнительный элемент 5 с установленным на его внутренней поверхности металлическим кольцом 6 повышенной прочности. В предложенной опоре металлическое кольцо 6 выполнено из материала с коэффициентами линейного расширения и теплопроводности больше, чем у материала цапфы 1 и шарошки 2. При этом опора снабжена полым эластичным кольцом 7 с клапаном 8 для заливки и слива жидкости, причем полое кольцо 7 размещено между уплотнительным элементом 5 и металлическим кольцом 6. Возможно применение двух клапанов 8, один из которых используется для заполнения полости кольца 7 несжимаемой жидкостью, а второй - для сброса избыточного давления пара, образующегося при нагреве опоры. Однако в любом случае выхлопной клапан 8 должен быть размещен со стороны торца шарошки 2, т.к. в этом случае выбрасываемый пар создает дополнительную защиту, предохраняющую опору от попадания в ее полость шлама. Дополнительно к этому уплотнительный элемент 5 оснащен защитным кольцом 9, жестко соединенным с ним и расположенным между торцом шарошки 2 и базовым торцом 10 цапфы 1.

В процессе работы долота на забое уплотнительный элемент 5 вращается вместе с шарошкой 2 вокруг цапфы 1 и предохраняет опору от попадания шлама. Контактирующие поверхности цапфы 1 и шарошки 2 в процессе бурения сильно нагреваются, особенно при бурении на форсированных режимах. Это ведет к усиленному износу опорных поверхностей долота и к увеличению зазоров между цапфой 1 и шарошкой 2. При этом упругих свойств узла уплотнения бывает не всегда достаточно для надежного перекрытия увеличивающихся люфтов. Для устранения этого недостатка в заявленной опоре долота предложено использовать в узле уплотнения металлическое кольцо 6, выполненное из материала, коэффициенты линейного расширения и теплопроводности которого больше, чем у материала цапфы 1 и шарошки 2, и заполненное жидкостью полое кольцо 7. Благодаря этому металлический элемент 6 при работе долота увеличивается как в радиальном, так и осевом направлении больше, чем цапфа 1 и шарошка 2, и компенсирует образующиеся зазоры между цапфой 1 и шарошкой 2, разжимая уплотнительный элемент 5 до плотного контакта со стенками цапфы 1 и шарошки 2. При нагреве опорных поверхностей цапфы 1 и шарошки 2 жидкость в полости кольца 7 закипает, чему способствует высокая теплопроводность металлического кольца 6. При этом кольцо 7 расширяется и образующийся пар дополнительно прижимает металлическое кольцо 6 к цапфе 1, а уплотнительный элемент 5 к - шарошке 2. При этом избыточный пар выбрасывается через клапан 8 под высоким давлением в полость между базовой поверхностью цапфы 1 и шарошкой 2, препятствуя попаданию шлама в полость шарошки. Для защиты уплотнительного элемента 6 от абразивного износа предусмотрено использование защитного кольца 9.

Таким образом, использование предложенной опоры позволяет повысить надежность ее герметизации и тем самым значительно увеличить стойкость как самой опоры, так и шарошечного долота в целом.

1. Опора шарошечного бурового долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников закреплена шарошка, и размещенный в выточке шарошки уплотнительный элемент с установленным на его внутренней поверхности металлическим кольцом, отличающаяся тем, что она снабжена полым эластичным кольцом с клапаном для заливки и слива жидкости, причем полое кольцо размещено между уплотнительным элементом и металлическим кольцом, при этом металлическое кольцо выполнено из материала с коэффициентами линейного расширения и теплопроводности больше, чем у материала цапфы и шарошки.

2. Опора шарошечного бурового долота по п.1, отличающаяся тем, что клапан эластичного кольца расположен со стороны торца шарошки.

3. Опора шарошечного бурового долота по п.1, отличающаяся тем, что уплотнительный элемент оснащен защитным кольцом, жестко соединенным с ним и расположенным между торцом шарошки и базовым торцом цапфы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин в пластах с повышенным содержанием газа. .
Изобретение относится к способам крепления породоразрушающих вставок к инструменту. .

Изобретение относится к техническим средствам для электроимпульсного бурения с обратной внутренней промывкой скважин сплошного бурения или с отбором керна и может найти применение при геологоразведочных работах, в горнодобывающей промышленности, при строительных и других работах, где требуется бурение скважин в крепких горных породах.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к герметизированным опорам шарошечных долот. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам шарошечных долот. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к формированию корпусов буровых долот и другого инструмента. .

Изобретение относится к области разрушения горных пород высоковольтными электрическими разрядами, развивающимися внутри горной породы, и доразрушения твердосплавными резцами вращающегося бурового долота.

Изобретение относится к коронкам для ударно-вращательного бурения, преимущественно по абразивным породам. .

Изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано в различных типах породоразрушающего инструмента с герметизированной маслонаполненной опорой - в буровых долотах, расширителях и калибраторах.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам шарошечных долот

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к инструменту для шарошечного бурения скважин. Обеспечивает повышение надежности и долговечности работы уплотнения и в целом бурового долота. Способ изготовления уплотнительного кольца для герметизации опор шарошек буровых долот включает проверку качества входящих в рецептуру компонентов, подготовку их массы для запускаемой партии резиновой смеси, состоящей из каучука, технического углерода, активаторов, ускорителей или замедлителей преждевременной вулканизации, противостарителей, увеличителей морозостойкости, вальцовку, шприцевание, вулканизацию под давлением и при нагреве, удаление облоя. Уплотнительное кольцо собирается из двух составляющих, изготовленных по различной технологии и обладающих различными физическими свойствами, на их торцевые контактирующие поверхности наносится клеящее вещество, соединенные составляющие помещаются в цилиндрический стакан с внутренним диаметром, равным диаметру уплотняемой внутренней поверхности шарошки, где под нагрузкой крышки стакана и под нагревом выдерживаются до полного высыхания клеящего вещества. 4 ил.

Изобретение относится к способам проектирования вооружения буровых долот с поликристаллическими алмазными элементами. Обеспечивает стабильность работы долота PDC, высокую механическую скорость бурения. Элементы вооружения долота PDC, включающие резцы PDC и опорные элементы, ограничивающие глубину резания породы, располагаются в процессе проектирования так, чтобы минимизировать моменты относительно осей координат, перпендикулярных оси долота, а также силы, отклоняющие долото к стенке скважины. 9 ил.

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Обеспечивает повышение надежности и эффективности работы долота. Промывочный узел бурового шарошечного долота с центральной промывочной системой содержит корпус с каналом и гнездом, в котором посредством резьбовой втулки закреплена насадка с уплотнительным элементом и жестко соединенным с ней узлом передачи крутящего момента. Узел передачи крутящего момента образован наклонными пазами, выполненными на внутренней поверхности насадки, при этом направление пазов совпадает с направлением резьбы крепежной втулки, насадка и втулка выполнены с ответными выступами и впадинами на контактирующих поверхностях для передачи крутящего момента, а число пазов соответствует числу шарошек, при этом пазы направлены в межшарошечное пространство и выполнены коноидальной формы. 2 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот. Обеспечивает повышение стойкости опоры путем увеличения надежности ее герметизации. Опора шарошечного долота содержит цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником с фиксатором от осевого перемещения, и размещенный у основания цапфы узел герметизации с уплотнительным кольцом и размещенной внутри него металлической втулкой из пружинной стали. Металлическая втулка узла герметизации выполнена в виде гофрированного цилиндра, размещенного в полости уплотнительного кольца с возможностью проворота, при этом гофры металлической втулки имеют форму синусоиды и расположены параллельно оси цапфы. 2 ил.

Изобретение относится к буровым долотам и может использоваться при бурении скважин. Обеспечивает повышение надежности и долговечности бурового долота со сменными промывочными узлами. Буровое долото с промывочными узлами включает корпус с присоединительной резьбой к бурильной колонне, породоразрушающие элементы, каналы для подвода к забою промывочной жидкости, гнезда на выходе из каналов для размещения износостойких насадок с герметизирующими и стопорными элементами. На входе канала для подвода к забою промывочной жидкости из ниппельной части установлена защитная втулка из износостойкого материала, выступающая одной стороной над дном отверстия в ниппельной части корпуса и имеющая на противоположном конце опорный кольцевой выступ, наружный диаметр которого больше диаметра входного канала. Насадка имеет в верхней части гладкую наружную цилиндрическую поверхность, контактирующую с эластичным уплотнительным кольцом, ниже на наружной ее поверхности имеется боковая резьба, а снизу - торцевые выступы для торцевого ключа. Обе торцевые поверхности опорного кольцевого выступа контактируют с эластичными уплотнительными кольцами, первое кольцо установлено в полости между уступом на стенке входного канала и верхней торцевой поверхностью кольцевого выступа, второе - между нижней торцевой поверхностью кольцевого выступа и верхним торцом насадки. Ниже насадки установлена на резьбе в стенке гнезда под насадку стопорная контргайка с пазами или отверстиями на торце для другого поворотного торцевого ключа. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Промывочный узел содержит корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную там посредством стержневого стопора, размещенного в кольцевой расточке гнезда. Особенностью промывочного узла является то, что в канавке на наружной поверхности насадки закреплено составное кольцо, выполненное из более мягкого и пластичного материала по сравнению с материалом насадки. При этом составное кольцо на наружной поверхности имеет проточку с поперечным сечением в форме полутора, совмещенной с кольцевой расточкой гнезда и образующей совместно с ней канал для стержневого стопора. Применение предложенного промывочного узла повышает надежность крепления насадки, упрощает его конструкцию и снижает стоимость всего долота. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и горной промышленности и предназначено для крепления пластинчатых резцов к корпусу кольцевой буровой коронки. Суть изобретения заключается в изготовлении пазового соединения путем обхвата хвостовика резцов охватывающим и внутренним кольцами. Внутренние кольца установлены во встречные углубления на корпусе коронки, посредством их задавливания в радиальные пазы корпуса коронки. При этом происходит процесс выдавливания материала из-под торца пуансонов с прижатием выдавленной массой хвостовика резцов к набегающей стенке радиального паза. Вследствие этого хвостовик резца оказывается жестко закрепленным в корпусе коронки, образуя прессовую посадку. Технический результат заключается в значительном уменьшении напряжений в буровых резцах кольцевых коронок. Повышается проходка на буровую коронку или нагрузка на коронку с целью бурения ею более крепких пород. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к буровым долотам, используемым в строительстве глубоких нефтяных и газовых скважин, преимущественно горизонтальных. Техническим результатом является повышение механической скорости бурения, стабилизация работы вооружения. Долото PDC для бурения горизонтальных скважин имеет корпус с присоединительной резьбой, породоразрушающие элементы PDС, последовательно размещенные на одно- или более заходных конических винтовых лопастях, разделенных коническими винтовыми канавками с отверстиями для насадок и прохода промывочной жидкости. Вершина долота выполнена в виде удлиненного выступа с диаметром основания, равным d=(0,6÷0,7)D, и высотой h=(0,4÷0,6)D от наружного диаметра долота D, оснащенного PDC-элементами, расположенными в плоскостях, близких к параллельным оси долота, на двух или более лопастях и промывочными отверстиями с насадками, образующего при бурении предварительную нишу, начиная с которой конические винтовые лопасти разрушают оставшуюся породу на стенке скважины с увеличенным эффектом самозавинчивания. 3 ил.

Группа изобретений относится к резцам со вставкой из поликристаллического алмазного композита (PDC-резцам) и к способам изготовления PDC-резца. Технический результат заключается в увеличении срока службы PDC-резцов, улучшении их термических свойств. Лицевая поверхность алмазной пластины, прикрепленной к подложке, обрабатывается для введения материала, который соединяется или частично сплавляется с внедренным каталитическим связующим веществом или частично замещает внедренное каталитическое связующее вещество в термическом канале на требуемой глубине. Материал выбирается так, чтобы он был менее термически расширяющимся и/или более теплопроводным и/или обладал меньшей теплоемкостью, чем каталитическое связующее вещество. 4 н. и 30 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх