Буровое шарошечное долото

Авторы патента:

E21B10/16 - отличающиеся формой или расположением зубьев

Владельцы патента RU 2515795:

Синев Станислав Васильевич (RU)

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 породоразрушающему инструменту, применяемому в бурении скважин, а именно к шарошечным долотам.

Известно шарошечное долото, включающее шарошки с вооружением, выполненным в виде зубьев, рабочая поверхность которых согласуется с образующими поверхностями конусов шарошки [1]. Поверхность забоя повторяет образующие рабочей поверхности вооружения шарошек (зубьев).

Шарошки, как утверждается в [2], выполняются, в основном, двухконусными. Рабочие поверхности зубьев таких шарошек размещены под углом к плоскости забоя перпендикулярно оси долота и поэтому при нагружении создают меньшее напряженное состояние в горной породе забоя, чем, если бы они были перпендикулярны оси долота, в силу большей площади приложения равнодействующей нагрузки.

Указанные недостатки частично устранены в двухшарошечных долотах с двухконусными шарошками, у которых рабочие поверхности зубчатого вооружения конусов при вершинах шарошек выполнены перпендикулярно оси долота в месте контакта с забоем.

Известное шарошечное долото [3], принятое за прототип, включает двухконусные шарошки, у которых рабочие поверхности зубчатого вооружения конусов при вершинах шарошек в месте контакта с забоем выполнены перпендикулярно оси долота, а рабочие поверхности зубчатого вооружения периферийных конусов согласованы с образующей этих конусов. В таком случае более ¾ площади забоя разрушается менее эффективным способом без нормального приложения нагрузки и скола формирующейся ступенчатой поверхности забоя.

Целью изобретения является повышение показателей эффективности работы долота, а именно увеличения механической скорости бурения.

Указанная цель достигается тем, что в известном двухшарошечном долоте, а также одно- и многошарошечных долотах, включающих многоконусные шарошки, рабочая поверхность зубчатого вооружения каждого венца в месте контакта с забоем выполняется перпендикулярной оси долота, образуя между вооружением шарошек ступенчатую поверхность. В конструкцию шарошек вводятся венцы, рабочая поверхность каждого зуба которых в месте контакта с забоем перпендикулярна оси долота. Это позволяет увеличить нагрузку разрушения за счет уменьшения площади контакта долота с породой, а также формировать на забое многоступенчатую поверхность, которая разрушается с меньшими энергетическими затратами в силу скола края ступеньки. Указанные изменения обеспечивают увеличение скорости бурения.

Увеличение удельной контактной нагрузки для повышения скорости бурения вполне реализуемо при уменьшении площади контакта зуба с поверхностью забоя. При постоянстве притупления зуба снизить площадь контакта можно уменьшив длину его рабочей поверхности, что достигается размещением этой поверхности в плоскости, перпендикулярной оси долота в месте контакта его с забоем в рамках многоконусности шарошек (фиг.1).

Исследования по разрушению ступеньки указывают на то, что размещение рабочих поверхностей вооружения отдельных венцов в плоскостях, перпендикулярных оси долота, находящихся на разных уровнях, может способствовать повышению эффективности бурения за счет скола части формируемой при этом ступеньки. Сама ступенька разрушается с меньшими энергетическими затратами, чем плоский забой.

Для уточнения эффективности предлагаемого изобретения разработана конструкция со схемой поражения забоя, приведенной на фиг.1, и изготовлена малая промышленная партия долот 2Э215, 9Т-ПВ (фиг.2), за базу для конструирования которых принято серийное долото с двухконусными шарошками 215, 9Т-ПВ.

На фиг.1 показана схема поражения забоя I, II, III шарошкой предлагаемого долота 2Э215, 9Т-ПВ.

На фиг.2 представлено долото 2Э215, 9Т-ПВ.

Отработка долот 2Э215, 9Т-ПВ производилась на станках 2СБШ-200 в карьерах Докучаевского флюсодоломитного завода. В среднем, превосходство по механической скорости на разных карьерах предприятия составило от 40 до 70%, причем это преимущество позволило поднять проходку на долото не менее чем на 30%. В отдельных случаях, в частности на карьерах Новотроицкого рудоуправления ДФДЗ, где бурение велось на станке БСВ с винтовым компрессором, превосходство по скорости бурения достигало 160%.

Источники информации

1. Палий П.А., Корнеев К.Е. Буровые долота, М., "Недра", 1971, 446 с.(аналог).

2. Мокшин А.С., Владиславлев Ю.Е., Комм Э.А. Шарошечные долота, М., "Недра", 1971, 215 с.

3. Патент США №2032575. Шарошечное долото (03 Март 1936).

Буровое шарошечное долото, включающее многоконусные шарошки, рабочая поверхность зубчатого вооружения венцов которых у каждой шарошки сформирована несколькими образующими конических поверхностей, отличающееся тем, что с целью увеличения механической скорости бурения рабочая поверхность зубчатого вооружения каждого венца в месте контакта с забоем выполняется перпендикулярной оси долота, образуя между вооружением шарошек ступенчатую поверхность.

Похожие патенты:

Буровое шарошечное долото // 2514021

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа. Обеспечивает повышение эффективности работы долота.

Многоступенчатый шарошечный буровой инструмент // 2513650

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.

Буровое шарошечное долото // 2509198

Буровое шарошечное долото // 2509197

Шарошечное долото // 2508441

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.

Шарошечное долото // 2507363

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

Шарошечное долото с твердосплавным вооружением // 2499121

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.

Буровое долото // 2496963

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

Буровое шарошечное долото // 2495217

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

Алмазное одношарошечное буровое долото // 2476660

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

Зубок шарошечного долота для бурения непроницаемых пород // 2517656

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.

Буровое шарошечное долото с асимметричной схемой промывки // 2520656

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.

Буровое шарошечное долото // 2520974

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.

Буровое шарошечное долото // 2522608

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.

Буровое шарошечное долото // 2543760

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.

Буровое шарошечное долото // 2543823

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.

Буровое шарошечное долото // 2543824

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 шарошки, при которой достигается максимальный объем выбуренной породы каждым зубом вооружения в течение всего времени работы долота, определяется соотношениями в зависимости от режима подтормаживания или пробуксовки, радиуса венца шарошки, угла между двумя соседними зубьями венца шарошки. 3 ил.

Буровое шарошечное долото // 2543828

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам для бурения пород различной твердости. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота путем снижения затрат мощности на разрушение и удаление разрушенной породы из выемки, образованной рабочей частью каждого зуба вооружения. Буровое шарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами, установленные на них шарошки с ведущими и ведомыми венцами, выполненными с литыми, фрезерованными или твердосплавными асимметричными зубьями, и систему промывки. Передняя по отношению к направлению проскальзывания вооружения грань зуба, работающего в режиме пробуксовки или подтормаживания, наклонена по отношению к линии, соединяющей вершину зуба с осью вращения шарошки в сечении, перпендикулярном образующей шарошки, под углом γ=0÷18°, а угол между линией, соединяющей вершину зуба с осью вращения шарошки, и поверхностью площадки притупления составляет α=60÷85°. Зубья шарошек, работающих в режиме пробуксовки или подтормаживания, выполнены с криволинейными передней и задней гранями по отношению к направлению проскальзывания вооружения, при этом радиусы закругления - r1 и r2 соответственно передней и задней по отношению к направлению проскальзывания вооружения грани асимметричного зуба определяются по определенным зависимостям. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Шарошечный буровой инструмент // 2544195

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для бурения скважин с помощью инструмента, содержащего несколько шарошек с избирательным по углу их поворота воздействием на забой. Шарошечный буровой инструмент содержит корпус с центральным продувочным каналом, лапы с установленными на свободной оси вращения шарошками. Шарошки оснащены породоразрушающими элементами в виде зубьев и/или штырей, образующими центральное и периферийное, с калибрующей кромкой, вооружение с одинаковым количеством породоразрушающих элементов, с одинаковым шагом их расстановки на каждой из шарошек. Внешняя форма шарошек имеет участки без круговой симметрии относительно оси их вращения. Центральное вооружение на вершине конуса шарошек образовано керноразрушающими элементами в виде лопастей, имеющих вытянутую в радиальном относительно осей вращения шарошек направлении форму, смещенных в этом же направлении относительно этих же осей и ориентированных между собой согласно расположению остальных участков шарошек без круговой симметрии относительно этих же осей. Технический результат заключается в снижении трудоемкости и обеспечении безопасности взаимного ориентирования шарошек. 3 ил.

Способ бурения скважин // 2550703

Изобретение относится к способу бурения скважин и может быть использовано в горном деле для бурения скважин с некруглым поперечным сечением, преимущественно при ведении буровзрывных работ на карьерах для дробления горной породы. В способе бурения скважин используют долото, содержащее корпус с шарошками, имеющими конусную поверхность, образованную периферийным зубчатым и/или штыревым вооружением с одинаковым количеством породоразрушающих элементов и с одинаковым шагом их расстановки на каждой шарошке, развертка которых на поверхность забоя в проекции на поперечное сечение является такой частью фигуры, которая по площади и форме является половиной либо 2/3 частью всего некруглого поперечного сечения скважины либо состоит из трех равных по площади и форме частей соответственно, производят забуривание скважины, заключающееся в том, что на корпус долота передают осевое усилие и крутящий момент до момента образования на забое зубчатой рейки, затем долото приподнимают над забоем и шарошки ориентируют по отношению к симметричному их положению относительно оси вращения долота поворотом вокруг их оси, и продолжают бурение. Шарошки ориентируют таким образом, что при продолжении бурения развертка конусной поверхности на поверхность забоя как минимум одной из шарошек в проекции на поперечное сечение скважины повернута относительно разверток других шарошек на угол, кратный центральному углу между лунками зубчатой рейки. Технический результат заключается в обеспечении бурения скважины, имеющей поперечное сечение с элементами вогнутой с внешней стороны формы для выраженных концентраторов напряжений, что при взрывных работах обеспечит большую направленность зарождения первоначальных трещин. 4 ил.