ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА Российский патент 2007 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот.

Известна опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников скольжения и качения, один из которых - замковый, установлена шарошка с рабочими элементами (см. справочник « Буровые долота». Палий П.А. и Корнеев К.Е., М.: Недра, 1971 г., с.175, рис.VI.29).

К недостаткам данной опоры следует отнести быстрый выход ее из строя. Особо это сильно сказывается при использовании долот для разбуривания твердых и крепких пород, эффективность работы которых определяется величиной осевой нагрузки.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником, и узел сбора шлама, расположенный на ненагруженной поверхности цапфы (см. авт. св. СССР №1484899, кл. Е21В 10/22, 1989).

В данной опоре благодаря использованию узла для сбора шлама создаются более благоприятные условия для ее работы, повышающие срок службы опоры. Однако известная конструкция опоры не исключает попадание шлама в зону нагруженной части опоры, а только частично уменьшает эту вероятность. Особенно это относится к металлическому шламу, который прилипает к опорной поверхности шарошки и вместе с ней переносится в зону контакта шарошки с цапфой. Этот недостаток будет постоянно увеличиваться с износом защитной пластины, а также по мере попадания шлама в полость, где размещается упругий элемент, поджимающий защитную пластину к шарошке. В последнем случае упругий элемент теряет свои свойства и между защитной пластиной и опорной поверхностью шарошки образуется зазор, через который шлам свободно проходит в нагруженную зону опоры. Все это снижает работоспособность опоры, а следовательно, и долота в целом.

В соответствии с изложенным технической задачей изобретения является повышение стойкости опоры путем исключения попадания шлама в нагруженную часть опоры, особенно металлического шлама, наиболее агрессивного с точки зрения износа опоры.

Поставленная техническая задача решается тем, что опора шарошечного долота, содержащая цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником, и узел сбора шлама, расположенный на ненагруженной поверхности цапфы, согласно изобретению узел для сбора шлама выполнен в виде выемки, на дне которой размещен постоянный магнит, при этом угол между боковой стенкой выемки, ближайшей к нагруженной поверхности цапфы со стороны набегающей шарошки, и наружной поверхностью 8 постоянного магнита 5 не более 90°.

Такое выполнение опоры позволяет исключить попадания как металлического, так и породного шлама в нагруженную зону опоры долота и тем самым повысить ее стойкость.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид опоры долота в разрезе; фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 и фиг.3 - вариант выполнения выемки.

Опора бурового шарошечного долота включает цапфу 1, закрепленную на цапфе 1 посредством замкового подшипника 2 шарошку 3 и узел для сбора шлама. Последний выполнен в виде выемки 4, расположенной на ненагруженной поверхности цапфы 1 и размещенного на ее дне постоянного магнита 5. Выемка 4 выполнена с углом α между ее боковой стенкой 7, ближайшей к нагруженной поверхности цапфы 1 со стороны набегающей шарошки 3, и наружной поверхностью 8 постоянного магнита 5, не более 90° (фиг.2 и 3).

Опора долота работает следующим образом. В процессе работы на забое скважины опорные поверхности цапфы 1 и шарошки 3 изнашиваются. При этом под действием реакции забоя шарошка 3 постоянно отжимается вверх. Вследствие этого между шарошкой 3 и цапфой 1 образуется зазор, через который в опору попадает шлам, который под действием вращающейся шарошки стремится попасть в нагруженную часть 6 опоры. Выемка 4, расположенная на ненагруженной части опоры, и постоянный магнит 5, расположенный на дне выемки 4, предохраняют опору от шлама в нагруженную ее часть 6. При этом постоянный магнит притягивает металлические частицы, образующиеся в результате выкрашивания опорных поверхностей опоры, и прочно удерживает их. При этом постоянный магнит 5 притягивает и частицы металлического шлама, находящиеся на внутренней поверхности шарошки 3. Частицы породного шлама скапливаются на дне выемки 4 и надежно удерживаются там благодаря выполнению выемки 4 с углом α между ее боковой стенкой 7, ближайшей к нагруженной поверхности цапфы 1 со стороны набегающей шарошки 3, и наружной поверхностью 8 постоянного магнита 5, не более 90°. При таком выполнении выемки 4 со стороны нагруженной части опоры образуется карман, надежно удерживающий шлам, накопившийся в процессе работы. Причем, чем меньше угол α, тем надежнее удерживается шлам. Боковая стенка 7 выемки 4 должна располагаться на границе между нагруженной и ненагруженной частями опоры со стороны набегающей шарошки 3 (фиг.3). В этом случае обеспечивается сбор шлама со всей поверхности опоры. В некоторых случаях, например, при разбуривании малоабразивных пород выемка 4 может располагаться и в верхней части цапфы 1 (фиг.2) для упрощения технологии изготовления опоры.

Все это позволяет повысить стойкость опоры путем исключения попадания шлама в нагруженную часть опоры, особенно металлического шлама, наиболее агрессивного с точки зрения износа опоры, и тем самым улучшить технико-экономические показатели буровых работ в первую очередь за счет применения форсированных режимов бурения.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот. Позволяет повысить стойкость опоры путем исключения попадания шлама в нагруженную часть опоры и тем самым улучшить технико-экономические показатели буровых работ. Опора содержит цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником, и узел сбора шлама, расположенный на ненагруженной поверхности цапфы. Узел для сбора шлама выполнен в виде выемки, на дне которой размещен постоянный магнит. Угол между боковой стенкой выемки, ближайшей к нагруженной поверхности цапфы со стороны набегающей шарошки, и наружной поверхностью постоянного магнита не более 90°. 3 ил.

Опора шарошечного долота, содержащая цапфу, шарошку, закрепленную на цапфе замковым подшипником, и узел сбора шлама, расположенный на ненагруженной поверхности цапфы, отличающаяся тем, что узел для сбора шлама выполнен в виде выемки, на дне которой размещен постоянный магнит, при этом угол между боковой стенкой выемки, ближайшей к нагруженной поверхности цапфы со стороны набегающей шарошки, и наружной поверхностью постоянного магнита, не более 90°.