ШАРОШКА БУРОВОГО ДОЛОТА Российский патент 1997 года по МПК E21B10/08 

Изобретение относится к области бурения скважин большого диаметра, а именно к шарошкам долот, преимущественно для реактивно-турбинного бурения (РТБ).

Известны шарошки буровых долот, содержащие корпус с основными и калибрующими венцами с зубчатым вооружением (Палий П.А. и Корнеев К.Е. Буровые долота. М. Недра, 1971, с. 346-348).

Недостатком указанных шарошек является малая эффективность в работе, связанная со значительной энергоемкостью разрушения породы их калибрующей частью. Другим недостатком этих шарошек является сложность изготовления из-за наличия зубьев на основном конусе.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является шарошка бурового долота, содержащая корпус с продольными относительно оси корпуса фрезерованными зубьями с рабочими кромками на калибрующем венце (Жиленко Н.П. и Краснощек А.А. Справочное пособие по реактивно-турбинному бурению. М. Недра, 1987, с. 77-81).

Недостатком ее является малая эффективность в работе по разрушению забоя тыльной частью калибрующего венца при переносном движении шарошки вокруг оси вращения агрегата РТБ.

Задача изобретения повышение эффективности работы шарошки. Эта задача решается тем, что в шарошке бурового долота, содержащей корпус с продольными относительно оси корпуса фрезерованными зубьями с рабочими кромками на калибрующем венце, согласно изобретению, на тыльной поверхности венца выполнена круговая угловая проточка, одна из сторон которой в осевом сечении каждого зуба образует с плоскостью, совмещенной с тыльной поверхностью корпуса, острый угол, вершина которого расположена в точке пересечения этой плоскости с образующей рабочей кромки калибрующего венца, при этом величина острого угла составляет от 5 до 20^o.

Такое выполнение шарошки позволяет значительно повысить эффективность разрушения породы тыльной частью шарошки, которая работает как резец с передним положительным углом резания. Особенно эффективно использование долот с шарошками предложенной конструкции при разрушении пород мягких и средней твердости реактивно-турбинным способом, при котором шарошки долота работают с большим скольжением.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен фрагмент шарошки предложенной конструкции.

Шарошка долота включает корпус 1 с калибрующим венцом 2, вооруженным фрезерными зубьями 3 на основном корпусе с продольной рабочей кромкой 4. Тыльная поверхность 5 калибрующего венца 2 выполнена с круговой угловой проточкой 6, которая в осевом сечении зуба имеет треугольную форму. Образующая 7 этой проточки 6, расположенная со стороны рабочей кромки 4, образует с его тыльной поверхностью 5 острый угол γ, вершина которого совмещена с точкой пересечения образующей рабочей кромки 4 зубьев 3 с тыльной поверхностью 5 калибрующего венца 2. Величина угла в зависимости от твердости пород составляет до 20^o.

Принцип работы шарошки заключается в следующем.

Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, передаваемых на шарошку от агрегата для РТБ рабочие кромки зубьев 3 внедряются в породу и разрушают ее. При этом зубья 3 шарошки совершают вращение вокруг оси корпуса 1 и переносное движение вокруг оси вращения агрегата для РТБ, сопровождаемое проскальзыванием зубьев по забою скважины. Это проскальзывание наблюдается как вдоль оси шарошки, так и перпендикулярно к ней. Проскальзывание зубьев 3 вдоль оси шарошки связано с вращением шарошки вокруг продольной оси агрегата РТБ и ведет к тому, что тыльная поверхность 5 шарошки участвует не только в калибровке стенок скважины, но и в процессе разрушения породы. Для повышения эффективности этого процесса тыльная поверхность 5 каждой шарошки долота выполнена с круговой угловой проточкой 6, образующая 7 которой со стороны рабочей кромки венца 2 образует с тыльной поверхностью 5 острый угол g. Величина этого угла составляет от 5 до 20^o в зависимости от твердости разбуриваемых пород, причем, чем более твердые породы, тем меньше угол g. Благодаря такой форме выполнения шарошки тыльная поверхность 5 калибрующего венца 2 при проскальзывании работает как резец с передним положительным углом резания g, что значительно снижает энергоемкость процесса разрушения породы, повышает производительность буровых работ и снижает стоимость 1 м бурения.

Использование: область бурения скважин большого диаметра, в частности шарошечные долота, преимущественно для реактивно-турбинного бурения. Сущность изобретения: в шарошке бурового долота на тыльной поверхности 5 венца 2 имеется круговая угловая проточка 6. Одна из сторон 7 проточки 6 в осевом сечении каждого зуба образует с плоскостью, совмещенной с тыльной поверхностью 5, острый угол. Вершина острого угла расположена в точке пересечения этой плоскости с образующей рабочей кромки 4. Величина острого угла может составлять 5-20^o. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Шарошка бурового долота, содержащая корпус с продольными относительно оси корпуса зубьями с режущими кромками на калибрующем венце, отличающаяся тем, что на тыльной поверхности венца выполнена кольцевая проточка, причем точка пересечения режущей кромки зуба с плоскостью, совмещенной с торцевой поверхностью венца, размещена на образующей проточки, которая расположена со стороны зубчатой части венца и составляет с плоскостью, совмещенной с тыльной поверхностью венца, острый угол. 2. Шарошка по п.1, отличающаяся тем, что величина острого угла составляет до 20^o.