ШАРОШЕЧНЫЙ КАЛИБРАТОР Российский патент 2008 года по МПК E21B10/30 E21B7/28 

Описание патента на изобретение RU2318976C1

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам, предназначенным для сохранения диаметра скважин в процессе всего времени работы породоразрушающего инструмента.

Известен шарошечный расширитель, содержащий полый корпус и установленные на нем посредством эксцентричных втулок цилиндрические шарошки (см. авт.св. №588334, кл. Е21В 10/30, 1975 г.).

Недостатком этого расширителя является сравнительно быстрый износ фиксирующих втулок, что приводит к провороту шарошек совместно с втулками и нарушению схемы их установки. Это значительно снижает эффективность работы расширителя.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является шарошечный калибратор, содержащий полый корпус с эксцентричными участками, на которых посредством эксцентричных втулок, жестко закрепленных с корпусом посредством шпонок, установлены шарошки, смещенные в плане одна относительно другой (см. авт.св. СССР №1355684, кл. Е21В 10/30, 1985 г.).

К недостаткам данного калибратора следует отнести сложность конструкции, малый ресурс в работе. Сложность конструкции связана с эксцентричной формой шарошек, что требует большой точности при изготовлении. Малый ресурс работы калибратора связан невозможностью полного использования вооружения шарошек и ослаблением их со стороны, противоположной эксцентриситету, что в условиях знакопеременных нагрузок часто приводит к сколу корпуса шарошек. Все это в целом снижает эффективность работы калибратора.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы калибратора при одновременном упрощении технологии его изготовления.

Для достижения указанного технического результата в шарошечном калибраторе, содержащем полый корпус с эксцентричными участками, на которых посредством эксцентричных втулок, жестко закрепленных с корпусом посредством шпонок, установлены шарошки, смещенные в плане одна относительно другой, согласно изобретению шарошки выполнены с одинаковой толщиной стенок в любом диаметральном сечении, а внутренняя поверхность втулки или контактирующая с ней наружная поверхность корпуса выполнена с несколькими дополнительными продольными пазами под шпонки, при этом угол между крайними пазами определяется по формуле:

α=360·δ/(Евк),

где: δ - величина допустимого износа вооружения шарошки;

Ев и Eк - соответственно эксцентриситет втулки и корпуса.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что один из крайних пазов под шпонку на контактирующих поверхностях корпуса или втулки выполнен в плоскости максимального эксцентриситета.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид калибратора в продольном разрезе; на фиг.2 - сечение 1-1 на фиг.1.

Калибратор содержит полый корпус 1 с тремя эксцентричными участками 7, смещенными в плане один относительно другого на 120°. На этих участках 7 установлены эксцентричные втулки 6 с буртами 4. Втулки 6 жестко соединены с корпусом 1 посредством шпонок 9. На втулках 6 с возможностью вращения относительно них установлены шарошки 2 с породоразрушающими элементами, например твердосплавными зубками 12. Шарошки 2 в любом диаметральном сечении по всей окружности имеют одинаковую толщину, что определяет их равнопрочность и исключает возможность появления концентраторов напряжений. В то же время толщина стенки шарошки 2 на разных уровнях может быть разной, например, в случае выполнения шарошек 2 конической формы. Для регулировки диаметра калибратора по мере износа породоразрушающих элементов шарошек 2 на контактирующей поверхности корпуса 1 или втулки 6 выполнено дополнительно несколько пазов 8 под шпонку 9, при этом один из крайних пазов 8 расположен в плоскости максимального эксцентриситета корпуса 1 или втулки 6. С одной стороны, это минимально снижает прочность корпуса 1 или втулки 6, а с другой стороны, - это обеспечивает получение калибратором максимального диаметра, что позволяет полностью использовать ресурс его вооружения. При этом на элементе (корпусе 1 или втулке 6) с одним пазом последний располагают в плоскости максимального эксцентриситета. Количество дополнительных пазов 8 определяется ресурсом работы породоразрушающего инструмента (долота или коронки) или рейсовой проходкой (в случае бурения с отбором керна). Чем больше разница между ресурсом работы калибратора и породоразрушающего инструмента, тем больше дополнительных пазов 8 выполняется на контактирующих поверхностях корпуса 1 или втулки 6. Предпочтительно дополнительные пазы 8 выполнять на одном из элементов - на корпусе 1 или втулке 6. При этом угол между крайними пазами 8 связан с эксцентриситетом корпуса 1 и втулок 6 следующей зависимостью:

α=360·δ/(Евк),

где: δ - величина допустимого износа вооружения шарошки;

Ев и Ек - соответственно эксцентриситет втулки и корпуса.

Как видно из приведенной формулы, величина угла α зависит как от величины допустимого износа вооружения, что в свою очередь определяется физико-механическими свойствами разбуриваемых пород, так и от конструктивных параметров, а именно от эксцентриситетов корпуса и шарошки.

Монтаж калибратора осуществляется следующим образом. Шарошки 2 устанавливают на втулки 6, которые посредством шпонок 9 крепят на корпусе 1. При этом в исходном положении шарошки 2 устанавливают с угловым смещением в плане одной относительно другой и в плоскости нулевого эксцентриситета относительно корпуса 1. Последнее достигается тем, что утолщение стенки корпуса 1 и эксцентричных втулок ориентируют в противоположные стороны. При износе вооружения шарошек 2 по диаметру восстановление диаметра калибратора достигается путем поворота втулок 6 относительно эксцентричных участков 7 корпуса 1. Нижняя втулка 6 монтируется на уступе корпуса 1 через торцевое кольцо 10, а верхняя втулка 3 с торцом переходника 9, служащего для соединения калибратора с буровым валом. От осевого смещения шарошки 2 фиксируются буртами 4 втулок 6.

В процессе бурения шарошки 7 калибратора обрабатывают стенки скважины, препятствуя уменьшению ее диаметра. По мере износа породоразрушающих элементов 12 шарошек 2 после каждого подъема осуществляется перестановка шарошек 2 в плане путем перестановки шпонок 9 в сторону максимального эксцентриситета. При установке шпонки 9 в совмещенных пазах 8, расположенных в плоскости максимального эксцентриситета, породоразрушающий инструмент отрабатывается заданное время, после чего он вместе с калибратором поднимается на поверхность и у калибратора заменяются шарошки 2 на новые.

Применение данного калибратора позволяет максимально использовать ресурс его шарошек 2 и тем самым повысить эффективность работы устройства в целом.

Похожие патенты RU2318976C1

название год авторы номер документа
ШАРОШЕЧНЫЙ КАЛИБРАТОР 2006
  • Панин Николай Митрофанович
  • Ясашин Виталий Анатольевич
  • Сериков Дмитрий Юрьевич
RU2330152C1
ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ 2006
  • Смирнов Вячеслав Геннадьевич
  • Кремлев Виталий Игоревич
  • Смирнов Игорь Вячеславович
  • Панин Николай Митрофанович
RU2306401C1
БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО 2009
  • Панин Николай Митрофанович
  • Смирнов Игорь Вячеславович
  • Смирнов Вячеслав Геннадьевич
  • Сорокин Владимир Федорович
RU2387787C1
БУРОВОЕ ДИСКОВОЕ ДОЛОТО 2007
  • Панин Николай Митрофанович
  • Розин Михаил Матвеевич
  • Сорокин Владимир Федорович
  • Смирнов Игорь Вячеславович
  • Смирнов Вячеслав Геннадьевич
RU2337229C1
ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА (ВАРИАНТЫ) 2008
  • Панин Николай Митрофанович
  • Ясашин Виталий Анатольевич
  • Сериков Дмитрий Юрьевич
  • Смирнов Вячеслав Геннадьевич
  • Смирнов Игорь Вячеславович
RU2374419C1
ОПОРА БУРОВОГО ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА (ВАРИАНТЫ) 2007
  • Панин Николай Митрофанович
  • Ясашин Виталий Анатольевич
  • Сериков Дмитрий Юрьевич
RU2338864C1
БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО 2009
  • Смирнов Вячеслав Геннадьевич
  • Смирнов Игорь Вячеславович
  • Кремилев Виталий Игоревич
  • Панин Николай Митрофанович
RU2395665C1
ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА 2017
  • Панин Николай Митрофанович
RU2660845C1
БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО 2013
  • Сериков Дмитрий Юрьевич
  • Ясашин Виталий Анатольевич
  • Панин Николай Митрофанович
RU2522608C1
ОПОРА БУРОВОГО ШАРОШЕЧНОГО ИНСТРУМЕНТА 2007
  • Богомолов Родион Михайлович
  • Кремлев Виталий Игоревич
  • Панин Николай Митрофанович
RU2342512C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 318 976 C1

Реферат патента 2008 года ШАРОШЕЧНЫЙ КАЛИБРАТОР

Изобретение относится к буровым устройствам, предназначенным для сохранения диаметра скважин в процессе всего времени работы породоразрушающего инструмента. Предложенный калибратор содержит полый корпус с эксцентричными участками, на которых посредством эксцентричных втулок установлены шарошки с породоразрушающими элементами, смещенные в плане одна относительно другой. Втулки закреплены на корпусе шпонками. Особенностью калибратора является то, что все его шарошки выполнены с одинаковой толщиной стенок в любом сечении, а внутренняя поверхность втулки или контактирующая с ней наружная поверхность корпуса выполнена с несколькими дополнительными продольными пазами под шпонки, при этом угол между крайними пазами определяется по формуле α=360·δ/(Евк), где: δ - величина допустимого износа вооружения шарошки; Ев и Ек - соответственно эксцентриситет втулки и корпуса. При этом один из крайних пазов под шпонку на контактирующих поверхностях корпуса или втулки выполнен в плоскости максимального эксцентриситета. Такое выполнение калибратора позволяет максимально использовать ресурс работы вооружения шарошек и тем самым повысить эффективность работы калибратора в целом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 318 976 C1

1. Шарошечный калибратор, содержащий полый корпус с эксцентричными участками, на которых посредством эксцентричных втулок, жестко закрепленных с корпусом посредством шпонок, установлены шарошки, смещенные в плане одна относительно другой, отличающийся тем, что шарошки выполнены с одинаковой толщиной стенок в любом диаметральном сечении, а внутренняя поверхность втулки или контактирующая с ней наружная поверхность корпуса выполнена с несколькими дополнительными продольными пазами под шпонки, при этом угол между крайними пазами определяется по формуле

α=360·δ/(Евк),

где δ - величина допустимого износа вооружения шарошки;

Ев и Ек - соответственно эксцентриситет втулки и корпуса.

2. Шарошечный калибратор по п.1, отличающийся тем, что один из крайних пазов под шпонку на контактирующих поверхностях корпуса или втулки выполнен в плоскости максимального эксцентриситета.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2318976C1

Калибратор шарошечный 1985
  • Смирнов Вячеслав Геннадиевич
SU1355684A1
Шарошечный калибратор 1985
  • Смирнов Игорь Вячеславович
SU1328470A1
Шарошечный калибратор 1985
  • Смирнов Вячеслав Геннадиевич
SU1314003A1
Шарошечный калибратор 1983
  • Гуткин Ефим Самуилович
  • Устюгов Егор Васильевич
  • Артемов Павел Петрович
  • Глухов Анатолий Николаевич
SU1138475A1
Шарошечный калибратор 1989
  • Смирнов Игорь Вячеславович
SU1717785A1
Шарошечный калибратор 1987
  • Абдумажитов Абдухамид Абдумажитович
  • Черкасов Владимир Иванович
  • Бреус Станислав Алексеевич
  • Сидоров Леонид Васильевич
SU1441053A1
Шарошечный калибратор 1990
  • Мельничук Игорь Павлович
  • Пинчук Николай Петрович
  • Плюснин Анатолий Аркадьевич
  • Панин Николай Митрофанович
  • Смирнов Вячеслав Геннадьевич
  • Думкин Лев Николаевич
  • Перетяка Павел Владимирович
SU1819971A1
Шарошечный расширитель 1974
  • Савельев Вячеслав Николаевич
SU632822A1

RU 2 318 976 C1

Авторы

Смирнов Вячеслав Геннадьевич

Смирнов Игорь Вячеславович

Кремлев Виталий Игоревич

Панин Николай Митрофанович

Даты

2008-03-10Публикация

2006-09-06Подача