Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой



Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой
Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой
Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой
Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой
Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой
Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой
Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой
Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой
Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой
Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой
Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой
Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой

 


Владельцы патента RU 2491407:

Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") (RU)

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано при изготовлении шарошечных буровых долот. Обеспечивает повышение надежности работы шарошечных буровых долот, их резервуаров, а также возможность регулировать порог срабатывания сброса избыточного давления применительно к глубине предполагаемого интервала бурения. Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой содержит лапы, герметично устанавливаемые и жестко закрепляемые в них смазочные резервуары, эластичные мембраны с радиальным и торцевым металлическим каркасом, торцевые кольцевые центрирующие шайбы, торцевые поджимающие элементы, конические резьбовые пробки, боковые проточки на стенках резервуаров со сквозными отверстиями для выхода смазки из полости резервуара в смазочную систему, а также систему каналов и отверстий для подвода под эластичные мембраны бурового раствора. Со стороны выхода из гнезд в лапах установлены на резьбе регулировочные и стопорные гайки с отверстиями на торцах для торцевого ключа, регулирующие усилия поджима эластичного бурта мембраны, торцевого поджимающего элемента и порог срабатывания сброса избыточного давления в системе смазки долота. 12 ил.

 

Изобретение относится к области буровой техники и используется при строительстве скважин в глубоком и сверхглубоком бурении.

Для надежной работы герметизированных опор шарошек в долотах для глубокого бурения в корпусах лап предусматриваются резервуары-гнезда для размещения смазочной системы, устройство которых обеспечивает подачу смазки в зону трения в опорах по мере ее расхода во время бурения.

Известна конструкция бурового шарошечного долота с герметизированной опорой [1], состоящая из следующих элементов. В полости гнезда для резервуара с помощью стопорного кольца установлена стальная крышка с системой отверстий в верхней выступающей части, соединяющей затрубное пространство долота с наружной поверхностью эластичной мембраны, закрепленной под крышкой. При колебаниях давления в скважине при работе насосов, мембрана в резервуаре периодически расправляется и выталкивает из него часть смазки вначале в систему подводящих каналов, а через них в зоны трения подшипников скольжения, качения или их комбинации в опорах. Герметизация смазочной системы в шарошках осуществляется эластичными кольцами, а со стороны ниппеля долота - заваренной пробкой. От разрыва эластичной мембраны при ее максимальном развороте предусмотрен стальной стакан, внутренние границы которого являются расчетными максимальными габаритами для раздувающейся мембраны. С той же целью - предотвращения разрыва при подходе к отверстию в стакане на вершине мембраны предусмотрен металлический обрезиненный «пятачок», препятствующий порыву вершинной части. Кольцевой обрезиненный буртик эластичной мембраны, установленной на уступе гнезда, является герметизирующим элементом и для мембраны, и для крышки. Заполнение смазкой производят после вакуумирования внутренней полости мембраны и подводящих каналов системы.

Сбоку длинного подводного канала в лапе предусмотрена установка дыхательного канала, сбрасывающего избыток давления в смазочной системе при работе долота. Недостатком этой конструкции резервуара, принятого в качестве аналога, является малый объем для резервируемой смазки, а также вялая работа мембраны при засорении шламом отверстий в крышке и ослаблении колебаний давления в затрубном пространстве.

Известен другой вариант конструкции бурового шарошечного долота с герметизированной опорой, принятый за второй аналог [2]. В этом варианте несколько увеличен объем гнезда для смазки, а также изменена схема воздействия промывочной жидкости на мембрану и смазку во время бурения. Отверстие в корпусе лапы, соединяющее мембрану с затрубным пространством, перенесено с наружной поверхности корпуса на внутреннюю, надшарошечную поверхность. Это позволило увеличить не только объем смазки, но и разницу давления над и под мембраной, поскольку отверстие приближено к выходу промывочного сопла, где давление жидкости несколько больше, чем в первом аналоге. Также изменена форма габаритного стакана, крышки и схема герметизации мембраны и крышки в гнезде. Схема подвода смазки от резервуара до рабочих зон подшипников в опоре, а также стравливания излишнего давления с помощью бокового клапана сбоку лапы, остались прежними. Основной недостаток этого второго аналога состоит в том, что он, как и первый аналог, не в состоянии регулировать величину избыточного давления в опоре.

Известно другое буровое шарошечное долото с герметизированной опорой, принятое за прототип [3].

В отличие от обоих аналогов в конструкции резервуара с герметизированной опорой применена стальная тарельчатая пружина, обеспечивающая при внутреннем избыточном давлении в опоре уравновешивание его с давлением промывочной жидкости в той же области, что и во втором аналоге - в надшарошечном пространстве секций. Как только внутреннее давление в смазочной системе превышает усилие поджима пружины, происходит ее отжим вместе с мембраной и центрирующей шайбой от плоского упорного торца внутри резервуара, открывая плоский зазор по упомянутому упорному торцу и радиальный зазор между внутренней стенкой и радиальными частями мембраны и центрирующей шайбы, в свою очередь связанными с помощью зазоров и каналов с надшарошечным пространством долота. Происходит сброс избыточного давления вместе с частью смазки. При уравновешивании давления усилие пружины закрывает зазор до следующего цикла ее сжатия.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности регулировать, а также устанавливать нужную величину сбрасываемого из резервуара и опоры давления на различных глубинах бурения, поскольку положение разжимного стопорного кольца, устанавливаемое на выходном торце резервуара, замыкает и фиксирует только одно положение вставленного резервуара и сжатой тарельчатой тарельчатой пружины, а значит способен срабатывать только при одной величине давления в опоре, при которой возможно наступление срабатывания.

Дело в том, что в прототипе не учитывается влияние на работу резервуара для смазочной системы бурового долота изменения глубины интервалов бурения. Чем больше глубина, тем менее эластичным становится материал мембраны. Он охрупчивается и значительно быстрее подвергается износу при циклическом нагружении.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности работы резервуара, а также возможность регулировать порог срабатывания сброса избыточного давления применительно к глубине предполагаемого интервала бурения.

Указанный технический результат достигается применением в буровом шарошечном долоте с герметизированной опорой резервуара для смазочной системы, содержащего корпус, герметично устанавливаемый и жестко закрепляемый в отверстии лапы, эластичную мембрану с радиальным и торцевым металлическим каркасом, торцевую кольцевую центрирующую шайбу с центральным отверстием, торцевой поджимающий элемент для обеспечения поджима мембраны, коническую резьбовую пробку для введения смазки, боковую проточку на стенке со сквозными отверстиями для выхода смазки из полости резервуара в смазочную систему, а также систему каналов и отверстий, подводящих внутрь эластичной мембраны буровой раствор. На входе в стенке установочного гнезда для резервуара смазочной системы выполнена мелкая самотормозящая резьба, в которую последовательно завернуты две гайки - регулировочная и контргайка с отверстиями на торцах для торцевого ключа. В качестве поджимающего элемента может использоваться, например, тарельчатая стальная пружина или эластичное кольцо различной формы сечения, например круглого, способных сжиматься под нагрузкой и возвращаться к исходной форме, когда нагрузка снимается. Кольцевой плоский эластичный бурт мембраны на ее торце является одновременно установочным и поджимным герметизирующим элементом, прижимаемым к ответному торцевому непрерывному кольцевому выступу на резервуаре с помощью кольцевого поджимающего элемента. Отверстие в центре пружины и система зазоров по ее бокам служат для свободного прохода промывочной жидкости под внутреннюю поверхность эластичной мембраны. На боковой поверхности резервуара предусмотрены каналы в виде проточки и отверстий для прохода смазки под избыточным давлением через систему подводящих каналов в зоны трения подшипников в опорах.

При возникновении предела избыточного давления, возникающего в смазочной системе, тарельчатая пружина отжимается.

По каналам между ребрами жесткости мембраны, затем по кольцевому зазору, открывающемуся при избыточном давлении внутри смазочной системы за счет сжатия эластичного бурта мембраны и тарельчатой пружины под выступающим кольцевым буртом корпуса резервуара и далее по системе отверстий и зазоров, предусмотренной между резервуаром и кольцевым буртом мембраны, буртом центрирующей шайбы, по зазорам вокруг тарельчатой пружины, а также сквозь отверстие в надшарошечном пространстве в корпусе лапы, избыточная смазка удаляется из смазочной системы, стравливая давление внутри нее. Как только давление в смазочной системе и давление промывочной жидкости выравниваются, зазор по эластичной поверхности кольцевого бурта мембраны закрывается за счет возвратного прижатия поджимающего элемента тарельчатой пружины или эластичного кольца. При этом цикл компенсации расхода смазки в опоре возобновляется снова.

Перечень чертежей

На фигуре 1 представлен фрагмент лапы и место размещения резервуара.

На фигуре 2 представлено сечение резервуара, установленного в гнезде лапы.

На фигурах 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 12 представлена деталировка элементов резервуара.

На фигуре 1 позициями обозначены: 1 - лапа долота, 2 - место расположения гнезда для размещения резервуара для смазочной системы, 3 - спинка лапы, 4 - направление смазочного канала в лапе от выхода до резервуара.

На фигуре 2 позициями обозначены: 5 - корпус резервуара, 6 - эластичная диафрагма, 7 - металлический каркас диафрагмы радиальный, 8 - металлический каркас торцевой, 9 - центрирующая шайба, 10 - тарельчатая пружина, 11 - регулировочная гайка, 12 - стопорная контргайка, 13 - резьба на обоих гайках и на стенке резервуара, 14 - первое уплотнительное кольцо, 15 - второе уплотнительное кольцо, 16 - отверстие в лапе, соединяющее гнездо для размещения резервуара с затрубным надшарошечным пространством, 17 - коническая затворная пробка, 18 - кольцевая проточка на наружной поверхности резервуара для прохода смазки, 19 - сквозные отверстия в корпусе, 20 - входное отверстие в лапе для транспортировки смазки из корпуса резервуара в зону нагрева подшипника, 21 - центральное отверстие в центрирующей шайбе, 22 - паз на торце шайбы, 23 - радиальный зазор между корпусом резервуара, диафрагмой и центрирующей шайбой, 24 - ребра жесткости на эластичной диафрагме 6, 25 - отверстия под зажимной торцевой ключ, 26 - отверстия под зажимной торцевой ключ в стопорной контргайке.

На фигурах 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 12 элементы на деталировке имеют то же обозначение, что и на фигуре 2.

Резервуар для смазочной системы бурового долота с герметизированной опорой собирается и монтируется на готовом долоте после нарезки резьбы. Для этого на кольцевой выступ в корпусе резервуара последовательно устанавливаются: эластичная диафрагма 6, выполненная обрезиненной с радиальным 7 и торцевым 8 металлическими каркасами. Следом за диафрагмой устанавливается центрирующая шайба 9, выполненная с пазом на дне и замком на боковой поверхности. Тарельчатая пружина 10 устанавливается на дне гнезда. В пазы на боковой стенке гнезда устанавливаются уплотнительные кольца и корпус 5 вместе с перечисленными деталями вставляется снизу вверх в гнездо 2 до контакта с дном. После переворота лапы поворотами торцевого ключа регулировочная гайка прижимает тарельчатую пружину 10, чем больше усилие зажима эластичного кольцевого бурта на диафрагме, создаваемое при помощи торцевого ключа, тем больше должно быть избыточное давление внутри смазочной системы, которое смогло бы открыть щель по эластичному кольцевому бурту для сброса избыточного давления.

Тарировка и настройка на давление, при котором резервуар для смазочной системы бурового долота с герметизированной опорой должен начать сбрасывать давление на той или иной глубине, производится после сборки, индивидуально. Для этого наконечник шланга с давлением жидкости (или воздуха) заворачивается вместо конической затворной пробки и имитирует давление внутри смазочной системы, постепенно его наращивая и, соответственно, заворачивают или разворачивают торцевым ключом вначале регулирующую гайку и тарельчатую пружину, имитируя условия срабатывания резервуара на той или иной глубине при бурении скважины. После установки давления на манометре до нужной величины, положение регулирующей гайки фиксируют контргайкой индивидуально для каждой секции.

Затем оттарированный резервуар, отрегулированный на срабатывание при установленном давлении для смазочной системы бурового долота с герметизированной опорой, монтируется в гнезде лапы и фиксируется стопорным стальным кольцом 20.

Потом вместо крышки 17 в отверстие на дне резервуара завинчивается патрубок вакуумирующей установки, через который удаляется воздух из смазочной системы, которая потом принудительно заполняется консистентной термостойкой смазкой. Крышка 17 возвращается на место во всех трех секциях долота. После покраски и клеймения долото готово к работе.

Испытание опытных образцов долот с предлагаемым резервуаром для смазочной системы бурового долота с герметизированной опорой показали высокую надежность его работы в бурении.

Источники информации

1-2. Композит - каталог ОАО «Волгабурмаш» за 2003 г., стр.13.

3. Композит - каталог фирмы «Смит» (США) за 2000 г., стр.14.

Буровое шарошечное долото с герметизированной опорой, содержащее лапы, герметично устанавливаемые и жестко закрепляемые в них смазочные резервуары, эластичные мембраны с радиальным и торцевым металлическим каркасом, торцевые кольцевые центрирующие шайбы, торцевые поджимающие элементы, конические резьбовые пробки, боковые проточки на стенках резервуаров со сквозными отверстиями для выхода смазки из полости резервуара в смазочную систему, а также систему каналов и отверстий для подвода под эластичные мембраны бурового раствора, отличающееся тем, что со стороны выхода из гнезд в лапах установлены на резьбе регулировочные и стопорные гайки с отверстиями на торцах для торцевого ключа, регулирующие усилия поджима эластичного бурта мембраны, торцевого поджимающего элемента и порог срабатывания сброса избыточного давления в системе смазки долота.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано при изготовлении шарошечных буровых долот. .

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к буровым долотам с продувкой забоя воздухом. .

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

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

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот, содержащих лапу с цапфой, выполненных с каналами для подачи смазки, шарошку, закрепленную на цапфе посредством замкового подшипника, и размещенное в выточке уплотнительное эластичное кольцо.

Изобретение относится к буровой технике, к конструкции шарошечного долота для бурения скважин, подшипниковым узлам, воспринимающим большие односторонние осевые и радиальные нагрузки.

Изобретение относится к шарошечным долотам для бурения скважин с очисткой забоя скважин газообразным агентом. .

Изобретение относится к области буровой техники и может использоваться при производстве буровых шарошечных долот, предназначенных для бурения глубоких скважин с целью добычи нефти и газа.

Изобретение относится к шарошечному породоразрушающему инструменту, а именно к системам смазки опоры долота. .

Изобретение относится к шарошечному породоразрушающему инструменту, а именно к системам смазки опоры бурового долота. Обеспечивает повышение долговечности опоры бурового долота, возможность обновления смазочного материала в зоне трения в процессе эксплуатации долота. Система смазки бурового шарошечного долота с герметизированными опорами включает узел компенсации смазки в опоре и систему каналов и полостей, соединяющих узел компенсации смазки с зонами трения в опоре. В замковом пальце имеется две полости, не сообщающиеся друг с другом, одна из которых обеспечивает поступление смазочного материала из масляного резервуара через длинный канал в полость опоры, а другая в совокупности с отверстием по оси цапфы обеспечивает отвод из полости опоры отработавшего смазочного материала. Дополнительно имеются два клапана и постоянный магнит, при этом впускной клапан вмонтирован в отверстие по оси цапфы вблизи упорного торца цапфы, выпускной клапан вмонтирован в замковый палец, вблизи спинки лапы, а постоянный магнит расположен в полости замкового пальца, сообщающейся с отверстием по оси цапфы. Смазочная система заполнена смазочным маслом с антизадирными присадками. 1 ил.

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано при изготовлении шарошечных буровых долот. Обеспечивает повышение надежности и работоспособности долота. Резервуар для смазки опоры бурового шарошечного долота содержит автономный корпус со вставным дном и стопорным устройством, герметично устанавливаемый и жестко закрепляемый в отверстии лапы со стороны затрубного пространства, разделительный элемент между смазкой и промывочной жидкостью, позволяющий регулировать давление на смазку внутри резервуара, коническое резьбовое отверстие с пробкой для заправки смазки, боковую проточку с выходным отверстием на стенке корпуса для соединения с каналом системы смазки в лапе для вакуумирования полости опоры и закачки в нее смазки, а также систему каналов и отверстий для подвода внутрь резервуара промывочной жидкости. Разделительный элемент выполнен подвижным, в виде герметизированного поршня, перемещающегося внутри резервуара в зависимости от разницы давления в затрубном пространстве и внутри полости опоры, при этом на его боковой поверхности выполнена кольцевая проточка, соединенная отверстием с внутренней полостью в поршне со стороны смазки, вершина которой со стороны промывочной жидкости снабжена прорезным лепестковым клапаном, открывающимся при избыточном давлении смазки в опоре для сбрасывания его и закрывающимся при выравнивании давления. 9 ил.

Изобретение относится к области горного дела, а именно к шарошкам буровых долот для бурения скважин большого диаметра под сваи, разработки горных пород. Технический результат заключается в увеличении срока службы шарошки при одновременном снижении трудоемкости изготовления. Шарошка бурового долота содержит корпус, ось, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, камеру переменного объема с поршнем, сообщенную с внутренней полостью шарошки. Между крышкой и подшипником, на оси, с возможностью ограниченного осевого перемещения, установлен подпружиненный относительно крышки поршень. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области горного дела, а именно к шарошкам буровых долот для бурения скважин большого диаметра под сваи, разработки горных пород. Технический результат заключается в увеличении срока службы шарошки при одновременном снижении трудоемкости изготовления. Шарошка бурового долота содержит корпус, ось со сквозным осевым каналом, установленную в корпусе на подшипниках, крышку, камеру переменного объема с поршнем, сообщенную с внутренней полостью шарошки. В центральном отверстии оси, оппозитно друг другу, установлены два поршня, соединенные пружиной растяжения, а в средней части оси, с возможностью сообщения центрального отверстия оси с внутренней полостью шарошки, выполнен как минимум один радиальный канал. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к компоновкам шарошки для буровой тоннелепроходческой машины. Технический результат заключается в предотвращении попадания грязи и других посторонних веществ в компоновке шарошек, работающих в условиях высоких гидростатических давлений. Компоновка шарошки с компенсацией давления для буровой тоннелепроходческой машины включает в себя вал, кольцевой резец в сборе, установленный с возможностью вращения на валу, и первый и второй концевые фиксаторы, закрепленные невращающимися на валу. Группы вращающихся уплотнений, погруженные в смазку, создают подвижное уплотнение между вращающимся кольцевым резцом в сборе и концевыми фиксаторами. Перемещающийся поршневой элемент подвергается воздействию внешнего давления и находится в контакте со смазкой, так что увеличение внешнего давления должно увеличивать давление смазки, при этом перепад давления на уплотнении поддерживается незначительным. В одном варианте осуществления поршень является частью плавающего фиксатора. В других вариантах осуществления поршень является кольцевым поршнем либо поршень представляет собой множество поршней, установленных в концевом фиксаторе. 6 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх