ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО Российский патент 1995 года по МПК E21B10/18 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к шарошечным долотам, и может быть использовано при бурении скважин различного назначения с очисткой забоя преимущественно газообразным агентом.

Известно шарошечное долото, содержащее лапы, смонтированные на цапфах лап с возможностью вращения шарошки и центральное сопло для подвода очистного агента к забою скважины [1]
Недостатком данного долота является наличие эжекционного подсоса из восходящего шламового потока через проемы между лапами долота, обусловленного высокоскоростным истечением очистного агента из центрального сопла долота. В результате в призабойной зоне скважины между лапами долота возникают циркуляционные потоки, в которые вовлекается часть разрушенной породы. Повторно попадающие на забой частички разрушенной породы подвергаются измельчению, что снижает скорость бурения и увеличивает затраты энергии на разрушение породы.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является шарошечное долото, содержащее лапы, смонтированные на цапфах лап с возможностью вращения шарошки, центральное сопло и установленные в проемах между лапами перемычки [2]
В этом долоте проемы между лапами перекрыты перемычками, что позволяет исключить эжекционные подсосы из восходящего шламового потока, а следовательно, возникновение циркуляционных потоков в зоне долота. К его недостаткам относится другой крайний случай наличие застойных зон в надшарошечной полости долота. Забрасываемые отраженными от шарошек, перемычек и стенок скважины шламовыми потоками в застойные зоны частицы разрушенной породы скапливаются в надшарошечной полости долота, откуда они выпадают в центральную часть забоя, где подвергаются повторному переизмельчению. При большом скоплении продуктов разрушения в надшарошечной полости долота может произойти торможение вращения (проскальзывание) шарошек, а иногда и заклинивание последних. В результате снижается производительность бурения и уменьшается стойкость долота.

Цель изобретения повышение производительности бурения и стойкости долота за счет более полного удаления разрушенной породы из центральной зоны забоя и надшарошечной полости долота.

Это достигается тем, что в известном шарошечном долоте, содержащем лапы, смонтированные на цапфах лап с возможностью вращения шарошки, центральное сопло и установленные в проемах между лапами перемычки, согласно изобретению в каждой перемычке выполнен по всей ее высоте прогиб во внутрь надшарошечной полости, при этом в перемычке, в месте ее примыкания к участку сопряжения лап выполнено окно, сообщающее надшарошечную полость долота с атмосферой.

Как вариант, прогиб может быть выполнен в средней части перемычки параллельно оси долота, а окно в месте расположения прогиба. Кроме того, прогиб может быть выполнен с правым наклоном к оси долота.

На фиг. 1 показано шарошечное долото, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1.

Долото содержит лапы 1, на цапфах которых смонтированы с возможностью вращения шарошки 2. В долоте размещено центральное сопло 3 для подвода очистного агента к забою скважины. В проемах между лапами установлены и жестко соединены с ними посредством сварки перемычки 4. Каждая перемычка выполнена по всей высоте с прогибом 5 в надшарошечную полость 6 долота и с окном 7 в месте ее примыкания к участку 8 сопряжения лап, которое сообщает надшарошечную полость 6 долота с атмосферой. Прогиб 5 может быть выполнен в средней части перемычки 4 параллельно оси долота, а окно 7 в зоне расположения прогиба. Прогиб 5, кроме того, может быть выполнен с правым наклоном к оси долота.

Долото работает следующим образом.

В процессе бурения на долото передаются осевая нагрузка и крутящий момент, под действием которых шарошки своим вооружением разрушают породу. Для удаления продуктов разрушения на забой скважины через центральное сопло 3 долота подается очистной агент, например сжатый воздух или промывочная жидкость. Разрушенная порода перемещается очистным агентом к периферии забоя и далее направляется в затрубное пространство скважины вдоль перемычек 4 долота, в том числе по их прогибам 5. Попавшие в надшарошечную полость 6 долота частички разрушенной породы выносятся через окна 7 в затрубное пространство скважины за счет эжекционных подсосов, обусловленных обтеканием долота восходящим шламовым потоком. В результате качество очистки забоя и вынос продуктов разрушения из зоны долота существенно улучшаются. Это повышает производительность бурения, стойкость шарошечного долота.

Использование: горная промышленность, а именно шарошечные долота для бурения скважин различного назначения с очисткой забоя преимущественно газообразным агентом. Сущность: в шарошечном долоте в каждой перемычке и по всей ее высоте выполнен прогиб 5 внутрь подшарошечной полости. В месте примыкания перемычки 4 к участку сопряжения лап 1 выполнено окно 7. Прогиб может быть выполнен в средней части перемычки 4 параллельно оси долота. Окно 7 может быть размещено вместе расположения прогиба 5, который может быть расположен с правым наклоном к оси долота. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО, содержащее сопряженные между собой лапы, примыкающие к участкам сопряжения лап перемычки, установленные на цапфах лап с возможностью вращения шарошки и центральное сопло, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности бурения и стойкости долота за счет более полного удаления разрушенной породы из центральной зоны забоя и надшарошечной полости долота, в каждой перемычке выполнен по всей ее высоте прогиб внутрь надшарошечной полости, а в месте примыкания перемычки к участку сопряжения лап выполнено окно, сообщающее надшарошечную полость с атмосферой. 2. Долото по п.1, отличающееся тем, что прогиб расположен в средней части перемычки параллельно оси долота, а окно в месте расположения прогиба. 3. Долото по п.1, отличающееся тем, что прогиб расположен с правым наклоном к оси долота.