ПРОМЫВОЧНЫЙ УЗЕЛ БУРОВОГО ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА Российский патент 2006 года по МПК E21B10/18 

Известен промывочный узел бурового шарошечного долота, содержащий коноидальную насадку с уплотнительным элементом, закрепленные в канале корпуса бурового долота посредством стопорного пружинного кольца (см. справочник "Буровой инструмент", Масленников И.К. - М.: Недра, 1989 г., с.27).

К недостаткам данного промывочного узла следует отнести малую надежность, связанную с возможностью выдавливания промывочного узла из гнезда канала под действием перепада давления на насадке. Наиболее часто это наблюдается при бурении шарошечными долотами, работа которых сопровождается сильной вибрацией, особенно при бурении по твердым и крепким трещиноватым породам.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является промывочный узел бурового шарошечного долота, содержащий насадку со ступенчатой наружной поверхностью и уплотнительный элемент, закрепленные в гнезде канала корпуса долота посредством стопора, установленного на ступени меньшего диаметра насадки (см. патент США №5494122, кл. 175-340, 1996 г.).

Недостатками данного промывочного узла являются сложность конструкции, высокая стоимость и ограниченная область применения.

Сложность конструкции и связанная с ним высокая стоимость обусловлены использованием в качестве стопора резьбовой втулки и необходимостью проведения сварочных работ для крепления элементов промывочного узла с корпусом долота. Ограниченность же области применения связана с возможностью использования подобных промывочных узлов только в долотах большого диаметра, предназначенных для бурения по мягким и средней твердости породам, разрушение которых не связано с сильной вибрацией бурового инструмента. Наличие же сильной вибрации в процессе работы долота может привести к развинчиванию резьбовой втулки с оставлением всех элементов промывочного узла на забое скважины.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является упрощение конструкции, снижение стоимости и расширение области применения предложенного промывочного узла.

Поставленная техническая задача решается тем, что в промывочном узле бурового шарошечного долота, содержащем насадку со ступенчатой наружной поверхностью и уплотнительный элемент, закрепленные в гнезде канала корпуса долота посредством стопора, установленного на ступени меньшего диаметра насадки, согласно изобретению стопор выполнен в виде разрезного пружинного кольца, а боковые стенки промывочного канала с ответной кольцевой расточкой, при этом внутренний и наружный диаметры пружинного кольца в сомкнутом положении соответственно меньше наружного диаметра малой ступени насадки и больше диаметра гнезда, а высота насадки меньше высоты гнезда от верхнего торца кольцевой расточки до дна гнезда.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:

- промывочный узел снабжен защитной втулкой, установленной в канале над насадкой, при этом выходная часть защитной втулки расположена во входной полости насадки;

- канал промывочного узла выше насадки выполнен ступенчатой формы, при этом защитная втулка жестко соединена с боковыми стенками канала;

- защитная втулка установлена телескопически относительно канала и насадки.

Выполнение насадки ступенчатой формы и стопора с указанными параметрами позволяет создать замковое соединение, в котором насадка удерживается стопором, а сам стопор в рабочем положении блокируется от сжатия меньшей ступенью насадки. Использование защитной втулки позволяет улучшить гидродинамические показатели промывочного узла благодаря перекрытию зазора между дном гнезда и верхним торцом насадки. При этом жесткое крепление защитной втулки предпочтительно применять в долотах большого диаметра, когда втулка может быть расположена во входной части канала, как это имеет место в прототипе. Телескопическое же соединение защитной втулки с насадкой и каналом наиболее целесообразно использовать при наличии абразивного материала в промывочной жидкости. Такое соединение исключает зазор между контактирующими поверхностями защитной втулки и насадки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид промывочного узла в разрезе; фиг.2 - то же, с телескопически установленной защитной втулкой; фиг.3 - то же, с жестко закрепленной защитной втулкой.

Промывочный узел бурового шарошечного долота включает насадку 1 со ступенями меньшего и большого диаметра 2 и 3 соответственно, закрепленную посредством стопора в виде разрезного пружинного кольца 4, установленного на ступени 2 малого диаметра в кольцевой расточке 5 гнезда 6. Для герметизации насадки от промывочной жидкости, нагнетаемой через канал 7, на боковой поверхности гнезда 6 установлен уплотнительный элемент 8. Насадка 1, гнездо 6 и разрезное кольцо 4 имеют размеры, которые строго взаимосвязаны между собой. Так высота Н_н насадки 1 должна быть меньше высоты Н_г гнезда 6 от его дна до верхнего торца кольцевой проточки 5, а в крайнем нижнем положении насадки 1 внутренний и наружный диаметры разрезного кольца 4 в сомкнутом положении должны быть соответственно меньше наружного диаметра меньшей ступени 2 насадки 1 и больше диаметра гнезда 6. При таком соотношении размеров насадка 1 и пружинное разрезное кольцо 4 образуют в рабочем положении замковое соединение, когда насадка 1 надежно удерживается в кольцевой проточке 5 гнезда 6 разрезным кольцом 4, при этом само кольцо 4 блокируется от сжатия малой ступенью 2 насадки 1. В промывочном узле, представленном на фиг.1, между верхним торцом насадки 1 и дном гнезда 6 имеется зазор, который при высоких скоростях истечения жидкости может привести к размыву узла. С целью избежания подобных явлений промывочные узлы оснащаются защитной втулкой 9, располагаемой непосредственно над насадкой 1. При этом защитная втулка 9 крепится с боковой стенкой канала 7 жестко или же располагается относительно него с возможностью осевого перемещения. В обоих случаях целесообразно канал 7 выполнять ступенчатой формы с образованием уступа 10 для защитной втулки 9.

Монтаж промывочного узла осуществляется следующим образом. После установки уплотнительного элемента 8 в гнездо 6 до упора с его дном гнезда 6 вводят насадку 1, высота которой выбирается с таким расчетом, чтобы она не препятствовала установке стопорного кольца 4. После установки пружинного кольца 4 насадку 1 опускают, и промывочный узел занимает положение, показанное на фиг.1, 2 и 3. Для дополнительного повышения эффективности работы промывочного узла за счет улучшения его гидродинамических показателей используют защитную втулку 9 (см. фиг.2 и 3). Последняя может располагаться в канале 7 как неподвижно (фиг.3), так и с возможностью осевого перемещения (фиг.2), но в любом случае нижний торец ее должен находиться ниже верхнего торца насадки 1. При жестком креплении защитной втулки 1 основная часть перепада давления воспринимается корпусом долота, а при подвижном соединении - насадкой 1, но при этом обеспечивается надежная герметизация между насадкой и защитной втулкой 9. При использовании промывочных узлов с защитными втулками 9 монтаж их начинается с установки именно защитных втулок 9. После этого сборка промывочного узла продолжается, как и с промывочными узлами, без защитных втулок.

Изобретение относится к промывочным узлам шарошечных долот. Позволяет упростить конструкцию и снизить стоимость долота. Промывочный узел содержит насадку со ступенчатой наружной поверхностью и уплотнительный элемент, закрепленные в гнезде канала корпуса долота посредством стопора, установленного на ступени меньшего диаметра насадки. Стопор выполнен в виде разрезного пружинного кольца, а боковые стенки промывочного канала с ответной кольцевой расточкой. Внутренний и наружный диаметры пружинного кольца в сомкнутом положении соответственно меньше наружного диаметра малой ступени насадки и больше диаметра гнезда, а высота насадки меньше высоты гнезда от верхнего торца кольцевой расточки до дна гнезда. Промывочный узел снабжен защитной втулкой, выходная часть которой расположена во входной полости насадки. Защитная втулка может быть жестко соединена с корпусом или располагаться в канале с возможностью осевого перемещения. 3 ил.

Промывочный узел бурового шарошечного долота, содержащий насадку со ступенчатой наружной поверхностью и уплотнительный элемент, закрепленные в гнезде канала корпуса долота посредством стопора, установленного на ступени меньшего диаметра насадки, отличающийся тем, что он снабжен защитной втулкой, установленной в канале над насадкой, при этом выходная часть защитной втулки расположена во входной полости насадки, канал промывочного узла выше насадки выполнен ступенчатой формы, защитная втулка жестко соединена с боковыми стенками канала или установлена телескопически относительно канала и насадки, причем стопор выполнен в виде разрезного пружинного кольца, а боковые стенки промывочного канала с ответной кольцевой расточкой, при этом внутренний и наружный диаметры пружинного кольца в сомкнутом положении соответственно меньше наружного диаметра малой ступени насадки и больше диаметра гнезда, а высота насадки меньше высоты гнезда от верхнего торца кольцевой расточки до дна гнезда.