ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО Российский патент 1994 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности для бурения скважин.

Известно шарошечное долото, содержащее лапу с цапфой, установленную на цапфе посредством замкового подшипника качения и концевого полусферического подшипника скольжения, шарошку с резервуаром для смазки, расположенные в цапфе каналы для подачи шариков замкового подшипника и для подвода смазки, последний из которых сообщен с резервуаром и направлен в зону сопряжения полусферических поверхностей подшипника скольжения, и уплотнение между шарошкой и цапфой. Недостатком данного устройства является низкая долговечность из-за отсутствия циркуляций металлоплакирующей смазки в зоне контакта между полусферическими поверхностями шарошки и лапы.

Цель изобретения - повышение долговечности долота.

Достигается это тем, что в известном изобретении, содержащем лапу с цапфой, установленную на цапфе посредством замкового подшипника качения и концевого полусферического подшипника скольжения, шарошку с резервуаром для смазки, расположенные в цапфе каналы для подачи шариков замкового подшипника и для подвода смазки, последний из которых сообщен с резервуаром и направлен в зону сопряжения полусферических поверхностей подшипника скольжения, и уплотнение между шарошкой и цапфой, цапфа по полусферической поверхности выполнена с рифлениями, расположенными с нижней стороны цапфы, каналы которой выполнены сообщающимися между собой, а полусферические поверхности шарошки или цапфы выполнены из меди.

На чертеже представлено долото, общий вид.

Оно содержит лапу 1 с цапфой 2, поверхность которой выполнена в виде полусферы, шарошку 3, размещенную на лапе 1 при помощи замкового подшипника качения 4. В цапфе 2 расположены каналы 5 для подачи смазки через рифления 6, выполненные на сферической поверхности цапфы, между сопрягаемыми поверхностями полусфер шарошки 3 и цапфы 2 находится слой медной пленки 7, а между лапой 1 и шарошкой 3 выполнено лабиринтное уплотнение. Вращение от буровой через корпус долота передается лапе 1 и шарошке 3, которая, внедряясь в грунт, вращается вокруг оси, производит бурение скважины. При вращении шарошки 3 вокруг своей оси происходит трение между контактными поверхностями полусфер шарошки и цапфы, за счет трения разогревается нанесенный слой сплава меди, который расположен на поверхности полусферы шарошки (или лапы). Подача смазки в зону контакта производится через каналы 5 и рифления 6, за счет центробежных сил создается давление жидкости смазки в зоне контакта. При разности поверхностных потенциалов между медным сплавом (+) и сплавом железа (-) образуется переход частиц меди на поверхность цапфы (или шарошки) достигается энергетическая нескомпенсированная поверхностная структура сплава железа (потенциал которых еще больше увеличивается, когда в зоне контакта повышается температура) и происходит переход компонентов, находящихся в сплаве железа в зону контакта, которые в дальнейшем оседают в рифлениях. Между контактными поверхностями образуется тонкий слой медной пленки (атомарный слой), который выполняет роль смазки, образованный равномерный слой медной пленки на всей контактной поверхности обеспечивает высокую контактную жесткость. Изготовленные с высокой точностью сопрягаемые поверхности шарошки и цапфы на станках с ЧПУ (точность станков 0,01 мм) позволяют наносить тонкий слой (0,01-0,2 мм), слой меди (или сплава меди), при этом при сборке погрешность компенсируется в случае если нанесен толстый слой меди за счет поворота шарошки вокруг своей оси и оси цапфы (лишний слой меди оседает в рифлении цапфы и в дальнейшем поступает в углубления шариковой дорожки замкового подшипника качения, компенсируя зазоры последнего). Процесс изготовления и сборки намного упрощается, повышается производительность, точность изготовления, при этом долговечность долота возрастает. Использование в конструкции упрочненного лабиринтного уплотнения между шарошкой и лапой (покрытие СВ-синтез) значительно уменьшает попадание грунта в зону контакта, повышая тем самым долговечность долота. Конструкция долота проста в изготовлении, надежна в работе и значительно превышает сроки службы аналогичных долот. В конструкции предусмотрено решение, при котором сферическая поверхность у шариковой дорожки замкового подшипника качения переходит в цилиндрическую, что также повышает жесткость долота.

Использование: нефтегазодобывающая промышленность, а именно бурение скважин. Сущность: в шарошечном долоте цапфа 2 по полусферической поверхности выполнена с рифлениями 6. На полусферические поверхности шарошки 3 или цапфы 2 нанесен слой меди 7. 1 ил.

ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО, содержащее лапу с цапфой, установленную на цапфе посредством замкового подшипника качения и концевого полусферического подшипника скольжения шарошку с резервуаром для смазки, расположенные в цапфе каналы для подачи шариков замкового подшипника и для подвода смазки, последний из которых сообщен с резервуаром и направлен в зону сопряжения полусферических поверхностей подшипника скольжения и уплотнения между шарошкой и цапфой, отличающееся тем, что, с целью увеличения долговечности долота, цапфа по полусферической поверхности выполнена с рифлениями, расположенными с нижней стороны цапфы, каналы которой выполнены сообщающимися между собой, а полусферические поверхности шарошки или цапфы покрыты медью.