БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО С ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫМИ МАСЛОНАПОЛНЕННЫМИ ОПОРАМИ Российский патент 1994 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к области техники и технологии бурения нефтяных, газовых и других скважин и может быть использовано при проектировании, изготовлении и эксплуатации буровых шарошечных долот.

Известно буровое шарошечное долото с герметизированной маслонаполненной опорой, состоящее из корпуса, лап, шарошек, узлов герметизации, компенсационного устройства, включающего в себя полость лубрикатора, стакан, диафрагму, крышку лубрикатора, каналы, соединяющие лубрикатор с полостью опоры шарошек.

Недостаток конструкции заключается в том, что при полном вытеснении смазочного материала из стакана лубрикатора резиновая диафрагма выворачивается и металлическим пятачком закрывает отверстие в донной части стакана. При этом компенсационная система перестает действовать, а в каналах, как в "мертвой зоне", остается неиспользованный смазочный материал объемом до 60% от объема стакана лубрикатора. Это сокращает срок службы долота, так как расход смазочного материала в опоре шарошек уже не компенсируется, что увеличивает коэффициент трения трущихся поверхностей, усиливая их износ.

Известно также устройство, недостатком которого является то, что, увеличивая объем смазочного материала за счет введения промывочной жидкости в систему смазки через канал, выполненный между полостью лубрикатора и опорой шарошки, конструкция заведомо обеспечивает попадание мелкодисперсной твердой фазы на трущиеся поверхности элементов опоры шарошек, что вызывает абразивный и ударно-абразивный их износ, особенно в подшипниках скольжения. Кроме того, гидравлические сопротивления при движении по каналу высоковязкого смазочного материала значительно превышают гидравлические сопротивления при движении по параллельному каналу промывочной жидкости, что приведет к тому, что в опору шарошек будет поступать одна только промывочная жидкость, вызывая зашламование и заклинку опоры шарошки.

Задачей изобретения является повышение долговечности опор шарошек. Решение задачи заключается в том, что в буровом шарошечном долоте с герметизированными маслонаполненными опорами, содержащем корпус с лапами, каналами к опорам и каналами с обратными клапанами, сообщенными с затрубным пространством, каждый канал с обратным клапаном расположен в верхней части корпуса и сообщен выходной частью с полостью лубрикатора под стаканом, а обратный клапан выполнен с возможностью срабатывания при возможности перекрытия сквозного отверстия в донной части стакана диафрагмой.

На фиг. 1 показан общий вид бурового шарошечного долота с герметизированными маслонаполненными опорами; на фиг. 2 - схема компенсационного устройства в серийной (базовой) конструкции шарошечного долота с герметизированными маслонаполненными опорами; на фиг. 3 - схема компенсационного устройства в новой конструкции шарошечного долота с герметизированными маслонаполненными опорами.

В предлагаемой новой конструкции бурового шарошечного долота с герметизированными маслонаполненными опорами (см. фиг. 1 и 3), содержащего корпус 1 с лапами 2, каналами 9 к опорам и каналами 10 с обратными клапанами 11, сообщенными с затрубным пространством, шарошки 3, закрепленные к лапам 2, узлы герметизации опор 4 и компенсационные узлы, каждый из которых в виде расположенной в корпусе 1 полости лубрикатора 5, расположенных в полости лубрикатора 5 стакана 6 со сквозным отверстием 13 в донной части со смазкой, диафрагмы 7 и крышки лубрикатора 8, каждый канал 10 с обратным клапаном 11 расположен в верхней части корпуса и сообщен выходной частью с полостью лубрикатора 5 под стаканом 6, а обратный клапан 11 выполнен с возможностью срабатывания при возможности перекрытия сквозного отверстия 13 в донной части стакана 6 диафрагмой 7.

Буровое шарошечное долото с герметизированными маслонаполненными опорами новой конструкции работает следующим образом.

В процессе бурения скважины, когда смазочный материал полностью вытеснен резиновой диафрагмой 7 из стакана 6 (фиг. 3), сквозное отверстие 13 в донной части стакана 6 перекрывается металлическим пятачком 12 и нарушается компенсационная связь:
внешняя среда - полость опоры шарошек 3 - каналы 9 - полость лубрикатора 5 - стакан 6 - диафрагма 7 - крышка лубрикатора 8 - внешняя среда.

Как следствие, давление внутри компенсационного устройства падает, что тут же приводит к восстановлению компенсационной связи через канал 10 с обратным клапаном 11 в верхней части корпуса долота. Обратный клапан 11 предохраняет от вымывания буровым раствором смазочного материала через канал 10 и выполнен с возможностью срабатывания при возможности перекрытия диафрагмой 7 сквозного отверстия 13 в донной части стакана 6.

Буровой раствор, проникая под давлением Р в канал 10 через обратный клапан 11, восстанавливает компенсационную связь и обеспечивает подачу смазочного материала из полости лубрикатора 5 и каналов 9 в полость опоры шарошки. Таким образом, используется весь объем смазочного материала для смазки элементов опоры шарошек, и восстанавливается давление внутри компенсационного устройства, равное затрубному, что повышает долговечность опоры шарошек и, следовательно, долговечность долота в целом.

Канал 10 наиболее целесообразно заполнить мелкодисперсным порошком свинца или другого пластичного материала. В процессе бурения этот порошок, обладая высоким удельным весом, будет проникать в полость опоры шарошек на трущиеся поверхности, играя при этом роль твердой смазки и увеличивая дополнительно долговечность долота за счет образования на опорных поверхностях твердого смазочного покрытия (при вращении шарошки порошок равномерно будет наноситься на трущиеся поверхности).

Данное техническое решение может быть реализовано практически в любой конструкции шарошечного долота с герметизированными маслонаполненными опорами шарошек. (56) Авторское свидетельство СССР N 623949, кл. Е 21 В 10/24, 1978.

Использование: область техники и технологии бурения нефтяных, газовых скважин и может быть также использовано при проектировании, изготовлении и эксплуатации буровых шарошечных долот. Сущность: канал 10 с обратным клапаном 11 расположен в верхней части корпуса 1. Канал 10 выходной частью сообщен с полостью лубрикатора 5 под стаканом 6. Обратный клапан 11 выполнен с возможностью срабатывания при возможности перекрытия сквозного отверстия 13 в донной части стакана 6 диафрагмой 7. При работе смазка дополнительно выдавливается из каналов 9 и повышается долговечность долота. 2 ил.

БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО С ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫМИ МАСЛОНАПОЛНЕННЫМИ ОПОРАМИ, содержащее корпус с лапами, каналами к опорам и каналами с обратными клапанами, сообщенными с затрубным пространством, шарошки, закрепленные к лапам, узлы герметизации опор и компенсационные узлы, каждый из которых в виде расположенной в корпусе полости лубрикатора, расположенных в полости лубрикатора стакана со сквозным отверстием в донной части и со смазкой, диафрагмы и крышки лубрикатора, отличающееся тем, что, канал с обратным клапаном расположен в верхней части корпуса и сообщен выходной частью с полостью лубрикатора под стаканом, а обратный клапан выполнен с возможностью срабатывания при возможности перекрытия сквозного отверстия в донной части стакана диафрагмой.