Лопастное долото



Лопастное долото
Лопастное долото
Лопастное долото
Лопастное долото

 


Владельцы патента RU 2559261:

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

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.

 

Предлагаемое 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.

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, Е21В 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, простирающимися 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, Е21В 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 растягивающе-ударные 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 предлагаемого изобретения является сохранение номинального диаметра долота в процессе его работы.

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

Данный технический результат 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 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, причем выступающая передняя кромка алмазного резца PDC расположена на номинальном диаметре 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.

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 разрез по плоскости В-В, перпендикулярной оси долота и проходящей через ось алмазного резца PDC, установленного под углом 3-5 градусов, после износа твердосплавного слоя с оголившейся передней и задней кромками; на фиг. 4 показана площадь области алмазного резца PDC после износа пассивной калибрующей части, на которую приходится удар;

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 оголяется передняя кромка 8 алмазного резца PDC 7, установленная под углом 3-5 градусов. Оголившаяся передняя кромка 8 алмазного резца PDC 7 эффективно воспринимает ударно-сжимающие нагрузки, а остальная поверхность из-за наклона резца (согласно изобретению) остается ниже уровня твердосплавного покрытия, тем самым оставаясь вне зоны действия каких-либо механических воздействий. В результате, алмазный резец PDC 7 воспринимает только ударно-сжимающую нагрузку, которая не оказывает критического воздействия и эффективно рассеивается по выступающей площади поликристаллического алмазного резца PDC 7. Причем эта площадь растет по мере износа диаметра пассивной калибрующей части. Это показано на фиг. 4.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить ударостойкость вооружения пассивной калибрующей части и тем самым увеличить сохранность диаметра долота, предотвращающего отклонения от заданного параметра диаметра буримой скважины.

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 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.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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 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.

Изобретение предназначено для бурения колонковых скважин и скважин без отбора керна с обратной внутренней промывкой в крепких горных породах и может найти применение при геологоразведочных работах, в горнодобывающей промышленности, при строительных работах. Коаксиально расположенные узлы наружной (2, 3) и внутренней (4, 5) коронок разделены высоковольтным изолятором (1). Корпус бурового долота (2) присоединен к колонне бурильных труб (6), а керновый переходник (4) - к высоковольтному тоководу (7). Внутренняя коронка (5) подпружинена пружиной (11) с возможностью опережения наружной коронки (3) не более 1/3 межэлектродного расстояния. Вдоль внутренней поверхности внутренней коронки (5) тангенциально расположены лезвия твердосплавных резцов (16), имеющих форму одностороннего клина, и вдоль наружной поверхности наружной коронки (3) расположены лезвия подобных резцов (17). Внутренние ребра-электроды (14) наружной коронки (3) и наружные ребра-электроды (15) внутренней коронки (5) выполнены с многогранными твердосплавными резцами (18, 19), позволяющими выравнивать забой скважины. Твердосплавные резцы, имеющие форму одностороннего клина (16, 17), предотвращают зависания бурового долота на керне и стенках скважины. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Технический результат заключается в повышении эффективности работы промывочного узла. Промывочный узел бурового долота содержит корпус с каналом и гнездом и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную посредством фиксатора. Фиксатор выполнен в виде нескольких ступенчатых стержней с цанговой рабочей головкой, ступень большего диаметра которых расположена со стороны выходного торца насадки, при этом насадка выполнена со сквозными осевыми каналами ответной формы, соосно которым в корпусе со стороны дна гнезда выполнена кольцевая расточка для размещения цанговых головок стержней. При этом в кольцевых расточках под большими основаниями цанговых втулок установлены полые тороидальные упругие элементы для удержания фиксаторов в крайнем верхнем положении, выполненные с радиальным каналом, оснащенным подпружиненным обратным клапаном и сообщенным с полостью напорного канала. 2 ил.
Наверх