Буровое шарошечное долото



Буровое шарошечное долото
Буровое шарошечное долото

 


Владельцы патента RU 2509197:

Панин Николай Митрофанович (RU)

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.

Известно буровое шарошечное долото, содержащее корпус с цапфой, на которой посредством подшипников качения смонтирована шарошка с породоразрушающими элементами, расположенными на венцах шарошек (авт.св. СССР №630303, кл. Е21В 10/08, 1980 г.).

Недостатком данного долота является малая эффективность его работы, связанная с низкой работоспособностью его опоры.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, содержащее 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 (см. авт.св. СССР №1089229, кл. Е21В 10/22, 1984 г.).

К недостаткам данного долота можно отнести низкую эффективность, связанную с высокой энергоемкостью процесса разрушения породы без использования забойного ударного механизма. Использование же специального ударного устройства неминуемо приводит к усложнению нижней компоновки бурового вала, повышению аварийности и, как следствие, к повышению стоимости буровых работ. Кроме того, это требует использования более мощных нагнетательных агрегатов, т.к. часть гидравлической энергии тратится на привод указанных специальных ударных устройств, а это в свою очередь приводит к ухудшению очистки забоя от шлама и, как следствие, к уменьшению механической скорости бурения и проходки на долото.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота без применения дополнительных ударных устройств типа забойных пневмо- или гидроударников. В первую очередь это относится к долотам, предназначенным для бурения по породам средней твердости и твердым, разрушение которых связано с необходимостью приложения значительных осевых нагрузок.

Указанный технический результат достигается тем, что шарошечное долото, содержащее 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, согласно изобретению 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.

Дополнительно достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- съемные породоразрушающие элементы в плоскости, перпендикулярной оси цапфы, установлены под острым углом к радиусу шарошки;

- часть съемных породоразрушающих элементов установлена на венцах шарошек, а часть - в шламоотводящих пазах;

- хвостовики съемных породоразрушающих элементов в плоскости, параллельной оси цапфы, выполнены в виде полуцилиндров.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид шарошечного долота в продольном разрезе, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Шарошечное долото содержит корпус 1 с каналом 2 для очистного агента и цапфу 3 со сферическим торцом 5. На цапфе 3 посредством замкового подшипника 4 установлена шарошка 7 с ответной торцу цапфы 3 внутренней сферической поверхностью 8 и породоразрушающими 11 элементами на венцах 9, разделенных шламоотводящими пазами 10. Шарошка 7 выполнена с радиальными каналами 12, в которых размещены съемные породоразрушающие элементы 13. Хвостовики 14 породоразрушающих элементов 13 в плоскости, параллельной оси цапфы 3, выполнены с выпуклым торцом 15 и установлены с возможностью взаимодействия с наружной поверхностью съемной втулки 6, выполненной с продольными пазами 16, имеющими в поперечном сечении ответную выступам 15 хвостовиков 14 форму. Втулка 6 может быть выполнена как в виде отдельной детали, так и как одно целое с выпуклым торцом цапфы (см. фиг.1) и зафиксирована на цапфе 3 от проворота, что может быть достигнуто, например, путем шлицевого соединения втулки 6 с цапфой 3. Выпуклые торцы 15 хвостовиков съемных породоразрушающих элементов 13 предпочтительно выполнять в виде полуцилиндров. Для предохранения съемных породоразрушающих элементов 13 от выпадения габаритные размеры их выпуклых торцов 15 должны быть больше соответствующих диаметров радиальных каналов 12 шарошки 7. Съемные породоразрушающие элементы 13 в плоскости, перпендикулярной к оси цапфы 3, расположены в шарошке 7 под острым углом α к ее радиусу. При этом в долотах для бурения по мягким и средним породам вершина породоразрушающих элементов 13 направлена в сторону вращения долота + α, а в долотах для бурения по твердым породам - в противоположную сторону - α (см. фиг.2). Предусмотрен вариант установки съемных породоразрушающих элементов 13 только на венцах 9 шарошек 7, или только в шламоотводящих пазах 10. Возможен также комбинированный вариант размещения съемных породоразрушающих элементов 13, т.е. как в промывочных пазах 10, так и на венцах 9. Количество съемных породоразрушающих элементов 13 выбирается в зависимости от диаметра долота и физико-механических свойств разбуриваемых пород.

Принцип работы шарошечного долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 11 шарошек 7 осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины 17 основными 11 и съемными породоразрушающими элементами 13. При вращении долота шарошка 7, перекатываясь по поверхности забоя, вращается в направлении, противоположном направлению вращения корпуса 1. При этом разрушенная порода выносится через шламоотводящие пазы 10 и кольцевую полость между стенками скважины и корпусом 1 на поверхность очистным агентом, подаваемым с поверхности через бурильную колонну и канал 2 в корпусе 1 долота. При вращении шарошки 7 съемные породоразрушающие элементы 13, перекатываясь выступами 15 хвостовиков 14 по наружной поверхности съемной втулки 6, совершают возвратно-поступательное движение. Причем при попадании выступа 15 хвостовика 14 съемных породоразрушающих элементов 13 на выступы втулки породоразрушающие элементы 13 наносят удар по породе, создавая зоны предразрушения. Эффект создания зон предразрушения увеличивается благодаря установке съемных породоразрушающих элементов 13 под положительным острым углом + α к радиусу шарошки 7 и ориентировке их рабочих головок в сторону направления вращения долота при бурении по мягким и средним породам. В этом случае съемные породоразрушающие элементы 13 образуют дополнительную плоскость обнажения, что облегчает работу основных породоразрушающих элементов 11. При бурении же по твердым породам съемные породоразрушающие элементы 13 устанавливаются относительно радиуса шарошки 7 с отрицательным углом наклона - α, что обеспечивает лучшую сохранность породоразрушающих элементов 13 от скалывания при нанесении удара по породе. Ослабленные съемными породоразрушающими элементами 13 зоны забоя затем эффективно разрушаются породоразрушающими элементами 11. После нанесения удара съемные породоразрушающие элементы 13 при перекатывании шарошки 7 своими хвостовиками 14 попадают в продольные пазы 16 съемной втулки 6, и их рабочие головки утапливаются в радиальных каналах 12 шарошки 7 и не контактируют с поверхностью забоя. Это позволяет лучше охлаждать рабочие головки породоразрушающих элементов 13 и тем самым повысить срок их службы. Размещение части съемных породоразрушающих элементов 13 в шламоотводящих пазах позволяет эффективно дробить крупные частицы шлама и беспрепятственно удалять их с забоя скважины, исключая повторное его измельчение.

Таким образом, использование предложенного долота позволяет повысить эффективность разрушения породы без применения дополнительных устройств, как это имеет место в прототипе, и тем самым снизить стоимость буровых работ в целом.

1. Буровое шарошечное долото, содержащее 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, отличающееся тем, что оно 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.

2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что съемные породоразрушающие элементы в плоскости, перпендикулярной оси цапфы, установлены под острым углом к радиусу шарошки.

3. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что часть съемных породоразрушающих элементов установлена на венцах шарошек, а часть - в шламоотводящих пазах.

4. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что хвостовики съемных породоразрушающих элементов в плоскости, параллельной оси цапфы, выполнены в виде полуцилиндров.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, применяемому в бурении скважин, а именно к шарошечным долотам. Обеспечивает повышение показателей эффективности работы долота.

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.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости, разрушение которых не требует значительных осевых нагрузок.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. Обеспечивает повышение ресурса работы долота, надежное крепление шарошек.

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

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. .

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 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.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. Техническим результатом является увеличение механической скорости бурения. Буровое шарошечное долото включает многоконусные шарошки, рабочая поверхность зубчатого вооружения венцов которых у каждой шарошки сформирована несколькими образующими конических поверхностей. Рабочая поверхность зубчатого вооружения каждого венца в месте контакта с забоем выполнена перпендикулярной оси долота, образуя между вооружением шарошек ступенчатую поверхность. 2 ил.

Изобретение относится к вооружению породоразрушающего инструмента, применяемому в бурении скважин, а именно к зубкам шарошечных долот. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения непроницаемых горных пород путем выравнивания гидростатического давления в зоне разрыва горной породы перед зубком. Зубок шарошечного долота ковшеобразной формы содержит проточные канавки на тыльной стороне, выходящие к рабочим кромкам зубка, которые при работе долота формируют гидравлические каналы между тыльной стороной зубка и незатронутой разрушением породой забоя, соединяющие зону разрушения горной породы с полостью скважины. 5 ил.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости. Обеспечивает повышение эффективности работы долота за счет более качественной очистки забоя скважины от шлама путем оптимизации процесса его эвакуации в затрубное пространство. Буровое шарошечное долото с асимметричной схемой промывки включает лапы с наклонными цапфами, установленные на них шарошки с литыми или фрезерованными зубьями, шламоотводящий канал и размещенные между шарошками напорные промывочные узлы. Все шарошки выполнены с косыми зубьями, при этом первая шарошка расположена между промывочными узлами и имеет зубья, наклоненные к оси цапфы таким образом, чтобы суммарная осевая составляющая усилия одновременного механического воздействия всех косых зубьев на гидравлическую среду забоя шарошки была направлена от периферии к центру, а у смежных шарошек - в обратную сторону. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. Буровое шарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами, параллельно смещенными в плане относительно оси долота, установленные на них с наклонно расположенными относительно их образующих конические шарошки с фрезерованными или литыми зубьями и промывочный узел. Промывочный узел расположен по оси долота, а у всех шарошек венцы выполнены с косыми зубьями. Косые зубья наклонены к оси цапфы таким образом, чтобы суммарная осевая составляющая усилия одновременного механического воздействия всех косых зубьев на гидравлическую среду забоя для каждой шарошки была одинаковой и направлена от центра к периферии. Как вариант, угол наклона рабочих поверхностей косых зубьев к образующей шарошки составляет 5-45°, при этом меньшее значение угла наклона соответствует большему значению угла наклона цапфы к оси долота. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота и улучшении очистки забоя от шлама. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам, преимущественно для работы по мягким и средней твердости породам. Буровое шарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами со смещенными в плане осями, установленные на них шарошки с фрезерованными или с литыми зубьями, и промывочные узлы. Венцы шарошек, подверженные осевому и радиальному проскальзыванию, выполнены с косыми зубьями, причем косые зубья на каждом венце наклонены к оси цапфы таким образом, чтобы их боковые поверхности располагались под углом 90°±40° к направлению вектора суммарной скорости скольжения зуба по забою. Венцы, подверженные только осевому проскальзыванию, могут иметь как прямозубое вооружение, рабочие поверхности которых расположены под углом 90°±10° к оси шарошки, так и косозубое вооружение, аналогичное одному из соседних венцов. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота, снижении энергоемкости процесса разрушения породы за счет более рациональной геометрии его вооружения, в повышении проходки и механической скорости бурения. 4 ил.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота. Буровое шарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами со смещенными в плане осями, установленные на них конические шарошки с фрезерованными, литыми или твердосплавными зубьями, расположенными параллельно или под углом к образующей шарошки, и узел промывки. Величина проскальзывания зубьев шарошек, работающих в режиме пробуксовки, при которой достигается максимальный объем выбуренной породы за весь цикл работы долота путем обеспечения качественного выравнивания поверхности забоя, определяется соотношением в зависимости от радиуса венца шарошки и угла между двумя соседними зубьями венца шарошки. 2 ил.

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости. Буровое шарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами, установленные на них многоконусные шарошки с литыми или фрезерованными зубьями, периферийные из которых расположены наклонно относительно продольной оси шарошки, и размещенные между шарошками напорные промывочные узлы. Все остальные венцы шарошек также выполнены с косыми зубьями, причем зубья периферийных венцов имеют левое направление подъема образующей винтовой линии площадки притупления при осуществлении бурения путем вращения долота по часовой стрелке, и правое - при вращении долота против часовой стрелки, а зубья остальных венцов наклонены в противоположную сторону. Оси сопел гидромониторных насадок промывочных узлов направлены в межвенцовое пространство между периферийным и смежным с ним венцом. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота за счет более качественной очистки забоя скважины от шлама путем оптимизации процесса его эвакуации в затрубное пространство. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх