ЛОПАСТНОЕ ДОЛОТО Российский патент 1997 года по МПК E21B10/42 

Изобретение относится к области бурового породоразрушающего инструмента, а именно к лопастным долотам для бурения с отбором керна.

Известно буровое лопастное долото, включающее корпус, соединенные с ним лопасти и систему промывки, с регулируемым расходом (Авт. св. СССР N 445739 кл. E 21 B 10/42, 1971 г.).

Известно также лопастное долото, содержащее корпус и жестко соединенные с ним ступенчатые лопасти, армированные режущими вставками и снабженные гидромониторными насадками ( Пат. США N 3220497, кл. 175-411, 1965 г.).

Недостатком этих долот является невозможность бурения ими с отбором кернового материала, сложность конструкции и значительная металлоемкость.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является лопастное долото, включающее корпус, продольные промывочные каналы и армированные режущими элементами лопасти, жестко закрепленные с корпусом ( Дверий В.П. Бурение скважин лопастными долотами.- М. Недра, 1977, с. 135-137).

Данное лопастное долото обеспечивает бурение с отбором керна. Однако оно имеет сложную конструкцию, значительную металлоемкость и недостаточную надежность крепления лопастей.

Сложность конструкции связана с необходимостью сверления промывочных каналов в теле корпуса и выполнения продольных пазов на его наружной поверхности под лопасти, а также сложная форма лопастей и необходимость обеспечения их контакта с корпусом по двум поверхностям.

Значительная металлоемкость конструкции связана с необходимостью выполнения в теле корпуса промывочных каналов, а также обеспечения необходимой контактной поверхности с лопастями.

Недостаточная надежность крепления лопастей связана с тем, что при значительном диаметре долота невозможно обеспечить необходимую контактную поверхность лопастей с корпусом и практически лопасть соединяется с корпусом консольно. Это часто приводит к выходу из строя лопастей, а, следовательно, и всего долота.

В целом все это приводит к снижению эффективности использования этих долот и повышению стоимости буровых работ.

В связи с изложенным основной задачей изобретения является повышение эффективности работы лопастных долот и как следствие этого снижение стоимости буровых работ за счет устранения указанных недостатков, а именно - за счет упрощения конструкции при одновременном снижении металлоемкости и повышении надежности крепления лопастей.

Это достигается тем, что лопастное долото, включающее корпус, продольные промывочные каналы и армированные режущими элементами лопасти, жестко закрепленные с корпусом, снабжено втулкой, расположенной соосно в полости корпуса и выполненной с радиальными пазами на нижнем торце для размещения лопастей, причем корпус и втулка дополнительно соединены между собой, а лопасти установлены с возможностью взаимодействия с верхним торцом и наружной поверхностью втулки.

Использование в долоте центральной втулки позволяет применять в качестве корпуса обычную трубную заготовку, что с одной стороны упрощает конструкцию долота, а с другой значительно снижает его металлоемкость. Кроме того, втулка позволяет избежать консольности соединения лопастей, что повышает надежность их крепления, особо необходимую при бурении на форсированных режимах. Повышению надежности работы способствует и соединение втулки с лопастями посредством пазов для передачи крутящего момента, а также установка втулки с возможностью передачи осевого усилия через верхний торец и радиальных усилий через боковую поверхность.

На фиг. 1 изображен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг. 2 - вид со стороны рабочего торца.

Долото включает корпус 1, втулку 2 для приема керна, пространство между которыми образуют промывочные каналы 3, и лопасти 4, армированные режущими элементами 5, выполненными из твердого сплава или сверхтвердого материала. При бурении по твердым породам, разрушение которых требует значительных осевых нагрузок, керноприемная втулка 2 и корпус дополнительно соединяются между собой, например, посредством промежуточных пластин 6, образующих ребра жесткости. На нижних торцах корпуса 1 и втулки 2 выполнены соответственно пазы 7 и 8, в которых крепятся, например, посредством сварки, лопасти 4, боковые поверхности которых выполнены ступенчатой формы. При этом поверхность 9, обращенная к оси долота, взаимодействует с верхним торцом 10 втулки 2, а поверхность ступени 11, обращенная к периферии долота, взаимодействует с дном паза 7. Такое соединение лопастей 4 с корпусом 9 и втулкой 2 позволяет передавать осевую нагрузку на режущие элементы 5 не нагружая крепежные соединения (сварные швы).

Долото работает следующим образом. После присоединения долота к двойному колонковому снаряду (не показан) оно на бурильной колонне спускается на забой скважины. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента режущие элементы 5 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода удаляется с забоя промывочной жидкостью, нагнетаемой туда насосом через каналы 3, образованные корпусом 1, втулкой 2, лопастями 4 и ребрами жесткости 6. Образующийся в процессе бурения керн поступает через втулку 2 в полость керноприемной трубы, а затем поднимается на поверхность. Применение предложенного долота за счет повышения эффективности его работы позволяет значительно снизить затраты на проведение буровых работ.

Использование: буровой породоразрушающий инструмент, в частности лопастные долота для бурения с отбором керна. Сущность изобретения: лопастное долото содержит корпус, продольные промывочные каналы, армированные режущими элементами лопасти, жестко закрепленные с корпусом. Внутри корпуса установлена втулка, имеющая на нижнем торце радиальные пазы для размещения лопастей. Внутренние боковые поверхности лопастей ступенчатой формы и установлены с возможностью взаимодействия с верхним торцом и наружной поверхностью втулки. Втулка может иметь ребра жесткости и промывочные каналы будут образованы боковыми поверхностями корпуса и втулки, и передними и задними гранями лопастей и ребер жесткости втулки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Лопастное долото, содержащее корпус, продольные промывочные каналы и армированные режущими элементами лопасти, жестко закрепленные с корпусом, отличающееся тем, что оно снабжено втулкой, установленной соосно в полости корпуса и выполненной с радиальными пазами на нижнем торце для размещения лопастей, при этом внутренние боковые поверхности лопастей выполнены ступенчатой формы и установлены с возможностью взаимодействия с верхним торцом и наружной поверхностью втулки. 2. Долото по п.1, отличающееся тем, что втулка снабжена ребрами жесткости, расположенными на ее наружной поверхности и жестко закрепленными с корпусом. 3. Долото по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что продольные промывочные каналы образованы боковыми поверхностями корпуса и втулки и передними и задними гранями лопастей и ребер жесткости втулки.