ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО Российский патент 1994 года по МПК E21B10/24 

Изобретение относится к буровой технике, в частности к конструкции шарошечных долот, используемых при бурении скважин шарошечными станками с очисткой забоя от буровой мелочи газообразным агентом.

Известно шарошечное долото для бурения скважин шарошечными станками с очисткой забоя газообразным агентом, содержащее лапы с ниппельной частью и каналы для подачи смазывающего агента в опоры шарошек, центральное продувочное сопло с установленной в нем смазкоотделительной втулкой с боковыми окнами и конусным отражателем, закрепленным в ее верхней части, и обратный клапан для защиты опор шарошек от шлама, размещенный внутри маслоотделительной втулки с перекрытием ее боковых окон, выполненный из эластичного материала, имеющий форму цилиндрического стакана.

Недостатком такой конструкции является малая надежность в работе обратного клапана, из-за нарушения его целостности.

За прототип принято шарошечное долото для бурения скважин с очисткой забоя газообразным агентом, содержащее лапы с ниппельной частью и каналами продувки опор шарошек, центральное продувочное сопло, закрепленную в сопле втулку с диаметрально расположенными боковыми окнами и конусным маслоотражателем, установленным навстречу потока газообразного агента, и размещенный внутри втулки с перекрытием боковых окон обратный клапан, выполненный в виде подпружиненных между собой заслонок, установленных на двух общих осях с возможностью одновременного радиального перемещения.

Недостатком такой конструкции долота является возможность частого заклинивания заслонок обратного клапана и неполное их открытие из-за наличия шлама во втулке при перерывах в работе, что ухудшает очистку забоя и приводит к снижению стойкости шарошечного долота.

Целью изобретения является повышение срока службы шарошечных долот за счет более надежной работы обратного клапана.

Указанная цель достигается тем, что в шарошечном долоте, содержащем лапы с ниппельной частью, каналами для продувки опор шарошек и центральным продувочным соплом, прикрепленные к лапам шарошки, расположенную в ниппельной части и закрепленную к центральному соплу втулку с боковыми окнами и маслоотражателем и, размещенный внутри втулки обратный клапан, согласно изобретению, последний выполнен в виде диска, боковая поверхность которого конгруэнтна внутренней поверхности втулки в ее наклонном сечении, и закреплен с возможностью поворота и перекрытия проходного сечения втулки наклонно, ниже боковых окон, посредством опорной оси, закрепленной во втулке со стороны нижнего торца диска со смещением относительно оси долота, к его верхней части, нижняя часть которого подпружинена со стороны нижнего торца диска относительно втулки, причем опора пружины радиально смещена от опорной оси в сторону нижней части диска.

Кроме того, диск выполнен в виде эллипса.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемой совокупностью признаков решается задача надежного перекрытия газообразного потока, исключения попадания частиц шлама в шарошки и разрушения их, что увеличивает стойкость шарошечных долот до 20% .

На чертеже изображено шарошечное долото в разрезе.

Шарошечное долото содержит лапы 1, ниппельную часть 2, центральное продувочное сопло 3, втулку 4, конусный маслоотражатель 5, боковые окна 6, обратный клапан 7, опорную ось 8, опору 9, пружины 10, проходное сечение 11 втулки 4, продувочный канал 12 опор шарошек 13, стенки 14 ниппельной полости 2. Обратный клапан 7 выполнен в виде диска, боковая поверхность которого конгруэнтна внутренней поверхности втулки 4, в ее наклонном сечении. При круглом сечении внутренней поверхности втулки, каким оно преимущественно бывает в промышленности, диск имеет эллипсовидную форму. Диск установлен ниже боковых окон 6 и закреплен с возможностью поворота и перекрытия проходного сечения втулки 4 наклонно, ниже боковых окон 6. Для этого диск опирается на опорную ось 8, которая закреплена во втулке со стороны нижнего торца диска 7 со смещением относительно оси долота к его верхней части, а нижняя часть диска подпружинена со стороны нижнего торца диска относительно втулки. Опора 9 пружины радиально смещена от опорной оси 8 в сторону нижней части диска.

Устройство работает следующим образом.

При бурении воздушно-масленоводный поток (газообразный агент) поступает от смесителя по полым буровым штангам в ниппельную полость 2 шарошечного долота, где встречается с конусным смазкоотделителем 5; отражаясь от него, поток ударяется о стенки 14 ниппельной полости. Из трехфазного потока отделяются вода и смазка, которые собираются в резервуаре между центральным соплом 3 и стенками 14 ниппельной полости 2.

Основная часть газового потока, очищенная от воды и смазки, пройдя боковые окна 6 втулки 4, воздействует на диск 7, поворачивая его относительно оси 8. Из-за наклонного положения диска для его поворота требуется меньшее усилие, тем более, что наклоненная к шарошкам часть диска имеет большую площадь из-за смещения опоры 8 клапана 7 от продольной оси долота к его верхней части.

Обратный клапан 7 в крайнем открытом положении занимает наклонное положение, упираясь в опору 9, радиально смещенную от опорной оси 8 в сторону нижней части диска. В образовавшийся зазор между внутренней поверхностью втулки 4 и обратным клапаном 7 поступает основная часть газообразного агента, затем проходит через внутреннюю полость центрального сопла 3 и направляется на забой для охлаждения шарошек и удаления частиц шлама из скважины. Смазка подхватывается другой частью газообразного агента и подается по каналам 12 к опорам шарошек 13, смазывая и продувая их. При перерывах в работе, когда газообразный агент не поступает в полые штанги и ниппельную полость 2 шарошечного долота, пружина 10 клапана 7, опирающаяся на опору 9, поворачивает диск в обратном направлении, перекрывая внутреннюю полость втулки 4. Клапан перекрыт. Диск 7, имея эллипсовидную форму, прижимается к боковой поверхности втулки 4, находится в наклонном положении.

Шлам располагается ниже диска 7, поэтому не влияет на работу обратного клапана, так как при последующем открытии клапана шлам отодвигается вниз (в сторону шарошек) потоком газообразного агента, вытесняется из долота и забоя скважины, предотвращая попадание частиц шлама в зазор между шарошкой и цапфой, что будет способствовать росту срока службы долота. (56) Авторское свидетельство СССР N 947380, кл. Е 21 В 10/24, 1978.

Авторское свидетельство СССР N 1134691, кл. Е 21 В 10/24, 1980.

Использование: шарошечные долота для бурения скважин шарошечными станками с очисткой забоя от буровой мелочи газообразным агентом. Сущность: обратный клапан выполнен в виде диска 7, боковая поверхность которого конгруэнтна внутренней поверхности втулки 4, в ее наклонном сечении. Диск 7 закреплен с возможностью поворота и перекрытия проходного сечения втулки 4. Диск 7 установлен наклонно, ниже боковых окон 6, посредством опорной оси 8. Ось 8 закреплена во втулке 4 со стороны нижнего торца диска 7 со смещением относительно оси долота к верхней части диска 7. Нижняя часть диска 7 подпружинена со стороны нижнего торца диска 7 относительно втулки 4. Опора 9 пружины радиально смещена от оси 8 в сторону нижней части диска 7. Диск 7 может быть выполнен в виде эллипса. При работе повышается надежность работы обратного клапана 7. 1 з. п. флы, 1 ил.

1. ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО, содержащее лапы с ниппельной частью, каналами для продувки опор шарошек и центральным продувочным соплом, прикрепленные к лапам шарошки, расположенную в ниппельной части и закрепленную к центральному соплу втулку с боковыми окнами и маслоотражателем и размещенный во втулке обратный клапан, отличающееся тем, что, с целью повышения стойкости долота за счет более надежной работы обратного клапана, последний выполнен в виде диска, боковая поверхность которого конгруэнтна внутренней поверхности втулки в ее наклонном сечении, и закреплен с возможностью поворота и перекрытия проходного сечения втулки наклонно ниже боковых окон посредством опорной оси, закрепленной во втулке со стороны нижнего торца диска со смещением относительно оси долота к его верхней части, нижняя часть которого подпружинена со стороны нижнего торца диска относительно втулки, причем опора пружины радиально смещена от опорной оси в сторону нижней части диска. 2. Долото по п. 1, отличающееся тем, что диск выполнен в виде эллипса.