БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО Российский патент 1995 года по МПК E21B10/24 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту для бурения скважин, а именно к долотам, имеющим шарошки в качестве рабочих органов.

Целью изобретения является увеличение ресурса работы опорных узлов долота.

На фиг.1 изображена в разрезе секция предлагаемого долота с герметизированной опорой; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 разрез по А-А на фиг.2.

Секция содержит лапу 1, цапфу 2, шарикоподшипник 3, роликоподшипник 4, замковый палец 5, шарошку 6 с полостью 7, пробку 8, обратный клапан 9 и детали лубрикатора, корпус 10, поршень 11 с уплотнением 12, пружины 13, днище 14, трубку 15, фильтр 16. Сальниковое уплотнение состоит из колец: вращающегося 17, жестко связанного с шарошкой, и неподвижного 18, установленного на цапфе на резиновом уплотнении 19. Кольцо 18 поджимается к промежуточному плавающему кольцу 20, имеющему сквозные аксиальные отверстия 21 с помощью упругих элементов-пружин 22. На трущейся поверхности кольца 17 выполнены глухие радиальные пазы 23, а в торцевой части шарошек в зоне сальникового уплотнения имеются пазы 24 с отклонением от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения шарошек.

Герметизация опор долота и поступление смазки к его трущимся элементам осуществляются при работе долота следующим образом. Перед спуском долота в скважину отвинчивают пробку 8 и во внутренние полости лубрикатора, каналов в лапе, цапфе и шарошках, и подшипников через обратный клапан 9 закачивают смазочный материал под давлением, превышающим давление, создаваемое поршнем 11 под действием пружин 13. При этом поршень из нижнего положения поднимается вверх, но не до крайнего верхнего положения, чтобы обеспечить возможность его дальнейшего перемещения вверх при повышении температуры смазочного материала.

Перепад давления в системе смазки, создаваемый пружинами 13, задается при конструировании долота. Этот перепад сохраняется и при любом увеличении давления окружающей среды бурового раствора при спуске долота в скважину и в процессе бурения. Таким образом, давление смазочного материала в предлагаемом долоте всегда выше, чем давление бурового раствора, что исключает его проникновение в опору долота. Выполнение упругого элемента (пружин 13) лубрикатора составным позволяет уменьшить разность перепадов давлений в зависимости от местоположения поршня в лубрикаторе. Фильтр 16 исключает попадание шлама в трубку 15.

В процессе работы долота кольца 17 вращаются с частотой равной частоте вращения шарошек, а промежуточные кольца 20 с частотой, сниженной пропорционально их числу. Это позволяет уменьшить нагрев и износ всех колец сальникового уплотнения, что особенно важно при высокооборотном бурении.

Кольца сальникового уплотнения выполнены из материала, имеющего твердость более высокую, чем разбуриваемые породы и продукты разрушения опор, что сводит к минимуму износ колец. Для обновления смазочного материала и лучшего охлаждения трущихся поверхностей осуществляется дозированная утечка смазки в затрубное пространство под действием перепада давления смазочного материала над окружающей средой. Поскольку смазочный материал подводится от лубрикатора к полостям, расположенным в вершинах шарошек, свежая смазка проходит через все трущиеся элементы опор и сальниковых уплотнений.

Снижение коэффициента трения между трущимися поверхностями колец достигается за счет глухих радиальных пазов 23 колец 17, в которые попадает и равномерно распределяется по трущимся поверхностям смазочный материал. Через отверстия 21 в промежуточных кольцах 20 смазка проходит к другим трущимся поверхностям колец. Пазы 24 на торцах шарошек, за счет центробежных сил, отбрасывают частицы разбуренной породы, что способствует исключению попадания их к трущимся поверхностям сальниковых уплотнений и увеличивает ресурс работы долота.

Использование: изобретенние относится к породоразрушающему инструменту для бурения скважин. Сущность: буровое шарошечное долото содержит корпус, лапы 1, шарошки 6, смазочный лубрикатор 10 с подпружиненным поршнем 11. Опора долота снабжена уплотнительными кольцами, одно кольцо из которых 17 закреплено в шарошке, другое 18 на ответной поверхности лапы и подпружинено. Между этими кольцами установлено плавающее кольцо со сквозными отверстиями. На торце шарошки выполнены пазы с наклоном, противоположным вращению шарошки. Надпоршневая полость лубрикатора сообщена с наружной поверностью корпуса долота. 3 ил.

БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО, содержащее корпус, лапы, шарошки на опорах, смазочный лубрикатор с подпружиненным поршнем, размещенный в корпусе долота и сообщающийся с опорами шарошек, отличающееся тем, что, с целью увеличения ресурса работы опорных узлов долота, оно снабжено уплотнительными кольцами, одно из которых выполнено с радиальными пазами и закреплено в торце шарошки, другое на ответной поверхности лапы и подпружинено, а между ними установлены плавающие кольца со сквозными отверстиями, причем на торце шарошки выполнены пазы с наклоном, противоположным вращению шарошки, при этом надпоршневая полость лубрикатора сообщена с наружной поверхностью корпуса долота.