Буровое шарошечное долото


 


Владельцы патента RU 2520974:

Сериков Дмитрий Юрьевич (RU)

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 породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам с фрезерованными зубьями для разбуривания мягких пород и пород средней твердости.

Известно буровое трехшарошечное долото, включающее корпус, конусные шарошки с фрезерованными или литыми зубьями и промывочные гидромониторные узлы, расположенные в периферийной части межшарошечного пространства (см. Н.А. Жидовцев, В.Я. Кершенбаум и др. Справочник «Долговечность шарошечных долот». М.: Недра, 1992 г., с.8, рис.2).

Недостатком этого долота является некачественная очистка забоя от шлама, что ведет к повторному его измельчению и повышенному износу вооружения шарошек.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы с наклонными цапфами, установленные на них конические шарошки с фрезерованными или литыми зубьями и промывочный узел (см. каталог ОАО Волгабурмаш «Буровые долота», 2007 г., стр.28).

К недостаткам данного долота следует отнести несовершенство его промывочной системы, что связано с зашламованием полости между обратными конусами шарошек в их верхнем положении и нижними торцами лап, а также в отсутствии организованного отвода шлама с забоя скважины в затрубное пространство. А это ведет к снижению как проходки на долото, так и механической скорости бурения.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет улучшения очистки забоя от шлама.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы с наклонными цапфами, установленные на них конические шарошки с фрезерованными или литыми зубьями и промывочный узел, согласно изобретению, промывочный узел расположен по оси долота, а у всех шарошек венцы выполнены с косыми зубьями, причем косые зубья наклонены к оси цапфы таким образом, чтобы суммарная осевая составляющая усилия их одновременного механического воздействия на гидравлическую среду забоя для каждой шарошки была одинаковой и направлена от центра к периферии.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что 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.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен фрагмент общего вида долота, на фиг.2 - вид на шарошки долота сверху.

Буровое шарошечное долото содержит лапы 1 с наклонными цапфами 2, на которых посредством подшипников установлены конические шарошки 3 с фрезерованными или литыми зубьями 4. У всех шарошек 3 зубья 4 венцов выполнены косыми, т.е. с наклоном к ее образующей под углом α, равным 5-45°, при этом меньшее значение угла наклона соответствует большему значению угла наклона цапфы 2 к вертикальной оси долота. В процессе бурения промывочная жидкость, прокачиваемая через центральный промывочный узел 5, расположенный по оси 6 долота, направляет разрушенную породу в сторону стенок скважины и далее в межшарошечную полость 7. При этом часть шлама попадает в полость между обратными конусами 8 шарошек 3 и нижним торцом 9 корпуса 1, образуя шламовую пробку. Это в ряде случаев, особенно при бурении по глинистым породам, может привести к заклиниванию шарошек 3. Для исключения этого явления и более эффективного удаления шлама с забоя скважины в предложенном долоте используются шарошки 3 с определенным наклоном зубьев 4, боковые грани которых создают усилие F, большая часть составляющей которого Foc ориентирована в сторону устья скважины и межшарошечную полость 7. При этом суммарная осевая составляющая усилия одновременного механического воздействия всех косых зубьев 5 на гидравлическую среду (шлам) забоя для каждой шарошки 3 должна быть одинаковой и направлена в сторону от центра к периферии.

Принцип работы бурового долота заключается в следующем. При вращении долота шарошки 3 перекатываются с одновременным проскальзыванием по поверхности забоя и разрушают породу под воздействием осевой нагрузки и крутящего момента. Выполнение долота с косыми зубьями способствует повышению эффективности разрушения горных пород за счет проскальзывания зубьев 4 относительно забоя. Особенно это касается пластичных пород. Разрушенная порода, благодаря выполнению венцов шарошек 3 с зубьями 4, имеющими наклон относительно образующей шарошки 3, при выходе зубьев 4 из контакта с поверхностью забоя, направляется в сторону периферии (направление движения потока показано на фиг.2 стрелками). Там она подхватывается промывочной жидкостью и наклонными зубьями 4, которые выполняя функцию шнековых лопастей, подают обогащенную шламом промывочную жидкость через межшарошечную полость 7 в затрубное пространство и далее на поверхность. При этом, благодаря выполнению шарошек 3 с одинаковой рабочей поверхностью для выноса шлама, исключается создание на забое турбулентных потоков, что в свою очередь гарантирует равномерное удаление шлама с забоя скважины и исключает образование шламовых пробок. Это позволяет избежать повторного измельчения шлама и тем самым уменьшить износ вооружения, а следовательно и увеличение проходки на долото и рост механической скорости бурения.

Таким образом, предложенное долото благодаря более качественной очистке забоя от шлама позволяет повысить эффективность работы долота и тем самым снизить затраты на буровые работы.

1. Буровое шарошечное долото, включающее 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, отличающееся тем, что промывочный узел расположен по оси долота, а у всех шарошек венцы выполнены с косыми зубьями, причем 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.

2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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 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.

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.

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 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.
Наверх