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

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, преимущественно гидромониторного типа, а именно к их промывочным узлам.

Известен промывочный узел бурового долота, включающий корпус с каналом для подачи очистного агента, гнездом под насадку и кольцевой канавкой, превышающей двойную толщину стопорного разрезного кольца, концы которого выполнены в виде соединения "шип - паз", и размещенное между дном гнезда и торцом насадки уплотнительное кольцо (см. авт. св. СССР №1148956, кл. Е 21 В 10/18, 1985).

Недостатком данного промывочного узла является недостаточная надежность в работе, связанная с возможностью размыва концевых участков стопорного кольца отраженным потоком промывочной жидкости и увеличением радиально сжимающих усилий, действующих на стопорное кольцо и выдавливающих его из гнезда из-за увеличенной толщины кольцевой канавки.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является промывочный узел бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и стопорное разрезное кольцо с буртом на верхнем торце, размещенное в кольцевой расточке гнезда (см. авт. св. СССР №1601310, кл. Е 21 В 10/18, опубликован в 1990 г.).

Данный промывочный узел имеет достаточно высокую надежность в работе за счет исключения выдавливания насадки из гнезда корпуса. К недостаткам его можно отнести сравнительно высокую сложность монтажа и демонтажа, т.к. для установки стопорного кольца необходимо деформировать уплотнительный элемент на величину бурта стопорного кольца. Другим недостатком известного устройства является его гидравлическое несовершенство, связанное с образованием свободной полости между торцом насадки и дном гнезда. При сильных перепадах давления в этой зоне это может привести к размыву размещенного в этой полости уплотнительного кольца и разгерметизации промывочного узла.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является упрощение монтажа и демонтажа промывочного устройства и повышение эффективности его работы за счет улучшения гидравлического совершенства.

Поставленная задача решается тем, что в промывочным узле бурового долота, содержащем корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и стопорное разрезное кольцо с выступами на верхнем торце, размещенное в кольцевой расточке гнезда, согласно изобретению насадка выполнена под выступы стопорного кольца с пазами, расположенными на ее нижнем торце и открытыми в сторону наружной поверхности, при этом, по меньшей мере, один из выступов стопорного кольца в рабочем положении жестко зафиксирован относительно корпуса и образует шлицевое соединение с насадкой, а другие выступы стопорного кольца имеют ширину, меньше ширины соответствующих пазов насадки, в которых они размещены при монтаже промывочного узла.

Решению поставленной задачи способствует и то, что стопорное кольцо жестко соединено с корпусом посредством резьбового штифта, установленного в совмещенных радиальных каналах, выполненных в корпусе и выступе стопорного разрезного кольца, при этом уплотнительное кольцо расположено в зоне пересечения боковых стенок и торца гнезда, а насадка выполнена с асимметричным напорным каналом.

Выполнение насадки с пазами на наружной поверхности обеспечивает легкость монтажа, т.к. при этом бурты стопорного кольца размещаются в этих пазах и исключают необходимость значительной деформации уплотнительного элемента для установки стопорного кольца в кольцевой расточке гнезда. Жесткое крепление стопорного кольца с корпусом предотвращает его сжатие и выдавливание из гнезда под действием осевого усилия, создаваемого перепадом давления в насадке. Использование для фиксации стопорного кольца резьбового штифта является наиболее простым и технологичным решением с одновременным обеспечением сменности всех элементов промывочного узла. Предложенная схема размещения уплотнительного элемента позволяет одновременно герметизировать зазоры между торцом насадки и дном гнезда, а также между наружной поверхностью насадки и боковыми стенками гнезда. При этом обеспечивается и осевое поджатие насадки к стопорному кольцу, что также способствует повышению надежности работы промывочного узла. Выполнение насадки с асимметричным напорным каналом позволяет направлять очистной агент в заданную зону, причем это может быть достигнуто только при размещении выступов стопорного кольца в пазах насадки и при жестком соединении стопорного кольца с корпусом.

На фиг.1 изображен общий вид промывочного узла, сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Промывочный узел содержит корпус 1 с каналом 2 для подачи очистного агента с гнездом 3 под насадку 4. На наружной поверхности насадки 4 со стороны ее нижнего торца выполнены пазы 5, а в гнезде 3 выполнена кольцевая расточка 6 под стопорное кольцо 7 с выступами 8 на верхнем торце. Количество буртов 8 и пазов 5 может быть различно, однако оптимальным вариантом является не более трех выступов, что позволяет достичь поставленной цели при максимальном упрощении конструкции промывочного узла. При этом один из выступ 8 образует с насадкой 4 шлицевое соединение, обеспечивающее передачу окружного усилия. С этой целью один из буртов 8 выполнен с размерами, соответствующими размерам одного из пазов 5 насадки 4. Другой же выступ 8 установлен с возможностью ограниченного окружного перемещения в другом пазу 5, имеющем большую ширину по сравнению с шириной бурта 8. В рабочем положении один из буртов 8 установлен в кольцевой расточке 6 гнезда 4 и охватывает наружную поверхность насадки 4, а другой размещен в пазу 5 насадки 4 и контактирует с его боковыми стенками. Верхний торец насадки 4 выполнен с конической фаской 9 под уплотнительный элемент 10, высота которого в рабочем положении должна быть меньше, чем в свободном состоянии. Уплотнительный элемент 10 размещают в зоне пересечения боковых стенок гнезда 3 и верхнего торца насадки 4. Корпус 1 и бурты 8 стопорного кольца выполнены с радиальными резьбовыми каналами соответственно 11 и 12 под резьбовой штифт 13, с помощью которого стопорное кольцо 7 фиксируется относительно корпуса 1. Наиболее эффективно использование данного промывочного узла с асимметричным напорным каналом 14. Такая насадка позволяет направлять очистной агент в заданную зону забоя и сохранять это положение в течение всего времени работы долота, что достигается благодаря жесткой фиксации насадки 4 относительно корпуса 1.

Монтаж узла осуществляется следующим образом. В гнезде 3 устанавливают насадку 4 с уплотнительным элементом 10. После этого совмещают бурты 8 стопорного кольца 7 с пазами 5 насадки 4, сжимают стопорное кольцо 7 и устанавливают его в кольцевой расточке 6 гнезда 4. При этом уплотнительный элемент 10 деформируется до контакта торца насадки 4 с дном гнезда 3 и тем самым исключает потери давления промывочной жидкости, которые имеют место в прототипе. Затем выступ 8 стопорного кольца 7, образующего шлицевое соединение с насадкой 4 и выполненного с радиальным пазом 12, совмещают с радиальным каналом 11 корпуса 1 и фиксируют относительно корпуса 1 резьбовым штифтом 13, направляя напорный канал 14 в определенную зону забоя. Демонтаж промывочного узла осуществляют в обратной последовательности.

Применение предложенного узла упрощает его монтаж и демонтаж благодаря исключению необходимости сжатия уплотнительного элемента на величину, соответствующую высоте буртов стопорного кольца, обеспечивает надежность фиксации насадки за счет предотвращения выдавливания стопорного кольца из кольцевой расточки гнезда и тем самым повышает эффективность работы долота в целом.

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Позволяет упростить монтаж и демонтаж узла и повысить надежность и эффективность работы всего долота. Промывочный узел содержит корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, стопорное разрезное кольцо с буртом на верхнем торце, размещенное в кольцевой расточке гнезда. Насадка выполнена с асимметричным напорным каналом и пазами на наружной поверхности под бурты стопорного кольца, которое жестко зафиксировано в рабочем положении относительно корпуса резьбовым штифтом, установленным в совмещенных радиальных каналах, выполненных в корпусе и выступе стопорного разрезного кольца. Один из пазов насадки имеет большую ширину, чем выступ стопорного кольца, а другой паз контактирует своими боковыми стенками с другим выступом, образуя шлицевое соединение. Уплотнительное кольцо промывочного узла расположено в зоне пересечения боковых стенок гнезда и верхнего торца насадки. 2 ил.

Промывочный узел бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и стопорное разрезное кольцо с выступами на верхнем торце, размещенное в кольцевой расточке гнезда, отличающийся тем, что насадка выполнена под выступы стопорного разрезного кольца с пазами, расположенными на ее нижнем торце и открытыми в сторону наружной поверхности, при этом, по меньшей мере, один из выступов стопорного разрезного кольца в рабочем положении жестко зафиксирован относительно корпуса и образует шлицевое соединение с насадкой, а другие выступы стопорного разрезного кольца имеют ширину, меньшую ширины соответствующих пазов насадки, в которых они размещены при монтаже промывочного узла, при этом стопорное разрезное кольцо жестко соединено с корпусом посредством резьбового штифта, установленного в совмещенных радиальных каналах, выполненных в корпусе и выступе стопорного разрезного кольца, уплотнительное кольцо расположено в зоне пересечения боковых стенок и торца гнезда, а насадка выполнена с асимметричным напорным каналом.