Лопастное долото (варианты)



Лопастное долото (варианты)
Лопастное долото (варианты)
Лопастное долото (варианты)
Лопастное долото (варианты)
Лопастное долото (варианты)
Лопастное долото (варианты)
Лопастное долото (варианты)

 


Владельцы патента RU 2549653:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") (RU)

Группа изобретений относится к долотам режущескалывающего действия, корпуса которых изготовлены как из стального материала, так и из матричного материала, пассивная калибрующая часть которых наплавлена твердосплавным покрытием и усилена алмазными поликристаллическими резцами PDC. Лопастное долото по первому варианту включает корпус с присоединительной резьбой, центральным каналом и выходными отверстиями для промывочной жидкости, лопастями с пассивной калибрующей частью, поверхность которой защищена твердосплавным слоем и усилена алмазными резцами PDC, алмазные резцы PDC выполнены со скошенной задней кромкой, при этом величина заднего скоса составляет 20% от диаметра самого алмазного резца PDC под углом 25-60˚. Лопастное долото по второму варианту включает корпус с присоединительной резьбой, центральным каналом и выходными отверстиями для промывочной жидкости, лопастями с пассивной калибрующей частью, поверхность которой защищена твердосплавным слоем и усилена алмазными резцами PDC, алмазные резцы PDC выполнены сферической формы. Использование предлагаемой группы изобретений позволит повысить ударостойкость вооружения пассивной калибрующей части и тем самым увеличить сохранность диаметра долота, предотвращающего отклонения от заданного параметра диаметра буримой скважины. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Предлагаемая группа изобретений относится к долотам режущескалывающего действия, корпуса которых изготовлены как из стального материала, так и из матричного материала, пассивная калибрующая часть которых наплавлена твердосплавным покрытием и усилена алмазными поликристаллическими резцами PDC.

Известно буровое долото, содержащее корпус, ось вращения, лопасти, при этом по меньшей мере одна из лопастей имеет калибрующую площадку с внешней поверхностью, внешняя поверхность имеет находящуюся выше по стволу скважины кромку с передней кромкой, ограниченной первым радиусом, и задней кромкой, ограниченной вторым радиусом, при этом указанные радиусы не равны при измерении их в плоскости, проходящей перпендикулярно к оси вращения долота (патент РФ №2465429, E21B 10/26, оп. 10.07.2011 г.).

Недостатком данного изобретения является то, что при данном методе изготовления пассивной калибрующей части ее ширина сокращается, а оставшаяся сокращенная часть пассивной калибрующей части воспринимает ту же силу при калибровании стенок скважины, но на значительно меньшую площадь, в результате чего контактные напряжения между пассивной калибрующей частью и стенкой больше, что ведет к ее интенсивному износу.

Известно буровое долото с поликристаллическими алмазными элементами, включающее цилиндрический корпус с резьбой для присоединения к колонне бурильных труб и с боковыми армирующими элементами PDC по его диаметру, простирающиеся вниз лопасти с резцами PDC для разрушения породы, внутренние полости и каналы для подачи промывочной жидкости к забою, твердосплавные насадки, установленные на выходе из этих каналов (патент РФ №2377384, E21B 10/567, оп. 27.12.2009 г.). На данном долоте наружная поверхность боковых поликристаллических алмазных элементов наклонена к армируемой поверхности под острым углом в пределах от 2 до 6 градусов в сторону вращения долота, а самые высокие их части расположены на максимальном диаметре долота заподлицо с поверхностью корпуса.

Недостатком данного изобретения является то, что при бурении по мере разгрузки буровой колонны с буровой установки вес колонны становится больше силы трения покоя о стенку скважины и происходит срыв бурильной колонны со стенок скважины. При этом происходит чрезмерное внедрение резцов в горную породу, что ведет к вращению долота вокруг оси, смещенной относительно его геометрического центра. Долото начинает перекатываться по стенкам скважины, совершая «вихревое» движение. В процессе работы долота твердосплавное покрытие на пассивной калибрующей части вокруг армирующего элемента изнашивается, поскольку его износостойкость ниже. В результате обнажается кромка алмазного резца PDC. Обнаженные участки резца при бурении наклонно направленных скважин не имеют постоянного контакта со стенками скважин, принимая на себя всю силу ударных нагрузок. В силу своей хрупкости к ударам часть кромки алмазного резца PDC, которая воспринимает растягивающеударные нагрузки, начинает разрушаться. Потеряв целостность структуры, PDC-элемент быстро выходит из строя из-за развития микротрещин в объеме резца. Долото начинает интенсивно терять свой диаметр.

Целью предлагаемой группы изобретений является сохранение номинального диаметра долота в процессе его работы.

Технический результат заключается в повышении стойкости вооружения пассивной калибрующей части лопасти долота.

Данный технический результат по первому варианту достигается тем, что в лопастном долоте, включающем корпус с присоединительной резьбой, центральным каналом и выходными отверстиями для промывочной жидкости, лопастями с пассивной калибрующей частью, поверхность которой защищена твердосплавным слоем и усилена алмазными резцами PDC, согласно изобретению алмазные резцы PDC выполнены со скошенной задней кромкой, при этом величина заднего скоса может составить 20% от диаметра самого алмазного резца PDC под углом 25-60 градусов.

Алмазные резцы PDC могут быть установлены на пассивную калибрующую часть таким образом, чтобы их ось была перпендикулярна оси самого долота.

Алмазные резцы PDC могут быть расположены так, чтобы алмазный резец PDC на одной лопасти перекрывал рабочую область алмазного резца PDC соседней лопасти на 20%.

Целесообразно алмазные резцы PDC установить так, чтобы их края не выходили за номинальный диаметр долота.

Данный технический результат по второму варианту достигается тем, что в лопастном долоте, включающем корпус с присоединительной резьбой, центральным каналом и выходными отверстиями для промывочной жидкости, лопастями с пассивной калибрующей частью, поверхность которой защищена твердосплавным слоем и усилена алмазными резцами PDC, согласно изобретению алмазные резцы PDC выполнены сферической формы.

Алмазные резцы PDC могут быть подобраны с радиусом скругления, превышающим номинальный радиус самих алмазных резцов в 6 раз.

Благодаря своим геометрическим формам алмазные резцы PDC эффективно воспринимают ударные нагрузки на протяжении всей работы инструмента.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид лопастного долота; на фиг.2 изображен местный вид А пассивной калибрующей части долота; на фиг.3 изображен алмазный резец PDC со скошенной частью после износа твердосплавного слоя с оголившейся передней и задней кромками; на фиг.4 - алмазный резец PDC по первому варианту; на фиг.5 показана площадь области алмазного резца PDC со скошенной поверхностью, на которую приходится удар; на фиг.6 изображен алмазный резец PDC со сферической поверхностью резания по второму варианту; на фиг.7 показана площадь области алмазного резца PDC со сферической поверхностью, на которую приходится удар по второму варианту.

Первый вариант выполнения долота.

Лопастное долото состоит из корпуса 1 с присоединительной резьбой 2 к колонне бурильных труб, в котором имеется центральный канал 3 с выходными отверстиями 4 для подачи промывочной жидкости. На лопастях 5 в области пассивной калибрующей части 6 размещены поликристаллические алмазные резцы PDC 7 с передней 8 и задней 9 кромками соответственно. На калибрующую часть 6 нанесен твердосплавный слой 10.

Предлагаемое изобретение работает следующим образом. Лопастное долото наворачивается на колонну бурильных труб (не показана) и спускается на забой скважины, где и происходит сам процесс бурения. В процессе вращения лопастного долота пассивная калибрующая часть 6 постоянно контактирует со стенками скважины. В силу своей абразивности горные породы изнашивают твердосплавный слой 10, при этом оголяются передние и задние кромки 8, 9 алмазных резцов PDC 7. Оголившаяся задняя кромка 9 алмазного резца PDC 7, воспринимающая ударно-растягивающие нагрузки, скошена, а выступающая над твердосплавным слоем 10 область алмазного резца PDC 7, на которую приходится удар, значительно больше. В результате действующий удар рассеивается по выступающей площади поликристаллического алмазного резца PDC 7, оказывая на него минимальное разрушающее действие. Это показано на фиг.5. Алмазный резец PDC 7 вступает в работу с максимальной площадью при незначительном износе диаметра лопастного долота. Наличие скоса, выполненного под острым углом 25-60 градусов, служит разгрузкой концентраторов напряжений, что также увеличивает прочность поликристаллического алмазного резца PDC 7.

Второй вариант выполнения долота.

Лопастное долото состоит из корпуса 1 с присоединительной резьбой 2 к колонне бурильных труб, в котором имеется центральный канал 3 с выходными отверстиями 4 для подачи промывочной жидкости. На лопастях 5 в области пассивной калибрующей части 6 размещены поликристаллические алмазные резцы PDC 7 с передней кромкой 11 и задней кромкой 12, центром 13. На корпусе 1 на калибрующей части 6 нанесен твердосплавный слой 10.

Предлагаемое изобретение работает следующим образом. Лопастное долото наворачивается на колонну бурильных труб и спускается на забой скважины, где и происходит сам процесс бурения. В процессе вращения лопастного долота пассивная калибрующая часть 6 постоянно контактирует со стенками скважины. В силу своей абразивности горные породы изнашивают твердосплавный слой 10, при этом начинает оголяться центр 13 поликристаллических алмазных резцов PDC 7 сферической формы. Оголенный центр 13 поликристаллического алмазного резца PDC 7 подвергается ударным нагрузкам. Поскольку оголившийся центр 13 будет иметь значительную сферическую форму (фиг.7), то он будет эффективно рассеивать действующие ударные нагрузки, сохраняя при этом свою целостность.

Использование предлагаемой группы изобретений позволит повысить ударостойкость вооружения пассивной калибрующей части и тем самым увеличить сохранность диаметра долота, предотвращающего отклонения от заданного параметра диаметра буримой скважины.

1. Лопастное долото, включающее корпус с присоединительной резьбой, центральным каналом и выходными отверстиями для промывочной жидкости, лопастями с пассивной калибрующей частью, поверхность которой защищена твердосплавным слоем и усилена алмазными резцами PDC, отличающееся тем, что алмазные резцы PDC выполнены со скошенной задней кромкой, при этом величина заднего скоса составляет 20% от диаметра самого алмазного резца PDC под углом 25-60˚.

2. Лопастное долото по п.1, отличающееся тем, что алмазные резцы PDC установлены на пассивную калибрующую часть таким образом, чтобы их ось была перпендикулярна оси самого долота.

3. Лопастное долото по п.1, отличающееся тем, что алмазные резцы PDC расположены таким образом, чтобы алмазный резец PDC на одной лопасти перекрывал рабочую область алмазного резца PDC соседней лопасти на 20%.

4. Лопастное долото по п.1, отличающееся тем, что алмазные резцы PDC установлены так, чтобы их края не выходили за номинальный диаметр долота.

5. Лопастное долото, включающее корпус с присоединительной резьбой, центральным каналом и выходными отверстиями для промывочной жидкости, лопастями с пассивной калибрующей частью, поверхность которой защищена твердосплавным слоем и усилена алмазными резцами PDC, отличающееся тем, что алмазные резцы PDC выполнены сферической формы.

6. Лопастное долото по п.5, отличающееся тем, что алмазные резцы PDC выполнены с радиусом скругления, превышающим номинальный радиус самого резца в 6 раз.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту режущего типа, применяемому в бурении скважин, а именно, к PDC-инструменту: бурголовкам или долотам. Технический результат заключается в увеличении показателей эффективности работы инструмента путем снятия напряженного состояния от бокового воздействия горного давления в большей части забоя скважины за счет переноса его под периферийные резцы.

Изобретение относится к промывочному узлу породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Промывочный узел бурового долота содержит корпус с каналом и гнездом и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную посредством фиксатора.

Группа изобретений относится к устройствам формования литьем скважинного снаряда, калибровочным кольцам и способам изготовления калибровочного кольца для применения в устройстве.

Изобретение относится к породоразрушающему PDC-инструменту, применяемому в бурении скважин, а именно к бурголовкам, расширителям, стабилизаторам и долотам. Ступенчатый лопастной PDC-инструмент включает корпус с лопастями, вооруженными резцами PDC.

Группа изобретений относится к резцам, скважинным инструментам, применяемым в подземном бурении, и способам формирования паза резца. Технический результат заключается в точной ориентации резцов в пазах скважинных инструментов.

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано при изготовлении алмазных долот со стальным корпусом. Технический результат заключается в повышении надежности и долговечности долота, в упрощении его ремонта.

Группа изобретений относится к вставкам для разрушающего инструмента, способам изготовления и использования таких вставок. Обеспечивает минимальную толщину сверхтвердого материала с достижением высокого ударного сопротивления.

Группа изобретений относится к гибридным буровым долотам. Обеспечивает улучшенные характеристики бурения.

Группа изобретений относится к режущим элементам для использования в бурении подземных пород, к буровым инструментам с такими режущими элементами и к способам изготовления таких режущих элементов.

Группа изобретений относится к устройствам и способам для фрезерования и бурения породы. Обеспечивает защиту поверхности резцов, эффективное и быстрое фрезерование, отсоединение фрезерных насадок от резцов.

Группа изобретений относится к буровому инструменту и к устройству для уплотнения подшипников в буровом инструменте. Технический результат заключается в увеличении срока службы уплотнения и снижении рабочей температуры уплотнения. Буровой инструмент содержит тело долота, по меньшей мере один вал подшипников, проходящий из тела долота, и коническую шарошку, установленную для вращения на валу подшипников. Между валом подшипников и конической шарошкой в сальнике расположено механическое уплотнение. Механическое уплотнение содержит жесткое кольцо уплотнения, имеющее поверхность динамического уплотнения с конической шарошкой и другую не уплотняемую поверхность, открытую в сторону отверстия в сальнике. Кроме того, механическое уплотнение содержит по меньшей мере один охлаждающий канал, выполненный в другой не уплотняемой поверхности жесткого кольца уплотнения, причем охлаждающий канал имеет открытый конец в сообщении по текучей среде с отверстием в сальнике. 2 н. и 34 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к долотам режуще-скалывающего действия, корпуса которых изготовлены как из стального материала, так и из матричного материала, пассивная калибрующая часть которых наплавлена твердосплавным покрытием и усилена алмазными поликристаллическими резцами PDC. Технический результат заключается в повышении ударостойкости вооружения пассивной калибрующей части долота. Лопастное долото включает корпус с присоединительной резьбой, центральным каналом и выходными отверстиями для промывочной жидкости, лопастями с пассивной калибрующей частью, поверхность которой защищена твердосплавным слоем и усилена алмазными резцами PDC. Алмазные PDC резцы установлены таким образом, что в плоскости, перпендикулярной оси долота, ось алмазного резца PDC наклонена под углом в пределах от 3 до 5 градусов к плоскости, проходящей через ось долота и центр данного резца, в сторону, противоположную вращению долота, причем выступающая передняя кромка алмазного резца PDC размещена на номинальном диаметре долота. 4 ил.

Группа изобретений относится к способу и системе моделирования режущих структур расширителя и/или долота. Технический результат заключается в вычислении характеристической кривой режущей структуры и обеспечении эффективного выбора режущей структуры. Согласно способу моделирования режущих структур принимают данные производительности, относящиеся к режущей структуре, вычисляют с использованием данных производительности характеристическую кривую, относящуюся к режущей структуре, причем характеристическая кривая строится либо на основе веса, либо на основе крутящего момента, и сохраняют характеристическую кривую, при этом режущая структура связана с буровым долотом компоновки низа бурильной колонны (КНБК) и КНБК дополнительно содержит расширитель, причем вычисляют множество положений нейтральных точек между буровым долотом и расширителем с учетом плавучести и наклона КНБК. Система моделирования режущих структур содержит интерфейс для приема данных производительности, относящихся к режущей структуре, процессор для вычисления с использованием данных производительности характеристической кривой, относящейся к режущей структуре, причем характеристическая кривая строится либо на основе веса, либо на основе крутящего момента, и память для сохранения характеристической кривой, при этом режущая структура связана с буровым долотом КНБК и КНБК дополнительно содержит расширитель, причем процессор дополнительно способен вычислять множество положений нейтральных точек между буровым долотом и расширителем с учетом плавучести и наклона КНБК. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 30 ил.

Группа изобретений относится к области горного дела, а именно к породоразрушающему инструменту с твердосплавным вооружением. Технический результат заключается в упрощении технологии изготовления долота и способа крепления вставок в отверстиях корпуса. Буровое долото содержит корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с цилиндрическими хвостовиками. Между стенками отверстий и наружной поверхностью хвостовиков вставок размещены втулки из упругого материала, выполненные в виде стакана с отверстием на дне, при этом вставки выполнены со ступенчатым хвостовиком, высота ступени меньшего диаметра которого не менее толщины дна стакана, а диаметр этой ступени соответствует диаметру отверстия на дне стакана. Торец нижней ступени каждого хвостовика может быть выполнен со сферическим выступом, а дно отверстия под вставки в корпусе - с ответной впадиной. Способ крепления вставок бурового долота включает запрессовку их цилиндрических хвостовиков в отверстиях корпуса долота, причем между стенками отверстий и наружной поверхностью хвостовиков вставок размещают втулки из упругого материала, которые перед запрессовкой хвостовиков растягивают в продольном направлении. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области горных работ, а именно к породоразрушающим инструментам, предназначенным для бурения скважин. Технический результат заключается в усилении ресурсов работы бурового долота и в росте механической скорости бурения скважин. Буровое долото содержит корпус с кольцевой полостью и рабочей матрицей, оснащенной выдвинутым центральным резцом и отстающими по высоте боковыми резцами, разграниченные на сектора канавками с промывочными каналами. Канавки по длине перегородками разделены на участки: передние по вращению шламоотводящие и задние с промывочными каналами, причем перегородки имеют большую высоту, чем боковые стенки канавок. По внешней поверхности центрального резца проведены продольные пазы, боковые резцы выполнены со сквозными отверстиями, расположенными в их передней части по ходу вращения бурового долота, при этом продольные пазы и сквозные отверстия гидравлически связаны с кольцевой полостью корпуса. 2 ил.

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента. Технический результат заключается в упрощении монтажа и демонтажа промывочного устройства и повышении эффективности его работы. Промывочный узел бурового долота содержит корпус с напорным каналом и гнездом под насадку, закрепленную стопорным элементом, установленным в тороидальной полости, образованной совмещенными кольцевыми канавками на внутренней поверхности гнезда и наружной поверхности насадки, и уплотнительное кольцо. В качестве материала для стопорного элемента использован износостойкий эластичный материал, который выполнен с возможностью введения в тороидальную полость в жидком виде через радиальный канал, выполненный в корпусе и соединяющий наружную поверхность корпуса с тороидальной полостью. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для медленно-вращательного бурения неглубоких скважин в мерзлых грунтах. Технический результат заключается в повышении производительности породоразрушающего инструмента, снижении энергоемкости, увеличении скорости проходки скважины. Породоразрушающий инструмент содержит корпус с твердосплавными резцами, притом резцы выполнены цилиндрической формы с остроконечной рабочей поверхностью. На двухлопастном корпусе установлены центральный резец со сдвигом по отношению к оси вращения бура и два ряда резцов по одному ряду на каждой лопасти, один из которых установлен на вставках увеличения высоты, причем шаг между резцами одного ряда равен шагу между резцами другого ряда со сдвигом на величину шага, резцы рядов и центральный резец по диаметру равны друг другу, а два крайних и центральный резцы выполнены меньшей высоты, при этом резцы рядов установлены с наклоном режущей кромкой вперед по направлению вращения бура. 4 ил.

Группа изобретений относится к буровым инструментам, а именно к буровым долотам для твердых пород с лабиринтным устройством защиты уплотнения/подшипника. Технический результат заключается в повышении надежности защиты от проникновения абразивных частиц к уплотнению и подшипниковому устройству из внешней окружающей среды. Буровой инструмент содержит головку бура с радиально проходящей базовой поверхностью; по меньшей мере один вал подшипника, проходящий из головки бура и содержащий поверхность под подшипник; конус, установленный с возможностью вращения на валу подшипника и содержащий радиально проходящую базовую поверхность; первый кольцевой паз, образованный в радиально проходящей базовой поверхности конуса; второй кольцевой паз, образованный в радиально проходящей базовой поверхности головки бура, причем первый кольцевой паз совмещен, по меньшей мере, с частью второго кольцевого паза; и кольцо устройства защиты, характеризующееся такими размерами и формой, чтобы оно было плотно вставлено в первый и второй кольцевые пазы между конусом и головкой бура. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 12 ил.

Группа изобретений относится к отрезным пластинам, резцам и способам изготовления резца. Технический результат заключается в возможности режущих элементов противостоять высоким температурам. Отрезная пластина содержит решеточную структуру, образующую междоузлия внутри, и каталитический материал, осажденный внутри междоузлий в ходе процесса спекания, в результате которого образуется решеточная структура, при этом каталитический материал способствует росту решеточной структуры, содержит близкий к эвтектическому сплав, который представляет собой состав сплава, который находится в пределах плюс или минус десяти атомных массовых процентов от эвтектического состава, и характеризуется коэффициентом термического расширения, меньшим, чем коэффициент термического расширения кобальта. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Группа изобретений относится к режущим элементам для бурильного инструмента, бурильным инструментам и способам формирования режущего элемента. Технический результат заключается в эффективном распределении напряжений, вызванных силами резания, в улучшении конструктивной целостности режущего элемента, в повышении его износостойкости и долговечности. Режущий элемент для бурильного инструмента включает алмазную пластинку, расположенную на подложке, углубление в режущей грани алмазной пластинки и фигурный элемент в подложке на границе раздела между алмазной пластинкой и подложкой, соответствующий углублению в режущей грани алмазной пластинки и включающий углубление в подложке, форма которого аналогична форме углубления в режущей грани алмазной пластинки, при этом по меньшей мере часть углубления в подложке расположена по меньшей мере с радиальным смещением наружу или внутрь от углубления в режущей грани алмазной пластинки. Углубление в режущей грани алмазной пластинки может быть выполнено с расходуемой структурой. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 13 ил.
Наверх