Буровое шарошечное долото

 

ОП ИСАНИЕИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОе СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсмиз

Социалистические

Республик

<и>926221 (б! ) Дополммтельмое к авт. свмд-ву (22) За я влемо 06.03.80 (2) ) 2 890956/2 2-0Я с присоединением заявки М (23) ПрмормтетОпублмковамо 07.05.82. Бюллетень РВ 17

Дата опубликования опмсаммя 07.05.82 (51)М. Кд.

Е 21 В 10/22

9вудвретинай квинтет

СССР ав делан вэабретееей м вткрытвй (53) ЛК622.. 24.05.55 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. % Загорский, В. П. Иванов и Ее А. М

Уфимский нефтяной институт (7I) Заявитель (54) БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОГО

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к породоразрушаквцим инструментам.

Известны долота, состоящие из шарошки, тел качения и цапфы. С целью повьпиения стойкости последней крайние птариковые ряды выполнены замыкающими, а в промежутке между ними установлены дополнительные ряды тел качения И1

Недостатком этого долота является пкоп цоверхностиых слоев цапфы в рабочей зоне и преждевременное разрушение.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является долото,. содержащее выполненные с беговыми дорожками шарошку и цапфу и тела качения L21

Недостатком известного долота явля- " ется скол цементированного слоя на бе говых дорожках в I рабочей зоне цапфы.

Причинами скола являются высокие раотягивающие напряжения в поверхностном цементированном слое, действующие на нижней (рабочей) части цапфы. Растягивающие напряжения в поверхностном слое возникают из-аа действия изгибающего момента и иэ-кза давления тел качения.

Другой причиной предварительного скола цементированного слоя на папфе является

5 низкая твердость сердцевины, т.е. подкладки, на которой находится цеметтгиро-: ванный слой, так как дтя изготовления лап долот применяются низкоуглеродистые, 3D цементируемые стали с низкой исходной твердостью.

Известно, что цементированный слой имеет низкую прочность при действии растягнвакзцих и касатеетьных напряжений.

1lem изобретения - повышение долго вечности .опор долот за счет изменения . характера напряженного состояния в опас ной зоне цапфы.

Изменение характера и величины на пряженного состояния в опасной зоне (и нижней части цапфы) обеспечивается созданием предварительных напряжений сжатия ЭГ„в осевом направлении и рао тяжения 6р в радиальном направлении.

3 9262

Предварительные напряжения сжатия на нижних (растянутых в известной конструкции) волокнах создается за счет внецентрового сжатия силой Fg с помощью установки с эксцентриситетом в цапфе реэьбового пальца, ввернутого с определенным моментом, позволяющим попучить статические напряжения сжатия, равные или близкие по величине напряжения растяжения, возникающим при работе 1й долотае

На фиг. 1 представпено шарошечное долото; на фиг. 2 — схема действия сил и напряжений.

Шарошечное долото включает шарошку

1, цапфу 2, шариковые ряды 3 и реэьбовой палец 4.

За счет внецентрового сжатия возникает момент М = Ра А, противодействующий внешнему моменту М = F . В результате в опасном сечении А-А характер напряженного состояния из-за действия напряжений разного знака может быть изменен таким образом, что растягивающие напряжения будут уменьшены вплоть до нуля (K .э б, А-А, рис. 2) .

Создание радиальных напряжений 6г эа счет установки пальца одновременно и с радиальным натягом позволяет создать предварительные деформации материала оси, уменьшающиеся к наружной поверхности, что при действии усилий со стороны тел качения увеличивает жесткость наружной поверхности от деформаций и предохраняет цементированный слой от растрескивания.

Величина создаваемых предварительных напряжений сжатия зависит от прочности материала резьбового пальца 4. Для этих целей подходят стали с пределом прочности 6g 200-300 кг/мм . Кроме того, установка резьбового пальца с высокими механическими характеристиками позволя21 ф ет повысить прочность оси от перерезы вающих сил.

Величина эксцентриситета определяется соотношением прочностных характеристик материала опоры и резьбового пальца и необходимым соотношением рабочих и предварительных напряжений, по» зволяющих повыеить стойкость цапфы в опасной зоне. Изменением соотношений нормальных и касатальных напряжений обеспечивается наиболее выгодное положение главных площадок с точки зрения стойкости поверхностного слоя цапфы в опасной зоне.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет регулировать напряженное состояние поверхностных слоев цапфы в опасной зоне, тем самым повысить надежность и долговечность опоры.

Формула изобретения

Буровое шарошечное долото, содержащее выполненные с беговыми дорожками шарошку и цапфу и тела качения, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения долговечности опоры долота за счет изменения характера напряженного состояния в опасной зоне цапфы, в цапфе выполнено отверстие с эксцентриситетом относительно ее оси, в котором размещен с осевым и радиальным натягом резьбовой палец.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 205744, кл. Е 21 В 9/10, 1965.

2. Палий П. А., Корнеева К, Е.

Справочник "Буровые долота, М., "Недра", 1971, с. 167, рис. Vl .14 (прототип).

926221

Составитель С. Денисова

Редактор В, Иванова Техред M.Tåïåð Корректор Г. Orap

Заказ 2919/20 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаа наб, д. 4/В

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4