ШАРОШКА БУРОВОГО ДОЛОТА Российский патент 2000 года по МПК E21B10/16 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно вооружению шарошечных буровых долот.

Известна шарошка бурового долота, включающая корпус и венцы с зубьями, размещенными с разным шагом на периферийном венце (см. п. США N 4187922, кл. 175 - 374, опублик. 1980 г.).

Недостатком данной шарошки является малая эффективность из-за возможности образования "рейки" на забое.

Известна также шарошка бурового долота, содержащая корпус с венцами, выполненными с фрезерованными зубьями, сгруппированными по двум полуокружностям, причем зубья каждой группы повернуты противоположно относительно образующей корпуса, при этом группы зубьев с увеличенным шагом чередуются с группами зубьев уменьшенного шага на смежных венцах (см. авт. св. СССР N 1441051, кл. E 21 B 10/16, 1987 г.).

Недостатком этой шарошки является сложность конструкции и как следствие этого - значительная стоимость изготовления.

Другим недостатком ее является ограниченная область применения, т.к. эффективность работы этой шарошки связана с использованием ее только в конструкциях 3-шарошечных долот.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является шарошка бурового долота, содержащая конусообразный корпус с фрезерованными зубьями на периферийном венце, одна часть которых ориентирована вдоль, а другая - под углом к образующей конуса (см. авт. св. СССР N 1768745, кл. E 21 B 10/16,1988 г.).

К недостаткам данной шарошки относятся сложность конструкции, неполное разрушение "рейки" на забое скважины и ограниченная область применения.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является упрощение конструкции шарошки, повышение эффективности работы за счет более полного разрушения "рейки" и расширения области ее применения.

Указанная техническая задача решается тем, что в шарошке бурового долота, содержащей конусообразный корпус с фрезерованными зубьями на периферийном венце, одна часть которых ориентирована вдоль, а другая - под углом к образующей корпуса, согласно изобретению, зубья, ориентированные вдоль образующей корпуса, расположены на венце через один, а смежные с ними зубья, ориентированные под углом к образующей корпуса, повернуты в противоположные стороны, при этом все зубья периферийного венца по внутреннему торцу выполнены с одинаковым шагом.

Достижению указанного результата способствует и то, что угол поворота зубьев к образующей корпуса составляет 5-15^o.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид шарошки, а на фиг. 2 - схема поражения забоя.

Шарошка бурового долота включает конусообразный корпус 1 (см. фиг. 1) периферийный венец 2 которого выполнен с фрезерованными зубьями 3, 4 и 5, ориентированными под разными углами к образующей 6 корпуса 1. При этом зубья 3, расположенные на венце 2 через один зуб, ориентированы вдоль образующей 6, а зубья 4 и 5, расположенные смежно с зубьями 3, повернуты относительно образующей 6 под углом α, причем повернуты зубья 4 и 5 в противоположные стороны. Угол поворота α зубьев 4 и 5 выбирается в зависимости от физико-механических свойств горных пород равным 5-15^o, причем большее значение угла поворота соответствует более твердым породам, а меньшее значение - более мягким. Все зубья 3, 4 и 5 со стороны внутреннего торца венца 2 имеют одинаковый шаг - t, а со стороны большого основания венца шаг t₁ между зубьями 3 и 4 равен t₁ = t+l•sinα, а шаг t₂ между зубьями 3 и 5 равен t₂ = t-l•sinα, где l - длина режущей кромки зуба 3.

Шарошка работает следующим образом.

Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, передаваемых через бурильную колонну на буровое долото зубья 3, 4 и 5 шарошки внедряются в породу и разрушают ее. При этом зубья 3, ориентированные вдоль образующей 6 корпуса 1 создают максимальное удельное давление на породу и накатывают на забое "рейку", которая разрушается зубьями 4 и 5. Эффективность разрушения "рейки" достигается благодаря повороту зубьев 4 и 5 в противоположные стороны (см. фиг.2), исключающему попадание зубьев 3, 4 и 5 след в след.

Такое выполнение шарошки позволяет, с одной стороны, повысить проходку и механическую скорость бурения за счет более эффективного поражения забоя, а с другой стороны, упростить конструкцию и технологию изготовления шарошек, а следовательно снизить стоимость изготовления как самих шарошек, так и долота в целом. Кроме того, предложенную схему размещения зубьев можно использовать в долотах с любым количеством шарошек, что расширяет область применения заявленного объекта.

Изобретение относится к шарошечному породоразрушающему инструменту, а именно к их вооружению. Шарошка включает конусообразный корпус с фрезерованными зубьями на периферийном венце. Зубья, ориентированные вдоль образующей корпуса, расположены на венце через один зуб. Смежные с ними зубья повернуты относительно образующей на угол 5-15°, причем повернуты они в противоположные стороны. Шаг между зубьями по внутреннему торцу венца одинаков. Такое выполнение шарошки позволяет упростить конструкцию, повысить эффективность работы за счет более полного разрушения "рейки" и расширить область ее применения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Шарошка бурового долота, содержащая конусообразный корпус с фрезерованными зубьями на периферийном венце, одна часть которых ориентирована вдоль, а другая - под углом к образующей корпуса, отличающаяся тем, что зубья, ориентированные вдоль образующей корпуса, расположены на венце через один зуб, а смежные с ними зубья, ориентированные под углом к образующей корпуса, повернуты в противоположные стороны, при этом все зубья периферийного венца по внутреннему торцу выполнены с одинаковым шагом. 2. Шарошка бурового долота по п.1, отличающаяся тем, что угол поворота зубьев к образующей корпуса составляет 5 - 15^o.