Буровое лопастное долото Российский патент 2004 года по МПК E21B10/42 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым лопастным долотам.

Известно лопастное долото (авторское свидетельство №690160, М. кл. 2 Е 21 В 9/06, 05.04.1978 г.), включающее корпус с промывочными отверстиями с присоединенным ниппелем и лопасти с пазами, выполненными с переменной глубиной и сформированными на всю глубину износостойким материалом, при этом отношение величины площадей армирования в любом вертикальном сечении лопастей равно отношению расстояний этих сечений до вертикальной оси долота.

Недостатком долота является непродолжительный срок их службы, что обусловлено размещением слоя износостойкого материала вдоль лопасти параллельно боковой поверхности режущих частей пазов.

Известно лопастное долото (авторское свидетельство №362125, М.кл. 2 Е 21 В 9/02, 28.11.1968 г.), содержащее корпус и радиально расположенные лопасти, причем одна из лопастей выполнена в виде калибрующего сектора, режущая грань которого расположена по окружности.

Возможности применения долота по увеличению проходки потенциально ограничены длиной лопасти и расстоянием промывочных отверстий до забоя. Увеличение длины лопастей вызовет рассеивание струи и приведет к ухудшению очистки забоя.

Задачей изобретения является повышение проходки на долото за счет применения лопастей с использованием эффекта самозатачивания, подвода промывочной жидкости непосредственно к забою независимо от износа лопастей, создание перетоков жидкости на калибрующую поверхность.

Поставленная задача достигается тем, что передняя грань и калибрующая поверхность лопастей армированы твердым сплавом на всю длину, при этом долото оснащено пластинами, соединенными с корпусом и лопастями с образованием канала для промывочной жидкости, в нижней части которых имеются предохранительные полуотверстия. Кроме того, пластины установлены с возможностью перекрытия площади забоя за один оборот, а лопасти имеют пазы, расположенные со стороны калибрующей поверхности на разной высоте относительно друг друга.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображено лопастное долото, на фиг.2 - его сечение по А-А, на фиг.3 - схемы смены состояния долота по мере износа пластин и лопастей.

Долото имеет цилиндрический корпус 1, в пазы которого закреплены лопасти 2. Передняя грань 3 и калибрующая поверхность 4 лопастей 2 армированы на всю длину твердым сплавом. К передним граням 3 лопастей 2 и корпусу 1 закреплены пластины 5, образующие в сечении неравнобедренный треугольник. В нижней части пластин 5 выполнены предохранительные полуотверстия 6. В калибрующей поверхности 4 лопастей 2 выполнены пазы 7, расположенные на разной высоте относительно друг друга. Пунктирные линии на фиг.3 означают этапы истирания пластин со стороны забоя.

Работа долота осуществляется следующим образом.

Долото вращают и создают на него осевую нагрузку. Породоразрушающие элементы лопастей 2 разрушают горную породу резанием, скалыванием и истиранием, образуя шлам, при этом используется эффект самозатачивания за счет того, что передняя грань 3 и калибрующая поверхность 4 лопастей 2 армированы на всю длину твердым сплавом так, что твердость армированной части увеличивается по мере приближения к калибрующей поверхности 4 лопастей 2. Промывочная жидкость поступает непосредственно к забою по каналу треугольного сечения, по мере износа лопастей 2 величина зазора между торцом пластины 5 и забоем уменьшается. Скорость истечения жидкости увеличивается с увеличением износа торца пластин 5, тем самым достигается саморегулирование зазора. В нижней части пластин 5 находятся предохранительные полуотверстия 6, благодаря которым уменьшается вероятность создания гидродинамического удара, а поток жидкости меняет направление с вертикального на горизонтальный, что способствует отрыву частиц шлама от забоя. Движение жидкости осуществляется в каналах треугольного сечения в пространстве между пластинами 5 и лопастями 2, ударяясь о забой, в центральной части долота поток изменяет направление движения на горизонтальное от центра к периферии и, отражаясь от стенки скважины, поднимается, насыщенный шламом вверх, исключая при этом образование завихрений и вторичного перемалывания шлама.

Преимуществом заявленного долота по сравнению с известным является повышение проходки на долото и сохранение направления бурения скважины за счет обеспечения эффективной промывки, увеличенной длины лопастей, создания эффекта самозатачивания и конструктивных особенностей долота.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым лопастным долотам. Буровое лопастное долото состоит из корпуса и радиально расположенных лопастей. Передняя грань и калибрующая поверхность лопастей армированы твердым сплавом на всю длину. Долото оснащено пластинами, соединенными с корпусом и лопастями с образованием канала для промывочной жидкости, в нижней части которых имеются предохранительные полуотверстия. Пластины установлены с возможностью перекрытия площади забоя за один оборот, а лопасти имеют пазы, расположенные со стороны калибрующей поверхности на разной высоте относительно друг друга. Повышается проходка на долото за счет применения лопастей с использованием эффекта самозатачивания от износа лопастей, создание перетоков жидкости на калибрующую поверхность, а также надежность работы долота. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Буровое лопастное долото, состоящее из корпуса и радиально расположенных лопастей, отличающееся тем, что передняя грань и калибрующая поверхность лопастей армированы твердым сплавом на всю длину, при этом долото оснащено пластинами, соединенными с корпусом и лопастями с образованием канала для промывочной жидкости, в нижней части которых имеются предохранительные полуотверстия.2. Долото по п. 1, отличающееся тем, что пластины установлены с возможностью перекрытия площади забоя за один оборот, а лопасти имеют пазы, расположенные со стороны калибрующей поверхности на разной высоте относительно друг друга.