Промывочный узел для бурового долота



Промывочный узел для бурового долота
Промывочный узел для бурового долота
Промывочный узел для бурового долота
Промывочный узел для бурового долота
Промывочный узел для бурового долота
Промывочный узел для бурового долота

 


Владельцы патента RU 2494218:

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

Изобретение относится к инструменту для бурения скважин. Промывочный узел для бурового долота включает каналы для подвода к забою промывочной жидкости, гнезда на выходе из каналов для размещения износостойких насадок с герметизирующими и стопорными элементами. Стопорный элемент выполнен в виде штифта, один конец которого имеет резьбу и завинчен в ответное отверстие в корпусе в зоне стенки гнезда под торцевым уступом насадки, запирая ее. Другой конец штифта выступает из отверстия и загнут до поверхности упорного паза на поверхности корпуса под углом α>25°. Технический результат заключается в повышении надежности и долговечности бурового долота со сменным промывочным узлом. 6 ил.

 

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к инструменту для бурения скважин в нефтегазовой отрасли.

Известно буровое долото с промывочным узлом [1], принятое за аналог, содержащее насадку из износостойкого материала, закрепленную в отверстии гнезда на корпусе лапы с направлением исходящей из нее струи промывочной жидкости в свободное пространство поверхности забоя между соседними шарошками. Гнездо под насадку соединено каналом с внутренней полостью долота, откуда вначале во внутреннюю полость насадки с профилем, формирующем форму струи, а затем через затрубное пространство, заполненное промывочной жидкостью, поток попадает на поверхность забоя, барбатирует шлам разрушенной породы, отрывает его от забоя и уносит по затрубному пространству на верх скважины для очистки и новой подачи насосами на забой.

На стенке гнезда под насадку выполнен кольцевой паз прямоугольной формы для установки эластичного уплотнительного кольца, с внутренним диаметром, меньшим наружного диаметра насадки и наружным диаметром, равным или несколько большим, чем наружный диаметр паза в гнезде прямоугольного сечения. За счет эластичных свойств кольцо охватывает насадку при ее проталкивании сквозь установленное в пазу уплотнительное кольцо. Чтобы удержать насадку от выпадения при высоком давлении промывочной жидкости, перед выходом из гнезда в его стенке выполнен кольцевой полупаз полукруглого сечения и ответный ему полупаз полукруглого сечения на наружной поверхности тела насадки.

При установке насадки происходит совмещение двух полупространств на стенке гнезда и на поверхности насадки, при этом образуется торовидная кольцевая поверхность. В теле прилива под насадку на теле лапы сверлится круглое отверстие, ось которого совпадает с кольцевой осью получившегося торовидного кольцевого пространства. Через отверстие в приливе в торовидное пространство вводится стержень в виде гвоздя из мягкого материала, который является стопором от вылета насадки из гнезда во время бурения. Насадка может выпасть из гнезда во время бурения только срезав половину профиля по всей длине гвоздя, введенного в торовидное пространство. При необходимости замены диаметра выходного сечения насадки по условиям бурения, гвоздь вынимается за шляпку.

После замены размера по диаметру, новая насадка вставляется на место вынутой, гвоздь распрямляется и забивается вокруг насадки снова. Эластичное резиновое кольцо может меняться при необходимости.

Этот вариант бурового долота с насадкой для промывочного сопла достаточно широко используется отечественными и зарубежными долотными фирмами для производства шарошечных долот. Однако в алмазных стальных долотах PDC и матричных такая схема крепления и уплотнения промывочных насадок практически не применяется. Это связано и с конструктивными, и с технологическими неудобствами, поскольку в долоте многочисленные промывочные отверстия с твердосплавными насадками чаще всего располагаются на выпуклых поверхностях корпуса с заглублением между лопастями, с разными расстояниями и наклонами каналов относительно оси долота. Такое расположение промывочных узлов в долотах PDC затрудняет замену насадок в полевых условиях. Это обстоятельство заставило изыскивать другие, более удобные варианты.

Известно другое буровое долото с промывочным узлом [2], также принятое за аналог, в котором в качестве стопорного устройства используется стальное пружинное разжимное кольцо, устанавливаемое в кольцевую проточку на стенке отверстия-гнезда под насадку, часть торцевой поверхности кольца входит в паз-проточку, а часть выступает внутрь диаметра гнезда и препятствует вылету насадки во время бурения. Существуют два варианта установки стопорного разжимного кольца. Первый вариант - стопорное кольцо устанавливается в паз-проточку гнезда ниже цельной насадки за ее торцем. Второй вариант - стопорное кольцо при монтаже устанавливается в проточку на самой насадке, сжимается с помощью «усиков» специальными плоскогубцами с выступами под отверстия усиков. Насадка вместе со сжатым кольцом вставляется в гнездо в лапе и стопорное кольцо освобождается от сжатия, когда оно совпадает с шириной паза под кольцо на стенке гнезда под насадку. Смена размера отверстия насадок, необходимая перед бурением по гидравлическим расчетам, производится в обратном порядке - вначале сжимается стопорное кольцо, а потом насадка выталкивается из гнезда. Схема установки уплотнительного эластичного кольца такая же, как и в предыдущем аналоге. В случае необходимости это кольцо может меняться вместе с насадкой.

Недостатки обоих вариантов с разжимным кольцом следующие. Технологически сложно выполнить закалку колец - недокаленные не возвращаются в исходное положение после сжатия, перекаленные могут быть слишком хрупкими и ломаются при смене насадки. Поэтому замена насадок в полевых условиях, особенно зимних, особенно затруднительна. Кроме того, в бурении при высоких давлениях на стояке насадки воздействуют на стандартные тонкие стопорные кольца, изгибают их по толщине, разгибают их по диаметру и постепенно выдавливают насадки на забой вместе со стопорными кольцами.

Известно другое буровое долото с промывочным узлом [3], принятое за прототип. В этом долоте используются цельные твердосплавные насадки, закрепляемые в гнездах на корпусе с помощью резьбы на их боковой поверхности. На торце насадки предусмотрен паз под ключ, а в верхней части гнезда - проточка для установки эластичного уплотнительного кольца.

Достоинство этого варианта в том, что смена насадок при необходимости происходит просто - насадка вывинчивается из гнезда обычным торцовым ключом, а новая, с другим диаметром выходного отверстия, этим же ключом заворачивается на место. К недостаткам относится трудность изготовления насадки, особенно выполнение мелкой самотормозящей резьбы по твердому сплаву. Из-за сильных вибраций бурильной колонны нередки случаи произвольного выкручивания насадок и попадания их на забой, приводящие к аварии. Встречаются случаи разгерметизации и размыва стенок каналов в зоне установки промывочных насадок из-за недостаточно плотного прижима эластичных уплотнительных колец к торцу гнезда под насадку и наличия зазора по резьбе.

Целью данного изобретения является создание надежного варианта бурового долота с насадками для промывочных узлов, простого технологически и позволяющего легко сменять насадки с различными диаметрами выходных отверстий.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности и долговечности бурового долота со сменными промывочными узлами. Этот результат достигается тем, что промывочный узел для бурового долота включает каналы для подвода к забою промывочной жидкости, гнезда на выходе из каналов для размещения износостойких насадок с герметизирующими и стопорными элементами, в котором стопорный элемент выполнен в виде штифта, один конец которого имеет резьбу и завинчен в ответное отверстие в корпусе в зоне стенки гнезда под торцевым уступом насадки, запирая ее; другой конец штифта выступает из отверстия на длину порядка l=(3÷5)d диаметра штифта и загнут до поверхности упорного паза на поверхности корпуса на угол порядка α>25°.

Такой угол гарантирует невозможность отворота штифта при ударах и вибрациях во время работы долота. В то же время, запирающая часть стального штифта, работающая на срез, гарантирует стойкость стопорного узла. При необходимости смены насадки, головка штифта отгибается оправкой до выпрямления относительно оси отверстия под штифт и штифт выворачивается из отверстия, освобождая сменяемую насадку. После смены штифт снова заворачивается в отверстие и загибается до стенки упорного паза, где находится под защитой от истирания соседней поверхностью корпуса.

Такая конструкция обеспечивает полную гарантию фиксации насадки в промывочном узле в течение всего времени работы долота, надежность и легкость замены насадок в бурении.

Перечень фигур чертежей

На фигуре 1 представлен вид бурового долота PDC с промывочными узлами.

На фигуре 2 представлено сечение А-А по оси промывочного узла.

На фигуре 3 представлен контур вида Б.

На фигуре 4 представлен контур вида В.

На фигуре 5 представлен контур вида Б1.

На фигуре 6 представлен контур вида Г.

На фигуре 1 позициями обозначены; 1 - корпус долота PDC, 2 - лопасть, 3 - породоразрушающие зубья, 4 - промывочные узлы на корпусе 1.

На фигуре 2 позициями обозначены: 1 - корпус долота; 5 - подводной канал для промывочной жидкости из внутренней полости долота к промывочному гнезду 6; 7 - кольцевой паз для эластичного уплотнительного кольца 8 на боковой стенке гнезда 6; 9 - износостойкая насадка; 10 - стопорный штифт.

На фигуре 3 позициями обозначены: 1 - корпус, 9 - насадка, 10 - завернутый стопорный штифт с выступающей частью длиной l≥3d с резьбой на конце (прямой), 11 - бобышка-ступенька на поверхности корпуса, 12 - резьбовое отверстие в корпусе диаметром d, 13 - граничный паз для загиба стопорного штифта.

На фигуре 4 позициями обозначены: 1 - корпус, 9 - насадка, 10 - штифт, 11 - бобышка.

На фигуре 5 позициями обозначены: 1 - корпус, 9 - насадка, 11 - бобышка, 13 - граничный паз для загиба стопорного штифта, 14 - стопорный штифт в загнутом положении.

На фигуре 6 позициями обозначены: 1 - корпус, 9 - насадка, 11 - бобышка, 14 - стопорный штифт в рабочем загнутом положении.

Сверление отверстия под стопорный штифт и фрезерование граничного паза для загиба стопорного штифта может осуществляться без наличия бобышки непосредственно на корпусе при наличии соответствующего понижения его профиля перед насадкой (на чертеже не показано).

Монтаж промывочного узла осуществляется следующим образом. В собранном долоте или на секциях в паз на стенках гнезда под насадки устанавливаются уплотнительные кольца, устанавливаются насадки, вставляются и завинчиваются стопорные штифты, выступающие концы штифтов загибаются до поверхности граничного паза. В случае замены насадок выступающие концы штифтов разгибаются до положения, позволяющего вывернуть штифты и извлечь насадку. После их замены монтаж промывочного узла осуществляется в вышеуказанном порядке.

Результаты промысловых испытаний образцов предлагаемых буровых долот подтверждают их преимущество по стойкости и упрощенной замене насадок в полевых условиях.

Источники информации

1. Патент США №3084751 С1, 175-340, «Насадка бурового долота» (аналог).

2. Композит-каталог фирмы «Варел» (США), 1995, стр.14 (аналог).

3. Каталог ОАО «Волгабурмаш» (РФ), 2003, стр.34 (прототип).

Промывочный узел для бурового долота, включающий каналы для подвода к забою промывочной жидкости, гнезда на выходе из каналов для размещения износостойких насадок с герметизирующими и стопорными элементами, отличающийся тем, что стопорный элемент выполнен в виде штифта, один конец которого имеет резьбу и завинчен в ответное отверстие в корпусе в зоне стенки гнезда под торцевым уступом насадки, запирая ее; другой конец штифта выступает из отверстия и загнут до поверхности упорного паза на поверхности корпуса под углом α>25°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к буровым коронкам, армированным природными и искусственными алмазами для бурения глубоких скважин. Обеспечивает увеличение механической скорости бурения, стойкости коронки, повышение сохранности керна.

Изобретение относится к промывочным узлам буровых долот. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к долотам для бурения. .

Изобретение относится к буровым долотам. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин в пластах с повышенным содержанием газа, где процесс бурения часто сопровождается микровыбросами.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин в пластах с повышенным содержанием газа, где процесс бурения часто сопровождается микровыбросами.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к коронкам для бурения скважин по угольным выбросоопасным пластам. .

Изобретение относится к буровой технике и может использоваться в компоновке бурильного инструмента в качестве устройства для воздействия промывкой на забой скважины.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам режущего типа, и обеспечивает повышение эффективности работы бурового долота за счет улучшения очистки забоя от шлама.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин и шпуров преимущественно по выбросоопасным пластам. .

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Обеспечивает повышение надежности и эффективности работы долота, упрощение монтажа и демонтажа промывочного узла. Промывочный узел бурового долота содержит корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную там посредством стопорного разрезного кольца, размещенного в кольцевой расточке гнезда. Промывочный узел снабжен фиксаторами в виде стержней ступенчатой формы, при этом насадка выполнена с продольными ступенчатыми пазами на боковой поверхности для размещения фиксаторов, высота большей ступени которых меньше высоты ступени паза насадки большего размера, причем в рабочем положении ступени стержней меньшего размера установлены с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью стопорного разрезного кольца. 2 ил.

Группа изобретений относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Обеспечивает повышение надежности и эффективности работы всего долота. Промывочный узел бурового долота содержит корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную там посредством стопорного разрезного кольца, размещенного в кольцевой расточке гнезда. Промывочный узел снабжен фиксаторами в виде стержней ступенчатой формы и дополнительным кольцом с осевыми каналами, при этом дополнительное кольцо размещено между нижним торцом насадки и верхним торцом стопорного разрезного кольца. По первому варианту насадка выполнена с глухими осевыми каналами, совмещенными с осевыми каналами дополнительного кольца и предназначенными для размещения фиксаторов, установленных в исходном положении заподлицо с нижним торцом дополнительного кольца и удерживаемых в таком положении посредством легкоплавкого материала. По второму варианту насадка выполнена с глухими осевыми каналами для размещения фиксаторов, которые в рабочем положении совмещены с осевыми каналами дополнительного кольца, а в исходном положении они смещены одни относительно других в окружном направлении и подпружинены в осевом направлении. 1 ил., 2 н.п. ф-лы.

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Обеспечивает повышение надежности и эффективности работы всего долота. Промывочный узел бурового долота содержит корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную там посредством стопорного разрезного кольца, размещенного в кольцевой расточке гнезда. Промывочный узел снабжен дополнительным разрезным кольцом, имеющим в продольном сечении ступенчатую форму, при этом дополнительное разрезное кольцо размещено между нижним торцом насадки и верхним торцом стопорного разрезного кольца с возможностью контакта в рабочем положении наружной поверхностью ступени меньшего диаметра с внутренней поверхностью стопорного кольца. 1 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 промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Обеспечивает повышение надежности и эффективности работы промывочного узла и всего долота. Промывочный узел бурового долота содержит корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную там посредством стопорного разрезного кольца, размещенного в кольцевой расточке гнезда. Промывочный узел снабжен фиксаторами в виде стержней ступенчатой формы. Насадка и гнездо под нее выполнены ответной 2-ступенчатой формы, при этом нижняя ступень насадки по всей высоте боковой поверхности имеет продольные пазы ступенчатой формы для размещения фиксаторов. В рабочем положении ступени стержней меньшего размера установлены с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью стопорного разрезного кольца. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Обеспечивает повышение эффективности работы всего долота, упрощение монтажа и демонтажа промывочного узла. Промывочный узел бурового долота содержит корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную там посредством стопорного разрезного кольца, размещенного в кольцевой расточке гнезда. По первому варианту промывочный узел снабжен дополнительными уплотнительными элементами и фиксаторами для разрезного кольца, выполненными в виде стержней ступенчатой формы, причем насадка выполнена со ступенчатыми осевыми сквозными каналами под стержни, высота которых не более высоты насадки, при этом дополнительные уплотнительные элементы размещены на стержнях фиксатора под ступенями их большого диаметра. По второму варианту промывочный узел снабжен фиксаторами для разрезного кольца, выполненными в виде стержней ступенчатой формы, при этом насадка выполнена с осевыми сквозными каналами под ступени стержня меньшего диаметра, а ступени стержней большего диаметра размещены в кольцевой расточке, выполненной на дне гнезда оппозитно осевым каналам насадки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Обеспечивает повышение надежности и эффективности работы промывочного узла и всего долота. Промывочный узел бурового долота содержит корпус с каналом и гнездом и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную там посредством стопорного разрезного кольца, размещенного в кольцевой расточке гнезда. Промывочный узел снабжен фиксаторами для стопорного разрезного кольца в виде составных ступенчатых стержней, ступень большего диаметра которых расположена со стороны входного канала насадки, выполненной с концентрично расположенными сквозными осевыми каналами ответной стержням ступенчатой формы. В рабочем положении нижняя ступень каждого стержня установлена с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью стопорного разрезного кольца. 1 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 породоразрушающему инструменту гидромониторного типа. Буровое долото содержит корпус с рабочими органами и размещенными между ними узлами промывки, включающими полый патрубок, зафиксированный относительно корпуса стопорным буртом. Особенностью долота является то, что каждый патрубок выполнен в виде нескольких телескопически размещенных втулок, нижняя из которых установлена с возможностью осевого перемещения. Патрубок снабжен пружиной растяжения, один конец которой соединен с корпусом, а другой - с подвижной втулкой, нижняя часть которой оснащена щетками, расположенными со стороны вращения долота. При этом канал патрубка выполнен с переменным поперечным сечением, причем минимальное поперечное сечение имеет нижняя втулка. Последнее достигается оснащением ее гидромониторной насадкой. Для упрощения технологии изготовления долота узел промывки снабжен жестко соединенной с корпусом крепежной втулкой в виде стакана, через который пропущен патрубок, при этом пружина растяжения размещена в полости, образованной между патрубком и стаканом. Применение предложенного долота повышает эффективность работы благодаря более качественной очистке забоя от шлама благодаря механическому его разрыхлению щетками, закрепленными в нижней части подвижной втулки. 2 з.п. ф-лы, 2 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.
Наверх