БУРОВОЕ ДОЛОТО РЕЖУЩЕ-СКАЛЫВАЮЩЕГО ТИПА Российский патент 1994 года по МПК E21B10/18 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к долотам ражуще-скалывающего действия для бурения скважин.

Известно буровое долото режуще-скалывающего действия с гидромониторной системой промывки [1] .

Недостатком данного долота является его низкая эффективность, обусловленная тем, что промывочная жидкость при истечении из насадок и растекаясь по забою, встречается с потоком от соседней насадки, при этом образуются застойные зоны, из которых шлам практически не удаляется, подвергается интенсивному повторному перемалыванию. Это явление присуще всем долотам с гидромониторной системой промывки [2] .

Известно буровое долото, в котором посредством эжекции удаляется шлам из застойных зон [3] .

Недостатком данного долота является его низкая эффективность, то есть не используется эффект гидромониторного разрушения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является буровое долото, содержащее полый корпус, породоразрушающие элементы, гидромониторные насадки и гидродинамический излучатель [4] .

Недостатком данного долота является следующее: улучшая эффективность воздействия струи промывочной жидкости на горную породу с точки зрения разрушения и доразрушения, не обеспечиваются условия своевременного выноса разрушенной породы из зоны разрушения из-за образования застойных зон.

Цель изобретения - повышение эффективности работы бурового долота.

Указанная цель достигается тем, что в корпусе долота установлены гидродинамические излучатели, выполненные в виде цилиндрической камеры завихрения с тангенциально расположенными входными каналами и параметром закрутки, равным 1,5. Причем входные срезы гидродинамических излучателей расположены от нижних режущих кромок породоразрушающих элементов на расстоянии, меньшем диметров выходных сечений излучателей.

На фиг. 1 изображено буровое долото, разрез; на фиг. 2, 3 - разрез излучателя и параметры, определяющие его конструкцию.

Буровое долото состоит из полого корпуса 1, армированного породоразрушающими элементами 2 (в корпусе расположены гидродинамические излучатели 3 - количество их выбирается исходя из условий бурения) с параметром закрутки А= 1,5 на наиболее энергонагруженных участках рабочей поверхности (например, центральный и периферия) с удалением выходного сечения излучателя от забоя на расстояние меньше одного калибра. Гидродинамический излучатель 3 представляет собой цилиндрическую камеру 5 завихрения с тангенциальными входными каналами 4 (фиг. 2).

Буровое долото работает следующим образом.

При вращении долота к нему прикладывается осевая нагрузка и подается промывочная жидкость, которая через тангенциальные входные каналы 4 поступает в камеру 5 завихрения гидродинамического излучателя 3, образуя в камере периферийное закрученное течение, где в приосевой зоне образуется противоток промывочной жидкости (тороидальная зона обратных токов), вызывающий пульсацию давления жидкости, воздействующей на забой. Выходя из излучателя, струя за счет пульсаций давления жидкости воздействует на породу, вызывая разрушение и доразрушение зон предразрушения горной породы.

Закрученный характер течения струи на выходе из излучателя исключает возможность образования застойных зон на участках взаимодействия двух и более струй, что позволит обеспечить своевременный вынос выбуренной породы (разрушенной) и недопускать вторичного перемалывания. Более интенсивное расширение закрученной струи, в сравнении с незакрученной, переходящее в застеночное течение, позволяет лучше смывать рабочую поверхность долота и забой. За счет применения излучателей с параметром закрутки А= 1,5 на наиболее энергонагруженных участках рабочей поверхности долота и при малом удалении от забоя позволяет достичь наибольшей эффективности работы предложенного изобретения.

Таким образом, предложенное устройство позволит повысить механическую скорость бурения, проходку на долото и в целом повысить эффективность бурения долотами РСД. (56) 1. Патент США N 4505342, кл. 175-329, 1985.

2. Касьянов С. В. Повышение стойкости долот режуще-скалывающего типа путем совершенствования промывочных устройств. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Москва, 1983.

3. Авторское свидетельство СССР N 1134690, кл. Е 21 В 10/60, 1985.

4. Авторское свидетельство СССР N 883312, кл. Е 21 В 10/60, 1981.

Использование: долота режуще-скалывающего типа для бурения скважин. Сущность: гидродинамические излучатели 3 выполнены в виде цилиндрической камеры завихрения с тангенциально расположенными входными каналами. Параметр закрутки камеры A равен 1,5. Выходные срезы излучателей 3 расположены от нижних режущих кромок элементов 2 на расстоянии меньшем, чем диаметр выходных сечений излучателей 3. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. БУРОВОЕ ДОЛОТО РЕЖУЩЕ-СКАЛЫВАЮЩЕГО ТИПА, содержащее полый корпус, закрепленные к корпусу породоразрушающие элементы и установленные в корпусе и сообщенные с его внутренней полостью гидродинамические излучатели, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы долота, каждый гидродинамический излучатель выполнен в виде цилиндрической камеры завихрения с тангенциально расположенными входными каналами и параметром закрутки, равным 1,5. 2. Долото по п. 1, отличающееся тем, что выходные срезы гидродинамических излучателей расположены от нижних режущих кромок породоразрушающих элементов на расстоянии меньшем диаметров выходных сечений излучателей.