БУРОВОЕ ДОЛОТО РЕЖУЩЕ-СКАЛЫВАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1995 года по МПК E21B10/18 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам режуще-скалывающего действия, и может быть использовано при бурении скважин.

Известно буровое долото, включающее корпус, лапы, шарошки с вооружением, гибкий патрубок с насадкой, установленный концентрично корпуса для осуществления автономного планетарно-ориентированного направления потока промывочной жидкости. Недостатком данного бурового долота является то, что в результате направления жидкости на поверхность шарошек с вооружением поток жидкости расчленяется на многочисленные потоки, в результате чего рассеивается кинетическая энергия потока промывочной жидкости, что снижает эффективность промывки забоя.

Известно также буровое долото режуще-скалывающего действия с широким центральным промывочным каналом, разделенным лопастями на сектора. Недостатками данного бурового долота являются высокая энергоемкость бурения и низкая механическая скорость бурения.

Недостатки перечисленных долот несколько устранены в буровом долоте режуще-скалывающего действия, включающем корпус с центральным промывочным каналом, разделенным лопастями на сектора, снабженный центральным промывочным узлом, выполненным в виде гибкого патрубка с насадкой на нижнем конце [1]. При работе гибкий патрубок с насадкой совершает планетарное относительно оси скважины движение, последовательно и ориентированно поражая то одну, то другую часть забоя. Недостатком устройства является то, что колебания патрубка из-за наличия сил упругости незначительны. Кроме того, при небольших скоростях вращения долота отклоняющее усилие в патрубке недостаточны для оптимальной его работы, т. к. отклоняющее усилие зависит от угловой скорости вращения долота (P=m*w*R, где m - масса гибкого патрубка; w - угловая скорость вращения долота; R - расстояние от оси долота до центра тяжести патрубка).

Целью изобретения является повышение эффективности бурения за счет улучшения очистки забоя и режущих элементов, улучшенного охлаждения режущих элементов путем увеличения отклоняющего усилия гибкого патрубка.

Достигается это тем, что в буровом долоте режуще-скалывающего действия, включающем корпус с центральным промывочным каналом, разделенным лопастями на сектора, снабженным центральным промывочным узлом, выполненным в виде гибкого патрубка с насадкой на нижнем конце, ось патрубка не совпадает с осью насадки, и проходное сечение патрубка больше, чем проходное сечение насадки.

Вследствие того, что ось патрубка и насадки не совпадают и проходное сечение патрубка больше, чем проходное сечение насадки, сечение насадки, на которое попадает поток промывочной жидкости, будет асимметричным. Силы, действующие на противоположные (большую и меньшую) площади сечения насадки, будут различными. Таким образом, сторона патрубка, с которой находится большая часть сечения насадки, будет растягиваться, и патрубок отклонится в противоположную сторону. Ударившись о стенку промывочного канала, патрубок отклонится в другую сторону и т. д. Начнется процесс биения патрубка в промывочном канале гораздо более выраженный, чем процесс колебания патрубка в известном устройстве. Биение патрубка обеспечит лучший перепад давления между секторами центрального промывочного отверстия, что создаст лучшие условия для очистки режущих элементов от прилипшего шлама между резцами, охлаждения их. Попадание высокоэнергетического потока то в одну, то в другую часть забоя приведет к улучшению очистки забоя от шлама за счет эффекта эжекции (в части забоя с пониженным давлением) и за счет отрывания кусков шлама высокоэнергетическим потоком. Таким образом существенные признаки предлагаемого долота позволяет повысить эффективность бурения за счет улучшения очистки забоя и режущих элементов, улучшенного охлаждения режущих элементов.

На фиг. 1 показано предлагаемое долото, разрез; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез по В-В на фиг. 1.

Буровое долото режуще-скалывающего действия включает корпус 1 с центральным промывочным каналом 2, лопасти 3, разделяющие промывочный канал 2 на сектора, установленный над лопастями 3 гибкий патрубок 4 с насадкой 5. Гибкий патрубок 4 закреплен при помощи бурильной трубы 6, при этом ось гибкого патрубка 4 не совпадает с осью насадки 5, а проходное сечение патрубка 4 больше проходного сечения насадки 5, а сечение насадки, на которое попадает поток промывочной жидкости, асимметрично.

Буровое долото работает следующим образом. В процессе бурения осуществляют вращение долота с осевой нагрузкой на него. При этом через долото прокачивают буровой раствор, который проходит через гибкий патрубок 4 и истекает струей из насадки 5. В процессе вращения долота на гибкий патрубок 4 с насадкой 5 действуют центробежные и другие растягивающие силы, которые в сочетании с вращением долота обеспечивают планетарное (относительно оси скважины) движение нижнего конца гибкого патрубка 4 с насадкой 5. Колебание гибкого патрубка 4 усиливаются тем, что сечение насадки 5, на которое попадает поток промывочной жидкости, выполнен асимметричным из-за несовпадения оси патрубка 4 и оси насадки 5. Все это в совокупности позволяет получить направленно-ориентированный поток бурового раствора, воздействующий на забой по различным радиусам.

Использование данного изобретения позволит:
увеличить механическую скорость бурения за счет улучшенной очистки забоя и режущих элементов, т. к. ориентированный поток промывочной жидкости позволит качественно очищать забой и режущие элементы от выбуренной породы и повысить возможность транспортирования шлама, вследствие чего снижается возможность их повторного измельчения, а также за счет создания ориентированным потоком промывочной жидкости дополнительных трещин в породе; увеличить срок службы режущих элементов за счет их лучшего охлаждения, что в свою очередь ведет к увеличению проходки на долото.

Использование: породоразрушающий инструмент, а именно, буровые долота режуще-скалывающего действия для бурения скважин. Сущность: в буровом долоте режуще-скалывающего действия ось патрубка 4 не совпадает с осью насадки 5. Проходное сечение патрубка 4 выполнено большим, чем проходное сечение насадки 5. Улучшается охлаждение режущих элементов и забоя. 4 ил.

БУРОВОЕ ДОЛОТО РЕЖУЩЕ-СКАЛЫВАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ, содержащее корпус с центральным промывочным каналом, закрепленные к корпусу породоразрушающие лопасти и сообщенный с центральным промывочным каналом центральный промывочный узел в виде гибкого патрубка с насадкой на нижнем конце, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности бурения за счет улучшения очистки забоя и режущих элементов, улучшенного охлаждения режущих элементов путем увеличения отклоняющего усилия гибкого патрубка, ось патрубка не совпадает с осью насадки, а его проходное сечение выполнено большим, чем проходное сечение насадки.