УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ПРОМЫВКИ И СМАЗКИ ОПОР ДОЛОТА Российский патент 2004 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к бурению скважин в горной промышленности шарошечными долотами с очисткой забоя воздушно-водяной смесью. При проходке таких скважин применяют шарошечные долота с негерметизированными опорами шарошек, с центральной продувкой забоя и с каналами в лапах для направления в опоры некоторой части продувочно-промывочного агента для охлаждения подшипников и предотвращения проникновения шлама в полости опор.

Однако эти меры не исключают проникновения шлама в опоры шарошек в периоды наращивания бурового става или разборки его после окончания бурения скважин и выключения продувки. Чтобы избежать зашламования опор, при выполнении этих операций используют обратные шламозащитные клапаны, которые закрепляют в центральном продувочном отверстии долота, но и тогда шлам и частицы разрушенной породы, соскабливаемые со стенок скважины шарошками при подъеме долота, проникают в опоры и каждая новая скважина начинает проводиться с зашламованными опорами. Чтобы устранить это крайне нежелательное явление, применяют устройства для принудительной промывки и смазки опор долота (авт. свид. СССР №1465532 или №1465533, МКИ Е 21 В 10/18, опубл. Б.И. №10, 15.03.89).

Однако эти устройства обладают тем существенным недостатком, что в их конструкции использованы составные переходники с возможностью относительного осевого или углового перемещения соединяемых частей. При проходке скважин шарошечными долотами, особенно в крепких и трещиноватых породах, неизбежны продольные и радиальные вибрации с большими динамическими нагрузками, что вызывает расклепывание, заклинивания и разрушение соединяемых деталей.

Указанные недостатки устранены в шарошечном долоте для бурения с применением газообразного очистного агента (авт. свид. СССР №1444501, МКИ Е 21 В 10/08, опубл. Б.И. №46, 1988 г.), которое является наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению и принято нами в качестве прототипа.

Прототип содержит переводник с ниппельной и муфтовой полостями, в средней части которого выполнено радиальное отверстие, перпендикулярное к продольной оси долота, осевое и периферийные отверстия, сообщающие ниппельную и муфтовую полости, шарошечное долото, имеющее шарошки с опорами, корпус с осевым продувочным каналом, каналы в лапах для продувки и смазки опор шарошек, обратный клапан, установленный в радиальном отверстии переводника и выполненный в виде втулки и цилиндрического поршня с центральным и радиальным отверстиями и возможностью выхода поршня наружу.

Недостатком данного шарошечного долота является существенное ослабление механической прочности переводника, так как перпендикулярно к продольной оси его выполняется сквозное отверстие увеличенного диаметра, а затем в нем устанавливается обратный клапан в виде втулки и подпружиненного поршня, которые практически затеняют все сечение переводника для прохода продувочно-промывочного агента в опоры шарошек при промывке опор, оставляя для прохода потока в опоры лишь небольшое кольцевое сечение между хвостовиком поршня и втулкой, которое к тому же частично занято витками пружины.

Следующим недостатком прототипа является технологическая трудность выполнения основных каналов для пропуска продувочно-промывочного агента в забой скважины во время бурения, требующая фрезерования фигурных пазов в корпусе переводника с последующей приваркой снаружи пластин для герметизации каналов.

Изобретение направлено на упрощение конструкции и улучшение технологии изготовления устройства для принудительной промывки и смазки опор долота.

Это достигается тем, что в устройстве для принудительной промывки и смазки опор долота, содержащем переводник с муфтовой и ниппельной полостями, разделенными перегородкой в средней части, сообщающимися между собой продольными периферийными и осевым отверстиями, диаметральное глухое отверстие, выполненное перпендикулярно к продольной оси переводника, в котором образована проточка, совпадающая с периферийными продольными отверстиями, и расположена втулка с боковыми окнами, выходящими в полость осевого отверстия, шарошечное долото, соединенное с муфтой переводника, имеющее каналы в лапах для продувки и смазки опор и центральный продувочный насадок с закрепленной в нем трубкой, свободный конец которой выходит в муфтовую полость и установлен в осевом отверстии, внутри втулки установлена с возможностью углового поворота подпружиненная однопроходная пробка со щелевым отверстием, имеющая шейку с профильным концом под торцовый ключ, закрепленная от выхода наружу кольцевой гайкой и шайбой с зубом, входящим в паз пробки, чтобы в исходном и рабочем положении долота щелевое отверстие пробки совпадало с осевым отверстием переводника, в устье которого со стороны ниппельной полости установлен обратный клапан.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан вертикальный разрез устройства для принудительной промывки и смазки опор долота.

Позиции на чертеже обозначают: 1 - переводник; 2 - муфтовая полость; 3 - ниппельная полость; 4 - продольные периферийные отверстия; 5 - осевое отверстие; 6 - диаметральное глухое отверстие; 7 - проточка; 8 - втулка; 9, 10 - боковые окна; 11 - шарошечное долото; 12 - каналы для продувки и смазки опор; 13 - центральный продувочный насадок; 14 - трубка; 15 - подпружиненная пробка; 16 - пружина пробки; 17 - кольцевая гайка; 18 - шайба; 19 - профильный зуб; 20 - щелевое отверстие; 21 - обратный клапан.

Устройство для принудительной промывки и смазки опор долота содержит: переводник 1 с муфтовой 2 и ниппельной 3 полостями, разделенными перегородкой в средней части, сообщающимися между собой продольными периферийными 4 и осевым 5 отверстиями, диаметральное глухое отверстие 6, выполненное перпендикулярно к продольной оси переводника 1, в котором образована проточка 7, совпадающая с периферийными продольными отверстиями 4, и расположены втулка 8 с боковыми окнами 9 и 10, выходящими в полость осевого отверстия 5, шарошечное долото 11, соединенное с муфтой переводника 7, имеющее каналы 12 в лапах для продувки и смазки опор, центральное отверстие и центральный продувочный насадок 13, с закрепленной в нем трубкой 14, свободный конец которой выходит в муфтовую полость 2 и установлен в осевом отверстии 5, внутри втулки 8 установлена с возможностью углового поворота подпружиненная однопроходная пробка 15 с профильной шейкой под торцевой ключ, закрепленная от выхода наружу кольцевой гайкой 17 и шайбой 18 с зубом 19, входящим в паз пробки 15, чтобы в исходном рабочем положении долота 11 щелевое отверстие 20 пробки 15 совпадало с осевым отверстием 4 переводника 1, в устье которого со стороны ниппельной полости 3 установлен обратный клапан 21.

Предлагаемое устройство для принудительной промывки и смазки опор долота работает следующим образом.

Перед началом бурения скважины новым шарошечным долотом 11 с наличием заводской смазки в опорах шарошек, его соединяют с переводником 1 и в буровой став (не показан) нагнетают продувочно-промывочный агент, который поступает в ниппельную полость 3, из нее по периферийным продольным отверстиям 4 он идет в муфтовую полость 2, полость ниппеля шарошечного долота, а из нее через каналы 12 поступает на продувку опор шарошек. Кроме этого, из ниппельной полости 3 через боковые окна клапана 21 продувочно-промывочный агент поступает под стакан клапана 21, поднимает его вверх, открывает проход в осевое отверстие 5 и идет через окна 9 и 10, щелевое отверстие 20 пробки 15, трубку 14 и насадок 13 в забой скважины на вынос разрушенной породы. Это рабочий режим очистки забоя при бурении.

После того как скважину пробурят и поднимут долото на поверхность, выключают продувку скважины, переезжают на новую точку бурения другой скважины.

Торцевой ключ надевают на профильный конец шейки пробки 15, смещают ее к центру переводника 1, сжимая пружину 16 до тех пор, пока зуб 19 шайбы 18 не выйдет из паза пробки 15, затем ее поворачивают на 90° в любую сторону, при этом осевое отверстие 5 будет перекрыто пробкой 15 и проход продувочно-промывочного агента через насадок 13 будет невозможен.

Выполнив эти операции, включают подачу продувочно-промывочного агента в буровой став. Теперь, поступая в ниппельную полость 3, продувочно-промывочный агент через продольные периферийные отверстия 4 идет в ниппель долота 11, а из него по продувочным каналам 12 под повышенным давлением устремляется в полости опор шарошек, интенсивно продувая и очищая их от шлама и частиц породы. Для усиления очистки опор в поток продувки добавляют увеличенное количество жидкости. После обильной промывки подачу жидкости в опоры прекращают, а в поток продувки подают минеральное масло или иной смазочный агент и подшипники опор смазывают.

Закончив операции промывки и смазки, прекращают подачу продувочно-промывочного агента, окончательно устанавливают станок на новой точке бурения и начинают проходку скважины с совершенно чистыми и хорошо смазанными опорами.

Нами установлено при проведении натурных экспериментов, что принудительная промывка и смазка опор увеличивает проходку долот до износа как минимум в 1,8-2 раза.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройству для принудительной промывки и смазки опор долота, и предназначено для бурения скважин в горной промышленности шарошечными долотами с центральной продувкой и очисткой забоя воздушно-водяной смесью. Устройство содержит переводник с муфтовой и ниппельной полостями, разделенными перегородкой в средней части, сообщающиеся между собой продольными периферийными и осевым отверстиями, диаметральное глухое отверстие, выполненное перпендикулярно к продольной оси переводника, в котором образована проточка, совпадающая с периферийными продольными отверстиями, и расположена втулка с боковыми окнами, выходящими в полость осевого отверстия, шарошечное долото, соединенное с муфтой переводника, имеющее каналы в лапах для продувки и смазки опор и центральный продувочный насадок с закрепленной в нем трубкой, свободный конец которой выходит в муфтовую полость и установлен в осевом отверстии. Внутри втулки установлена с возможностью углового поворота подпружиненная однопроходная пробка со щелевым отверстием, имеющая шейку с профильным концом, закрепленная кольцевой гайкой и шайбой с зубом, входящим в паз пробки, чтобы щелевое отверстие её совпадало с осевым отверстием переводника. Упрощается конструкция устройства и повышается надежность его в работе. 1 ил.

Устройство для принудительной промывки и смазки опор долота, содержащее переводник с муфтовой и ниппельной полостями, разделенными перегородкой в средней части, сообщающиеся между собой продольными периферийными и осевым отверстиями, диаметральное глухое отверстие, выполненное перпендикулярно к продольной оси переводника, в котором образована проточка, совпадающая с периферийными продольными отверстиями, и расположена втулка с боковыми окнами, выходящими в полость осевого отверстия, шарошечное долото, соединенное с муфтой переводника, имеющее каналы в лапах для продувки и смазки опор и центральный продувочный насадок с закрепленной в нем трубкой, свободный конец которой выходит в муфтовую полость и установлен в осевом отверстии, отличающееся тем, что внутри втулки установлена с возможностью углового поворота подпружиненная однопроходная пробка с щелевым отверстием, имеющая шейку с профильным концом, закрепленная кольцевой гайкой и шайбой с зубом, входящим в паз пробки, чтобы щелевое отверстие её совпадало с осевым отверстием переводника.