Буровое долото



Буровое долото
Буровое долото
Буровое долото
Буровое долото
Буровое долото

 


Владельцы патента RU 2558030:

Сериков Дмитрий Юрьевич (RU)

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам гидромониторного типа. Технический результат заключается в повышении механической скорости бурения и проходки на долото. Буровое долото содержит корпус с шарошками и центральный промывочный узел, включающий жестко соединенную с корпусом втулку с опорным уступом на внутренней поверхности, размещенную на нем гидромониторную насадку со ступенчатым торцом и уплотнительным кольцом, установленным в кольцевом пазу, образованном стенками ступенчатого торца насадки и опорной и боковой стенками втулки, и фиксатор, контактирующий с верхним торцом насадки. Выходная часть канала насадки выполнена в виде диффузора с поперечным сечением в форме многогранника с числом граней, кратных числу шарошек, причем вершины многогранника ориентированы в межшарошечное пространство и в направлении осей вращения шарошек, при этом насадка зафиксирована относительно втулки от проворота. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам гидромониторного типа.

Известно долото, включающее корпус с шарошками и промывочными узлами, оснащенными насадками с уплотнительными элементами и фиксаторами в виде пружинных разрезных колец (см. авт. св. N 548700, кл. E21B 10/18, 1974).

Недостатком этого долота является малая проходка и скорость бурения, связанные с возможностью размыва стопорного кольца и, как следствие этого, с выпадением насадки на забой и попаданием под зубья шарошек. Учитывая размеры насадок, а также материал (как правило, они изготавливаются из твердого сплава), попадание их на забой скважины ведет к поломке зубьев, что и снижает технико-экономические показатели долота.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, содержащее корпус с шарошками и центральный промывочный узел, включающий жестко соединенную с корпусом втулку с опорным уступом на внутренней поверхности, размещенную на нем гидромониторную насадку со ступенчатым торцом и уплотнительным кольцом, установленным в кольцевом пазу, образованном стенками ступенчатого торца насадки и опорной и боковой стенками втулки, и фиксатор, контактирующий с верхним торцом насадки (см. патент РФ N 20965577, кл. E21B 10/60, 1997 г.).

К отрицательным сторонам данного бурового долота следует отнести недостаточную эффективность в работе, связанную с некачественной очисткой забоя от шлама и зашламлением межвенцовых и межзубцовых впадин шарошек, особенно при бурении по вязким породам.

Техническим результатом данного изобретения является повышение механической скорости бурения и проходки на долото.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом долоте, содержащем корпус с шарошками и центральный промывочный узел, включающий жестко соединенную с корпусом втулку с опорным уступом на внутренней поверхности, размещенную на нем гидромониторную насадку со ступенчатым торцом и уплотнительным кольцом, установленным в кольцевом пазу, образованном стенками ступенчатого торца насадки и опорной и боковой стенками втулки, и фиксатор, контактирующий с верхним торцом насадки, согласно изобретению выходная часть канала насадки выполнена в виде диффузора с поперечным сечением в форме многогранника, вершины которого ориентированы в межшарошечное пространство и в направлении осей вращения шарошек, при этом насадка зафиксирована относительно втулки от проворота.

Достижению поставленного технического результата способствует также и то, что:

- многогранник выполнен с углами двух размеров, при этом вершины углов меньшего размера направлены в межшарошечное пространство, а вершины углов большего размера - в сторону осей вращения шарошек;

- насадка и втулка в зоне контакта их боковых поверхностей выполнены соответственно с выступом и ответной впадиной.

На фиг. 1 изображен общий вид долота; на фиг. 2 - вид на шарошки долота сверху; на фиг. 3 насадка в увеличенном масштабе; на фиг. 4 и 5 - вид А на фиг. 3 двух вариантов.

Буровое долото содержит корпус 1, шарошки 2 с зубьями 3 и центральный промывочный узел, включающий жестко соединенную с корпусом 1, например, посредством сварки втулку 4, в полости которой размещены насадка 5 с уплотнительным кольцом 6 и фиксатор 7. Втулка 4 выполнена со ступенчатой внутренней поверхностью с опорным уступом 8 под насадку и резьбой 9 в верхней части под фиксатор 7. Опорная поверхность уступа 8 имеет форму конуса, соответствующую конической поверхности выходной части насадки 5. Последняя выполнена со ступенчатой наружной поверхностью, образующей совместно с боковой стенкой втулки 4 и ее уступом 8 кольцевой паз 10 под уплотнительное кольцо 6. Уплотнительное кольцо 6 изготавливается из полиуритана, резины или другого эластичного материала и поджимается к опорной поверхности уступа 8 нижним торцом фиксатора 7. Фиксатор 7 выполнен в виде резьбового ниппеля, соединенного с втулкой 4, и имеет на верхнем торце пазы 11 под монтажный инструмент. Выходная часть канала насадки 5 выполнена в виде диффузора с поперечным сечением в форме многогранника (см. фиг. 4 и 5), вершины которого ориентированы в межшарошечное пространство и на периферийные венцы шарошек 3, при этом насадка 5 зафиксирована относительно втулки 4 от проворота. Это необходимо для сохранения заданной ориентации углов многогранника относительно корпуса 1 и шарошек 3 долота. Узел фиксации насадки 5 относительно втулки 4 может быть образован путем выполнения насадки 5 и втулки 4 в зоне контакта их боковых поверхностей соответственно с выступом 12 и ответной впадиной 13. При этом количество выступов 12 и впадин 13 должно быть не менее двух симметрично расположенных пар. Выходная часть промывочного канала насадки 5 в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород может быть выполнена с поперечным сечением в форме многоугольника с одинаковыми углами - α (фиг. 4) или двух размеров - β1 и β2 (фиг. 5), при этом вершины углов меньшего размера - β2 направлены в межшарошечное пространство, а вершины углов большего размера - β1 направлены в сторону осей вращения шарошек 3. Такая ориентация поперечного сечения промывочного канала позволяет максимально приблизить очистной поток к периферийной части забоя и обеспечить очистку вооружения шарошек 3 как на их основных венцах, так и на периферийных.

Долото работает следующим образом. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента зубья 3 шарошки 2 разрушают породу, которая удаляется с забоя скважины промывочной жидкостью, нагнетаемой через промывочный узел. При этом благодаря выполнению выходной части насадки 5 с поперечным сечением в форме многогранника, вершины углов которого ориентированы в сторону межшарошечного пространства и осей вращения шарошек и использованию эффекта прилипания струи к боковым стенкам каналов, обеспечивается создание перепада давления жидкости между центральной и периферийной зонами забоя скважины. Благодаря перепаду давления возникает эжекционный эффект и обогащенная шламом промывочная жидкость из центральной зоны эффективно удаляется в затрубное пространство, обеспечивая работу вооружения шарошек по чистому забою, что способствует увеличению как скорости бурения, так и проходки на долото путем исключения повторного измельчения шлама вооружением долота. Этому же способствует и очистка вооружения шарошек от налипшего шлама, что особенно часто наблюдается при бурении по вязким породам и приводит к резкому увеличению энергозатрат из-за увеличения необходимого крутящего момента и снижению всех технико-экономических показателей работы долота.

Придание проходному отверстию насадки 6 формы многогранника (количество вершин которого равно удвоенному количеству шарошек 2), а выходной части формы диффузора, позволяет сразу направлять часть потока промывочной жидкости, выходящей из насадки 5, в межшарошечное пространство и на вооружение основных венцов шарошек. При этом для долот небольшого диаметра можно использовать многогранник правильной формы, а с ростом диаметра инструмента трансформировать его таим образом, чтобы меньшие углы - β1 многогранника были направлены в сторону межшарошечного пространства, а большие - β1 в направлении осей вращения шарошек 2. Такое расположение вершин многогранника позволит направлять большее количество промывочной жидкости и с большим отклонением потока в межшарошечное пространство, где она омывает вооружение сразу двух смежных шарошек и далее направляется в затрубное пространство. При этом для долот без смещения осей вращения шарошек половина вершин многогранника строго ориентирована вдоль осей вращения шарошек, а для долот со смещением, с поворотом на угол - φ (см. фиг. 2) разворота шарошек в ту же сторону, что и у шарошек.

Применение предложенного долота благодаря лучшей очистке забоя от шлама позволит увеличить механическую скорость бурения и проходку на долото и как следствие этого снизить себестоимость метра бурения.

1. Буровое долото, содержащее корпус с шарошками и центральный промывочный узел, включающий жестко соединенную с корпусом втулку с опорным уступом на внутренней поверхности, размещенную на нем гидромониторную насадку со ступенчатым торцом и уплотнительным кольцом, установленным в кольцевом пазу, образованном стенками ступенчатого торца насадки и опорной и боковой стенками втулки, и фиксатор, контактирующий с верхним торцом насадки, отличающееся тем, что выходная часть канала насадки выполнена в виде диффузора с поперечным сечением в форме многогранника с числом граней, кратных числу шарошек, причем вершины многогранника ориентированы в межшарошечное пространство и в направлении осей вращения шарошек, при этом насадка зафиксирована относительно втулки от проворота.

2. Буровое долото по п. 1, отличающееся тем, что многогранник выполнен с углами двух размеров, при этом вершины углов меньшего размера направлены в межшарошечное пространство, а вершины углов большего размера - в сторону осей вращения шарошек.

3. Буровое долото по п. 1, отличающееся тем, что насадка и втулка в зоне контакта их боковых поверхностей выполнены соответственно с выступом и ответной впадиной.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам преимущественно для бурения с использованием центрального промывочного узла.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам преимущественно для бурения с использованием центрального промывочного узла.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам преимущественно для бурения с использованием центрального промывочного узла.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам преимущественно для бурения с использованием центрального промывочного узла.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения с использованием центрального промывочного узла.

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.

Изобретение относится к породоразрушающему буровому инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам для бурения горизонтальных и пологих наклонных скважин. Позволяет механически удалять крупный шлам и обломки горной породы и металла, отлагающихся на нижней стенке скважины из зоны работы долота, повышает износостойкость лап долота, создает дополнительную осевую нагрузку на долото.

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.

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 преимущественно для бурения мягких пород и пород средней твердости. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота. Предложенное долото включает лапы с наклонными цапфами, установленные на них посредством замкового подшипника шарошки с зубьями, размещенные между шарошками промывочные узлы с насадками. Особенностью долота является выполнение выходной части канала насадок, зафиксированных относительно корпуса от проворота, в форме конфузора с поперечным сечением в виде шестигранника. При этом шестигранники выполнены с углами двух размеров, причем одна из вершин углов меньшего размера ориентирована в направлении точки пересечения двух смежных осей шарошек, а две другие вершины углов меньшего размера - в сторону зоны контакта периферийных венцов набегающих и сбегающих шарошек со стенками скважины. Это позволяет значительно улучшить качество очистки забоя от шлама. 3 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения с использованием центрального промывочного узла. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота. Буровое шарошечное долото включает корпус с центральным ступенчатым каналом, закрепленные на лапах шарошки и размещенный в центральном канале патрубок из эластичного материала, выходной конец которого оснащен размещенными на внутренней поверхности насадкой, а на наружной поверхности - втулкой. Пространство между лапами перекрыто перегородками, внутренняя поверхность которых образует совместно с внутренними гранями лап замкнутую кольцевую поверхность, контактирующую в рабочем положении с наружной поверхностью втулки гибкого патрубка. 2 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения с использованием центрального промывочного узла. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота. Буровое шарошечное долото включает корпус с центральным ступенчатым каналом, закрепленные на лапах шарошки и размещенный в центральном канале патрубок из эластичного материала, выходной конец которого оснащен размещенными на внутренней поверхности насадкой, а на наружной поверхности - втулкой. Пространство между лапами перекрыто перегородками, внутренняя поверхность которых образует совместно с внутренними гранями лап замкнутую кольцевую поверхность, контактирующую в рабочем положении с наружной поверхностью втулки гибкого патрубка, при этом контактирующие поверхности втулки и кольцевой поверхности выполнены с ответными выступами и впадинами, а патрубок закреплен в корпусе с возможностью поворота вокруг своей оси. 2 ил.

Изобретение относится к шарошечным долотам для бурения скважин, преимущественно, с очисткой забоя скважин газообразным агентом. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота за счет предотвращения попадания шлама в ниппельную полость долота. Буровое долото включает лапы со смонтированными на них шарошками и очистную систему с напорными каналами и поворотными направляющими заслонками, направляющими очистной поток на шарошки. Долото снабжено пружинами растяжения, соединяющими лапы с заслонками для перекрытия напорных каналов очистной системы в случае прекращения подачи очистного агента. Каждая поворотная заслонка соединена с лапой посредством штифта со штоком, выполненным с возможностью осевого перемещения в лапе при помощи пружины растяжения, один конец которой соединен со штоком, а другой - посредством второго штифта с лапой. Напорные каналы в нижней части выполнены в виде диффузора, а заслонки имеют выступы ответной формы. 2 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к дисковым долотам. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота. Буровое дисковое долото содержит корпус с промывочным каналом и цапфой, на которой закреплен вращающийся диск с резцами, и узел их заточки, включающий поворотный центратор и подпружиненную обойму с абразивом, установленную с возможностью взаимодействия с резцами диска. Корпус долота выполнен с дополнительным промывочным каналом, один конец которого сообщен с основным промывочным каналом, а другой - направлен в зону контакта абразива с резцами диска. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым дисковым долотам. Технический результат заключается в повышении механической скорости бурения путем улучшения очистки забоя от шлама. Буровое дисковое долото содержит полый П-образный корпус, закрепленную в корпусе ось с распорным пальцем и установленные на оси армированные породоразрушающими вставками диски со ступицами, выполненными, как и распорный палец, с наклонными под одинаковым углом по отношению к оси долота боковыми поверхностями. Ось долота выполнена с продольным и радиальными каналами, а распорный палец - с продольным каналом, выходная часть которого сообщена с продольным каналом оси долота, а входная часть - посредством промывочного патрубка с полостью корпуса долота. Радиальные каналы оси долота выполнены в ее верхней части и направлены в сторону зазоров, образованных между обращенными одна к другой боковыми поверхностями распорного пальца и ступиц дисков. 1 ил.
Наверх