ДОЛОТО ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК E21B10/00 E21B7/15 

Изобретение относится к горному делу, а именно к породоразрушающему инструменту для бурения скважин вращательным способом.

Известны долота для электротермомеханического бурения, включающие корпус, шарошки, канал для подачи очистного агента и электродов, выполненных в виде контактирующих с забоем цилиндрических тел, размещенных в специальных полостях.

Недостатком известных долот является то, что в них не предусмотрена защита электродов от повреждений при работе по нарушенному слою породы, при постановке долота на забой скважины, в результате чего электроды досрочно выходят из строя.

Известно также долото для электротермомеханического бурения, включающее корпус с лапами и центральным каналом, шарошки, свободно закрепленные на лапах, между которыми оборудованы полости, изолированные диэлектриком, и кожухи для размещения электродов с державками [1].

Недостатком известного долота является то, что управление перемещением электродов путем изменения давления очистного агента не контролируется и вследствие этого не надежно.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности долота.

Достигается это тем, что известное долото для электротермомеханического бурения, включающее корпус с лапами и центральным каналом, шарошки, свободно закрепленные на лапах, между которыми образованы полости, изолированные диэлектриком, и кожухи для размещения электродов с державками, снабжено соленоидами и размещенными в них штоками в виде металлических сердечников с траверсами на нижних концах, соединенными с державками и размещенными в кожухах, выполненных в виде лопастей, и постоянными магнитами, размещенными на верхних участках полостей и контактирующими с верхними торцами штоков.

При этом повышается механическая скорость бурения и стойкость долота.

На фиг. 1 изображено предлагаемое долото, вид сбоку с вырезом 1/4; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - электросхема соединения электродов с генератором переменного тока; на фиг.4 - то же, с подачей на электроды постоянного тока; на фиг. 5 - аксонометрическая проекция лопасти в сборе; на фиг.6 - аксонометрическая проекция электрода с державкой; на фиг. 7 - схема закрепления лопасти в корпусе.

Долото для электротермомеханического бурения содержит корпус 1 с лапами 2, оснащенными шарошками 3, Между лапами 2 размещены лопасти 4 в виде стального кожуха 5 с диэлектрической вставкой 6, в отверстиях которой размещены электроды 7, соединенные с державками 8 штифтами 9 и поджатые к ним пружинами 10. Державки 8 соединены траверсой 11 со штоком 12, покрытым диэлектриком 13, в виде металлического сердечника 14, размещенного в полости 15 и взаимодействующего верхним торцом с постоянным магнитом 16, установленным в полости корпуса 1 на диэлектрической прокладке 17 при помощи винта 18. Электроды 7 и соленоид 15 соединены с источником тока проводниками 19 и кабелем 20. Траверса 11 оснащена возвратной пружиной 21. Проводники 19 изолированы от штока, сердечника и траверсы изолятором 2 в виде, например, эпоксидной смолы. Набегающая поверхность лопастей 4 оснащена съемными зубцами 23, располагаемыми перед электродами 7. Нижняя часть зубцов 23 выступает ниже края лопастей 4. Зубцы 23 присоединяются к лопастям 4 винтами 24. Лопасти 4 крепятся к корпусу при помощи пазов между лапами 2, закрываемых крышкой 25, и для надежности прихватываются сварным швом (фиг.7).

Принцип работы долота заключается в следующем. После постановки долота на забой на электроды 7 и соленоид 15 подают электроток. При этом соленоид 15 втягивает металлический сердечник 14, который через шток 12 и траверсу 11 воздействует на электроды 7, прижимая их к забою. При этом под действием создаваемого на электродах 7 напряжения происходит электpотермическая обработка забоя, приводящая к снижению крепости слагающих его пород. При вращении долота зубцы 23 на лопастях 4 очищают забой от частиц шлама, обеспечивая плотное прилегание электродов 7 к забою и защищая их от поломки. Шарошки 3 завершают разрушение забоя. Удаление разрушенной породы производится прокачиванием очистного агента.

По окончании бурения прекращают подачу электротока на электроды 7 и соленоид 15, в результате чего под действием пружины 21 электроды 7 выходят из контакта с забоем.

Верхний торец сердечника 14 притягивается к постоянному магниту 16 и удерживается им до следующей подачи электротока к соленоиду 15.

Кроме того, при бурении неэлектропроводных прослоек можно также прятать электроды 7, проходя прослойки механическим способом. Таким образом при всех трудных случаях работы электродов долота: забуривание не с целика, бурение по разрушенной породе, добуривание ранее пробуренной скважины; посадка долота на забой и подъем долота, регулируя подачу электротока на соленоид 15, можно прятать и выдвигать электроды 7 из лопастей 4.

Подачу напряжения на электроды можно производить пофазно: по фазе (a, b, c) на электрод или по фазе (a, b, c) на лопасть (нулевая фаза подается на корпус 1 долота). При этом будет меняться режим бурения, и подбором наиболее рациональных сочетаний можно повысить скорость бурения и эффективность электротермомеханического бурения.

Использование: породоразрушающий инструмент для бурения скважин вращательным способом. Сущность: имеет соленоиды 15, в которых размещены штоки в виде металлических сердечников 14 с траверсами 11 на нижних концах. Траверсы 11 соединены с державками 8. Кожухи 5 выполнены в виде лопастей 4. Имеет постоянные магниты 16, размещенные на верхних участках лопастей 4 с возможностью взаимодействия с верхними торцами штоков 12. При работе повышается эксплуатационная надежность долота. 7 ил.

ДОЛОТО ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО БУРЕНИЯ, содержащее корпус с лапами и центральным каналом, шарошки, свободно закрепленные на лапах, расположенные между лапами полости, изолированные диэлектриком, и кожухи для размещения электродов с державками, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности долота, оно снабжено соленоидами с размещенными в них штоками в виде металлических сердечников с траверсами на нижних концах, соединенными с державками и размещенными в кожухах, которые выполнены в виде лопастей, и постоянными магнитами, размещенными на верхних участках лопастей с возможностью взаимодействия с верхними торцами штоков.