Разборный шарошечный буровой инструмент

Авторы патента:

Хуснутдинов Михаил Константинович (RU)

E21B10/28 - с не расходящимися относительно буровой штанги шарошечными режущими органами

Владельцы патента RU 2548274:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) (RU)

Изобретение может быть использовано в горном деле для бурения прямым ходом скважин со ступенчатой формой забоя. Технический результат заключается в увеличении прочности и долговечности съемных шарошек и их опор путем вынесения узла фиксации шарошек в наименее нагруженную зону. Разборный шарошечный буровой инструмент содержит корпус, к которому разъемно крепятся лапы со съемными шарошками на сменных подшипниках, способных совместно воспринимать радиальную и разнонаправленную осевую нагрузку застопоренными узлами фиксации. Корпус удлинен в сторону забоя и для формирования опережающей скважины меньшего диаметра снабжен на конце породоразрушающими элементами или устройством для их присоединения. Узел фиксации каждой шарошки расположен со стороны вершины ее конуса и выполнен в виде упора на удлиненном в сторону забоя корпусе, при этом упор опирается на внутреннее кольцо подшипника, способного воспринимать осевую нагрузку, направленную от вершины шарошек. 1 ил.

Изобретение может быть использовано в горном деле для бурения прямым ходом скважин со ступенчатой формой забоя.

Известен шарошечный расширитель, содержащий корпус с резьбовым ниппелем для присоединения буровой штанги и резьбовую муфту для присоединения опережающего бурового инструмента. К корпусу разъемно крепятся лапы с шарошками, представляющие собой секции серийных шарошечных долот (пат. РФ на изобретение №2021472, МПК E21B 10/20, опубл. 15.10.1994). Секции серийных шарошечных долот таковы, что их шарошки являются несъемными. Это является недостатком данной конструкции, так как снижает ремонтопригодность.

Известен шарошечный расширитель, содержащий корпус в виде центрального ствола с неподвижно присоединенными к нему лапами в виде обойм, опорные валы с подшипниками, которые разъемно установлены между обоймой и центральным стволом. Подшипники расположены в сквозном осевом отверстии шарошек, шарошки имеют узел фиксации в виде замкового шарикового подшипника (а.с. СССР №1808971, МПК E21B 10/28, опубл. 15.04.1993, бюл. №14).

Недостатком данной конструкции является расположение узла фиксации шарошек в рабочей зоне подшипниковой опоры шарошек, что снижает ее долговечность.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является разборное буровое шарошечное долото с опорами шарошек на подшипниках качения с сепараторами и с укороченными съемными секциями лап. Долото имеет корпус, к которому разъемно крепятся лапы со съемными шарошками на сменных подшипниках, способных совместно воспринимать радиальную и разнонаправленную осевую нагрузку, застопоренными узлами фиксации. Узлы фиксации шарошек вынесены за пределы рабочей зоны подшипниковой опоры шарошек, расположены со стороны тыльной поверхности шарошек и выполнены в виде разъемного фланца с крепежными винтами, размещенными на торцевой плоскости фланца шарошек (пат. РФ на изобретение №2347883, МПК E21B 10/20, опубл. 27.02.2009, бюл. №6).

Недостатком данной конструкции является низкая прочность и долговечность съемных шарошек и их опор вследствие расположения узла фиксации шарошек на их тыльной стороне, так как в этом случае уменьшен диаметр цапфы в части, наиболее нагруженной изгибающими моментами, и ослаблены тела шарошек.

Техническим результатом является увеличение прочности и долговечности съемных шарошек и их опор путем вынесения узла фиксации шарошек в наименее нагруженную зону.

Для достижения указанного технического результата в разборном шарошечном буровом инструменте, содержащем корпус, к которому разъемно крепятся лапы со съемными шарошками на сменных подшипниках, способных совместно воспринимать радиальную и разнонаправленную осевую нагрузку, застопоренными узлами фиксации, согласно изобретению корпус удлинен в сторону забоя и для формирования опережающей скважины меньшего диаметра снабжен на конце породоразрушающими элементами или устройством для их присоединения, узел фиксации каждой шарошки расположен со стороны вершины ее конуса и выполнен в виде упора на удлиненном в сторону забоя корпусе, при этом упор опирается на внутреннее кольцо подшипника, способного воспринимать осевую нагрузку, направленную от вершины шарошек.

На чертеже изображен разборный шарошечный буровой инструмент в осевом разрезе.

Разборный шарошечный буровой инструмент состоит из корпуса 1, к которому разъемно, например при помощи болтов 2, крепятся лапы 3 со съемными шарошками 4 (далее шарошками 4) на сменных подшипниках 5 и 6 (далее подшипниках 5 и 6), способных совместно воспринимать радиальную и разнонаправленную осевую нагрузку. Подшипник 6 такой, что способен воспринимать осевую нагрузку, направленную от вершины шарошек.

Корпус 1 удлинен в сторону забоя и для формирования опережающей скважины меньшего диаметра снабжен на конце породоразрушающими элементами (на чертеже не показаны) или устройством для их присоединения, например в виде резьбовой муфты 7.

Шарошки 4 застопорены узлами фиксации. Узел фиксации каждой шарошки 4 расположен со стороны вершины ее конуса и выполнен в виде упора 8 на удлиненном в сторону забоя корпусе 1, который стопорит в сквозном осевом отверстии каждой из шарошек 4 подшипник 6, благодаря тому, что уперт в его внутреннее кольцо.

Работает разборный шарошечный буровой инструмент следующим образом.

На корпус 1 и лапы 3 передается осевое усилие и крутящий момент, в результате этого происходит вращение корпуса 1 и шарошек 4, с помощью которых разрушается забой скважины (на чертеже не показан).

Опережающие породоразружающие элементы (на чертеже не показаны), присоединенные к резьбовой муфте 7 производят формирование опережающей скважины меньшего диаметра, освобождая место для узла фиксации шарошек 4 со стороны вершины их конуса. Узел фиксации шарошек 4 со стороны вершины их конуса не требует места в нагруженной зоне подшипникового узла, поэтому достигается увеличение прочности и долговечности шарошек 4 и их опор, включающих лапы 3 и подшипники 5 и 6.

При необходимости, производится замена лап 3 с шарошками 4 путем отвинчивания болтов 2 и снятия лап 3, а также производится снятие шарошек 4, путем разборки подшипникового узла. Подшипниковый узел разбирается после снятия лап 3, путем выпрессовки подшипников 5 и 6. Сборку производят в обратной последовательности.

Разборный шарошечный буровой инструмент, содержащий корпус, к которому разъемно крепятся лапы со съемными шарошками на сменных подшипниках, способных совместно воспринимать радиальную и разнонаправленную осевую нагрузку застопоренными узлами фиксации, отличающийся тем, что корпус удлинен в сторону забоя и для формирования опережающей скважины меньшего диаметра снабжен на конце породоразрушающими элементами или устройством для их присоединения, узел фиксации каждой шарошки расположен со стороны вершины ее конуса и выполнен в виде упора на удлиненном в сторону забоя корпусе, при этом упор опирается на внутреннее кольцо подшипника, способного воспринимать осевую нагрузку, направленную от вершины шарошек.

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.

Многошарошечный бур // 2247822

Изобретение относится к горной и строительной промышленности, а именно к устройствам для бурения скважин большого диаметра. .

Буровой рабочий орган // 2243345

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкциям устройств для образования скважин большого диаметра пучком пневмоударников. .

Шарошечный расширитель // 2112858

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к расширителям шарошечного типа. .

Эксцентричный стабилизатор // 2029047

Устройство для бурения скважин // 1808972

Шарошечный расширитель // 1808971

Шарошечный расширитель-стабилизатор // 1652501

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить эффективность работы шарошечного расширителя-стабилизатора за счет снижения моментоемкости. .

Шарошечный калибратор // 1633080

Изобретение относится к горной промышленности и м.б. .

Шарошечный калибратор // 1441053

Изобретение относится к бурению скважин . .

Разборное буровое долото // 2549336

Изобретение относится к горному делу для бурения или расширения скважин. Технический результат заключается в повышении надежности устройства. Разборное буровое долото содержит корпус-муфту, ввинченный в него по направлению вращения при бурении переводник с центральным воздушным каналом и соединительным ниппелем для буровой штанги, лапы, имеющие с одной стороны хвостовики, а с другой - шарошки, центральный воздушный канал в корпусе-муфте, плавающий распорный конус, контактирующий с торцом переводника и внутренней конической поверхностью хвостовиков, наружная поверхность которых уперта при помощи кольцевой выточки в ответные поверхности корпуса-муфты, сопряжение которого с лапами происходит также по поверхностям, способным воспринимать крутящий момент. Корпус-муфта содержит соединенные верхнюю с кольцевой выточкой и нижнюю части, образуя внутреннюю полость, с выходными воздушными каналами, поверхности, способные воспринимать крутящий момент, образованы на нижней части корпуса-муфты проемами во внутреннюю полость, в проемы установлены лапы, одна из сторон каждого проема является для лапы опорным буртом на верхней части корпуса-муфты, нижняя часть корпуса-муфты по направлению бурения снабжена снаружи выемками для размещения шарошек и крайняя его часть снабжена устройством для закрепления опережающего бурового инструмента, либо на ней установлены опережающие породоразрушающие органы. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Буровой шарошечный расширитель со сменными секциями // 2578229

Изобретение относится к буровой технике для бурения и расширения скважин различного назначения в разных по крепости горных породах. Технический результат заключается в повышении надежности, технологичности и точности установки сменных шарошечных секций расширителя. Буровой шарошечный расширитель со сменными шарошечными секциями содержит вал с элементами присоединения и корпус, в котором своими хвостовиками устанавливаются шарошечные секции, причем гнезда для установки сменных шарошечных секций изготовлены в виде полукруглых отверстий, а хвостовики секций выполнены в форме вала полукруглого сечения. Между поверхностями полукруглого сечения гнезда корпуса и хвостовика секции применены две переходные втулки, одна из которых приварена к гнезду корпуса, а другая - к хвостовику секции, при этом в осевом направлении секции фиксируются винтовым соединением. 2 ил.

Шарошечный буровой инструмент // 2592911

Изобретение относится к шарошечным буровым инструментам для бурения прямым ходом скважин со ступенчатой формой забоя либо для расширения ранее пробуренной скважины. Технический результат заключается в увеличении прочности цапф шарошек, увеличении долговечности подшипников и уменьшении трудоемкости изготовления шарошечного бурового инструмента. Шарошечный буровой инструмент содержит корпус, к которому присоединены опережающие породоразрушающие элементы или он имеет устройство для присоединения опережающего бурового инструмента меньшего диаметра и/или буровой штанги, а также прикреплены лапы с цапфами, на каждой из которых установлена шарошка на расположенных в ее сквозном осевом отверстии подшипниках, способных воспринимать радиальную и разнонаправленную осевую нагрузку, при этом внутреннее кольцо подшипника, способного воспринимать от шарошки обратную осевую нагрузку, уперто в корпус. Каждый из подшипников является радиально-упорным. Внутреннее кольцо подшипника, способного воспринимать от шарошки обратную осевую нагрузку, установлено на цапфе с возможностью осевого перемещения и уперто в корпус посредством одной или нескольких тарельчатых пружин. Имеется два подшипника, способных воспринимать от шарошки прямую осевую нагрузку, внутреннее кольцо одного из них, ближнего к вершине шарошки, установлено на цапфе с возможностью осевого перемещения и уперто в бурт цапфы через одну или несколько тарельчатых пружин. Цапфа со стороны, противоположной лапе, установлена в отверстие корпуса таким образом, что образован предварительный осевой натяг в радиально-упорных подшипниках в результате сжатия тарельчатых пружин. 2 ил.

Шарошечный расширитель // 2600225

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к расширителям шарошечного типа. Технический результат заключается в повышении проходки и скорости бурения за счет более качественной очистки забоя от разрушенной породы. Шарошечный расширитель содержит корпус с осевым каналом, на концевых участках которого выполнены резьбы для соединения с бурильной колонной и пилотным наконечником, лапы с зубчатыми шарошками с периферийными и центральными венцами, жестко закрепленные на корпусе, и расположенные в межшарошечном проеме патрубки с гидромониторными насадками. Все шарошки расширителя выполнены с косозубым вооружением и имеют форму, обеспечивающую режим работы зубьев со скольжением, при этом зубья периферийных венцов имеют правое направление подъема образующей винтовой линии площадок притупления при бурении по часовой стрелке, и левое при бурении против часовой стрелки, а зубья остальных венцов наклонены в противоположную сторону. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Расширитель с улучшенной системой очистки и повышенной монтажной способностью шарошечного узла // 2612775

Изобретение относится к области горного дела, бурения грунта или горных пород, в частности к методу горизонтально направленного бурения. Технический результат заключается в увеличении механической скорости расширения скважины, улучшении очистки рабочих поверхностей шарошек, повышении монтажеспособности и ремонтопригодности, а также в увеличении ресурса работы расширителя за счет периодической реставрации элементов шарошечного узла. Расширитель состоит из вала и установленных на нем: вала шарошки, пилотного центратора, усилителя, пилотного конуса, промывочного коллектора, перегородки центратора, несущей призмы, конуса. На вал шарошки устанавливается подпятник. Резьбовая втулка и шарошка с подшипниками и уплотнениями образуют, после навинчивания и регулировки резьбового соединения втулки и вала шарошки, подшипниковый узел. Фиксирующая цапфа посредством цилиндрической шпонки устанавливается на резьбовой втулке и с другой стороны посредством сварного соединения закрепляется на призме. Фиксирующая цапфа образует вторую опору шарошки, удерживает определенный натяг резьбового соединения втулки и вала шарошки, стопорит втулку от проворачивания и защищает пространство между шарошкой и призмой от скапливания частиц выбуренной породы. Гидравлические насадки устанавливаются: на пилотном конусе – для смазки центратора, на промывочном коллекторе – для промывки забоя, за шарошкой – для очистки венцов зубьев, сзади расширителя – для улучшения условий выноса частиц выбуренной породы на поверхность. Конструкция шарошечного узла после демонтажа сварного шва между фиксирующей цапфой и призмой позволяет производить замену, обслуживание подшипников и уплотнений. Межвенцовые отбойники устанавливаются на призме сзади шарошки для механической очистки рабочей поверхности. 5 ил.

Способ и устройство для бестраншейной укладки трубопроводов // 2645685

Изобретение относится к буроукладочному устройству для бестраншейной укладки трубопровода, имеющему буровую головку для отделения горной породы, причем буровая головка имеет присоединительный элемент для направляющей бурильной колонны, имеющему насос для всасывания и отгрузки отделенной буровой головкой буровой мелочи и присоединительный элемент за буровой головкой, в которой предусмотрен по меньшей мере один всасывающий элемент для приема и отгрузки отделенной горной породы, и имеющему соединительный участок, который имеет присоединительный элемент для трубопровода, и к способу бурения и укладки для бестраншейной укладки трубопровода, в котором вдоль заданной линии бурения изготавливают направляющий ствол скважины от начальной точки до целевой точки, причем направляющий ствол скважины образуется путем продвижения направляющей буровой головки с направляющей бурильной колонной, в котором после достижения целевой точки к концу направляющей бурильной колонны присоединяют буроукладочную головку, которую соединяют с трубопроводом и посредством которой буровую скважину расширяют и одновременно путем извлечения направляющей бурильной колонны из буровой скважины на одной стороне и/или путем введения трубопровода в буровую скважину укладывают трубопровод, причем отделенную буровой головкой буровую мелочь гидравлически захватывают за буровой головкой буроукладочного устройства и посредством насоса отгружают из буровой скважины. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 2 ил.