ШАРОШЕЧНЫЙ РАСШИРИТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК E21B7/28 E21B10/34 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к расширителям шарошечного типа.

Известны шарошечные расширители, включающие корпус с центральным каналом, и установленные на корпусе цилиндрические шарошки (см. справочник "Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин", Корнилов Н.И. , Травкин B.C. и др., М. Недра, 1979 г., с. 264-269, рис. V.7-V.IO).

К недостаткам данных расширителей следует отнести весьма низкую эффективность из-за неравномерного выхода из строя шарошек и некачественной очистки забоя от шлама.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является шарошечный расширитель, содержащий корпус с осевым каналом, на концевых участках которого выполнены резьбы для соединения с бурильной колонной и пилотным наконечником, лапы с шарошками, жестко закрепленные на корпусе, и систему промывки (см. Буримов Ю.Г., Копылов А.В. и др. Бурение верхних интервалов глубоких скважин большого диаметра, М., Недра, 1975 г. с. 91-95).

Недостатками данного шарошечного расширителя являются низкие технико-экономические показатели, а именно проходка и скорость бурения из-за малоэффективной работы промывочной системы. Это связано с выполнением промывочных каналов в пилотном наконечнике и изменением направления движения промывочной жидкости на 180^o, что с одной стороны ведет к значительным гидравлическим потерям, а с другой стороны - к усиленному износу промывочных узлов. Кроме того, выполнение промывочных каналов в пилотном наконечнике не позволяет приблизить насадки к периферийным участкам забоя скважины, где накапливается основная масса шлама, что также снижает эффективность работы вооружения шарошек.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является повышение проходки и скорости бурения за счет более качественной очистки забоя от разрушенной породы.

Поставленная задача решается тем, что в шарошечном расширителе, содержащем корпус с осевым каналом, на концевых участках которого выполнены резьбы для соединения с бурильной колонной и пилотным наконечником, лапы с шарошками, жестко закрепленные на корпусе, и систему промывки, согласно изобретению система промывки включает радиальные и наклонные каналы, сообщающиеся между собой и с осевым каналом, при этом радиальные и наклонные каналы выполнены в корпусе.

Достижению поставленной задачи способствует и то, что радиальные каналы расположены перпендикулярно к продольной оси корпуса, причем концевые участки их, расположенные на наружной поверхности корпуса, заглушены, при этом наклонные каналы оснащены патрубками с гидромониторными насадками, расположенными в межшарошечном проеме.

На чертеже представлен общий вид расширителя в продольном разрезе.

Расширитель содержит полый корпус 1 с осевым каналом 2, на концевых участках которого выполнены резьбы 3 для присоединения с бурильной колонной и пилотным наконечником 4, и промывочной системой. На корпусе 1 жестко закреплены лапы 5 с шарошками 6, вооружение которых выполнено в виде фрезерованных зубьев 7 или твердосплавных зубков. Вид выбираемого вооружения определяется физико-механическими свойствами разбуриваемых пород. В проеме между шарошками 6 размещены промывочные патрубки 8, оснащенные гидромониторными насадками 9, закрепленными в наклонных каналах 10 посредством втулок 11, которые в свою очередь крепятся с патрубком 8 посредством гвоздевых шплинтов 12 или разрезных пружинных колец. Герметизация насадок 9 обеспечивается уплотнительными кольцами 13. Система промывки включает радиальные 14 и наклонные каналы 10, сообщенные с осевым каналом 2 корпуса 1. Радиальные каналы 14 просверлены перпендикулярно к продольной оси корпуса 1 расширителя, причем выходные торцы каналов 14, расположенные на наружной поверхности корпуса 1, перекрыты в рабочем положении пробками 15.

Расширитель работает следующим образом. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, передаваемого через бурильный вал на корпус 1, зубья 6 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода удаляется промывочной жидкостью, подаваемой через полость корпуса 1, радиальные каналы 14 и промывочные патрубки 8. При этом благодаря наличию радиальных каналов 14 промывочные патрубки 8 могут быть установлены под любым углом к кольцевому забою, разрушаемому шарошками 6. Это позволяет направлять промывочную жидкость в заданном направлении и тем самым улучшить очистку забоя от шлама. При этом используются промывочные патрубки 8 самой простой конструкции, что позволяет упростить технологию изготовления расширителя, а следовательно снизить его стоимость.

Этому же способствует и горизонтальное расположение радиальных каналов 14 и разъемное соединение корпуса 1 с пилотным наконечником 4, особенно при изготовлении шарошечных долот большого диаметра. Кроме того, разъемное соединение корпуса 1 и пилотного наконечника 4 позволяет в широких пределах менять компоновку низа бурильной колонны в зависимости от конкретных условий работы, что позволяет улучшить условия работы расширителя. Таким образом применение предложенного расширителя позволяет значительно снизить стоимость 1 м бурения.

Предложенное устройство относится к породоразрушающему инструменту, а именно к расширителям шарошечного типа. Расширитель включает корпус, пилотный наконечник и лапы с шарошками, закрепленные на корпусе. Между шарошками установлены промывочные патрубки, полости которых соединены с полостью корпуса посредством радиальных каналов, расположенных перпендикулярно продольной оси корпуса. Выходные торцы каналов перекрыты пробками. Корпус соединен с наконечником разъемно посредством резьбы. Предложенный расширитель позволяет значительно снизить стоимость 1 м бурения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Шарошечный расширитель, содержащий корпус с осевым каналом, на концевых участках которого выполнены резьбы для соединения с бурильной колонной и пилотным наконечником, лапы с шарошками, жестко закрепленные на корпусе, и систему промывки, отличающийся тем, что система промывки включает связанные между собой и с осевым каналом и выполненные в корпусе наклонные и радиальные каналы, при этом концевые участки радиальных каналов, расположенные на наружной поверхности корпуса, заглушены. 2. Шарошечный расширитель по п.1, отличающийся тем, что радиальные каналы расположены перпендикулярно продольной оси корпуса. 3. Шарошечный расширитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что наклонные каналы оснащены патрубками с гидромониторными насадками, расположенными в межшарошечном проеме.