Зубок шарошечного долота для бурения непроницаемых пород

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 вооружению породоразрушающего инструмента, применяемому в бурении скважин, а именно к зубкам шарошечных долот.

Известно шарошечное долото, включающее шарошки с вооружением, выполненным в виде клиновидных зубков с притупленной рабочей кромкой. Такой зубок предназначен для глубокого проникновения в мягкие и средней твердости породы [1] (аналог). Рассматриваемые зубки монтируются в венцах шарошек долота.

Конструкцией долота предусмотрено проскальзывание по забою венцов основного вооружения в отличие от периферийного, что усиливает разрушительную способность долота. Более свободному внедрению основного вооружения в породу в определенной степени мешает плоский профиль набегающей грани зубка.

Частично этот недостаток устранен в зубках, у которых набегающая грань выполнена с радиальной выборкой. Это так называемые зубки ковшеобразной формы. Форма зубка улучшает подъем обломков выбуренной породы из лунок забоя [2] (прототип). Такие зубки не просто сдвигают породу при их внедрении в массив, а образуя в породе трещину разрыва перед рабочей кромкой зубков, отрывают породу от забоя.

Недостатком работы зубка ковшеобразной формы в этом случае является то, что при бурении непроницаемых горных пород раскрытию образующихся трещин существенно противостоит гидростатическое давление скважины и отделяемые от забоя обломки породы плохо извлекаются.

Целью изобретения является повышение эффективности разрушения непроницаемых горных пород путем выравнивания гидростатического давления в зоне разрыва горной породы перед зубком.

Указанная цель достигается тем, что на тыльной стороне зубок содержит проточные канавки, 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.

На фиг.1 представлен зубок ковшеобразной формы с проточной канавкой на его тыльной стороне. На фиг.2 - зубок с проточной канавкой на тыльной стороне в разрезе. На фиг.3 показан зубок ковшеобразной формы большего диаметра с двумя канавками, например, монтируемый в долотах для бурения в мягких породах или долотах больших размеров. На фиг.4 заявленный зубок в контакте с горной породой в начале акта внедрения и формирования трещины A, когда гидростатическое давление препятствует раскрытию берегов трещины. На фиг.5 зубок в конце акта внедрения, когда гидростатическое давление выровнено в трещине B через гидравлический канал, образованный незатронутым разрушением массивом забоя и канавкой с тыльной стороны зубка.

Механизм разрушения горной породы происходит следующим образом. Благодаря тому что на тыльной стороне зубок содержит проточные канавки, 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, происходит выравнивание гидростатического давления в зоне разрыва непроницаемой горной породы перед зубком. Вначале взаимодействия зубка с горной породой производится его внедрение со сдвигом, который сопровождается формированием трещины A на фиг.4 перед рабочей кромкой зубка, где создается вакуум из-за невозможности проникновения в эту область промывочной жидкости, находящейся в скважине. Гидростатическое давление препятствует раскрытию трещины. Эти два обстоятельства способствуют заполнению трещины A на фиг.4 через гидравлический канал из незатронутого разрушением массива забоя и канавки на тыльной стороне зубка, выравнивая давление между полостью трещины и скважины. Дальнейшее внедрение заявленного зубка легко раздвигает берега трещины B на фиг.5, пополняя промывочной жидкостью увеличивающийся объем трещины через тот же гидравлический канал. Канавка вкупе с незатронутым разрушением массивом забоя служит надежным гидравлическим каналом между скважиной и трещиной, поскольку поверхность горной породы забоя сформирована (сглажена) частью рабочей кромки зубка.

В рамках незаявленного решения следует отметить, что периферийное вооружение в виде клинообразного или сферического зубка, в котором не предусмотрено скольжение, надлежит выполнять с канавкой на рабочей кромке зубка или сферической выемкой для принудительного расширения трещины скважинным флюидом.

Источники информации

1. Шарошечные долота и бурильные головки. Каталог. - Изд. ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М., 1990. - 93 с. (см. стр.25, 27 и 28).

2. Масленников И.К. Буровой инструмент. Справочник. - М.: Недра, 1989. - 430 с. (см. стр.84 рис.2.1.32, в, з, и).

Зубок шарошечного долота ковшеобразной формы, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности разрушения непроницаемых горных пород путем выравнивания гидростатического давления в зоне разрыва горной породы перед зубком, на тыльной стороне зубок содержит проточные канавки, 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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Обеспечивает повышение надежности и эффективности работы долота.

Группа изобретений относится к способам адаптивного регулирования условий бурения скважин и к долотам для их реализации. Обеспечивает создание адаптивных условий бурения путем жесткого согласования условий разрушения горной породы забоя, условий очистки забоя от разрушенной породы и условий геологических, определяемых твердостью горной породы.

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

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

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

Изобретение относится к шарошечным долотам для бурения скважин. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к шарошечным буровым долотам. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к одношарошечным долотам для бурения нефтяных и газовых скважин. .

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для промывки бурового долота. .

Изобретение относится к буровым шарошечным долотам. Техническим результатом является увеличение механической скорости бурения.

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

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.

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

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

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 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 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.

Наверх