БУРОВОЕ ЛОПАСТНОЕ ДОЛОТО Российский патент 2008 года по МПК E21B10/42 

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано при бурении скважин различного назначения в мягких горных породах со вслед идущей обсадкой.

Известно буровое лопастное долото, состоящее из корпуса и радиально расположенных лопастей. Передняя грань и калибрующая поверхность лопастей армированы твердым сплавом (RU, №2225492, кл. E21B 10/42, опубл. 2004).

Недостатками этого долота являются сложность конструкции и ненадежность его работы, которая зависит от согласованной работы многих конструктивных элементов.

Наиболее близким по технической сути и ожидаемому результату является лопастное долото, состоящее из корпуса, армированных плоских лопастей и крепежных элементов (RU, №2082869, кл. E21B 10/42, опубл. 1997).

Недостатком данного долота является невозможность бурения скважин в мягких горных породах, не требующих создания значительных осевых усилий для разрушения, сложность конструкции и значительная материалоемкость.

Технический эффект, который ожидается от использования изобретения, заключается в обеспечении возможности проходки скважин в мягких горных породах со вслед идущей обсадкой.

Указанный технический эффект достигается тем, что в буровом лопастном долоте, состоящем из корпуса, армированных плоских лопастей и крепежных элементов, на боковой поверхности корпуса выполнены глухие пазы различной длины, в которых установлены плоские лопасти с возможностью складывания, при этом лопасти выполнены съемными и имеют сквозные продольные пазы различной величины и крепежные элементы, установленные на различных уровнях относительно торца долота в его рабочем положении, а на периферии корпуса выполнены выступы с горизонтальными отверстиями, в которых размещены фиксаторы, причем один из выступов расположен выше уровня другого на величину, равную величине превышения длины одного паза над другим.

А также тем, что одна из лопастей по высоте меньше другой, и тем что в лопастях выполнены горизонтальные отверстия, соосные горизонтальным отверстиям в выступах корпуса, и тем, что удлиненный сквозной продольный паз выполнен с осью, параллельной оси долота, и расположен на большей лопасти, а укороченный сквозной продольный паз выполнен с осью под углом к оси долота и расположен на меньшей лопасти, а также тем, что торцы хвостовиков лопастей выполнены ступенчатой формы, внутренняя часть которых в рабочем положении находится в контакте с дном глухих пазов на боковой поверхности корпуса, а периферийная часть контактирует с выступами корпуса долота, выступая за пределы корпуса на величину, равную толщине стенки обсадной трубы и зазору между корпусом долота и внутренней стенкой обсадной трубы.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено лопастное долото со складывающимися сменными лопастями в рабочем положении, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 - лопастное долото в транспортном положении и на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3.

Буровое лопастное долото состоит из корпуса 1 (см. фиг.1 и 2), на боковой поверхности которого выполнены глухой укороченный паз 2 и глухой удлиненный паз 3. В указанных пазах размещены плоская большая лопасть 4 и плоская малая лопасть 5, выполненные различными по длине и армированные твердосплавным калибровочным 6 и основным рабочим 7 вооружением. Глухой укороченный паз 2 и глухой удлиненный паз 3 имеют различную длину относительно нижнего торца корпуса 1. Корпус 1 на периферии имеет выступ 8 и выступ 9, в которых выполнены горизонтальные отверстия 10 для размещения в них фиксаторов 11 из легко разрушаемого материала.

Торец выступа 9 выше торца выступа 8 на величину, равную разнице длин между глухим укороченным пазом 2 и глухим удлиненным пазом 3. Плоская большая лопасть 4 и плоская малая лопасть 5 имеют ступенчатые верхние торцы, внутренние части которых в рабочем положении упираются в донышки глухого укороченного паза 2 и глухого удлиненного паза 3, а периферийные части - в выступы 8 и 9. Во внутренних частях ступенчатых торцев плоской большой лопасти 4 и плоской малой лопасти 5 имеются отверстия 16 и 17, соосные отверстиям 10 в выступах 8 и 9 корпуса 1 лопастного долота, в которых размещаются фиксаторы 11.

В плоской большой лопасти 4 выполнен продольный удлиненный сквозной паз 13, а в плоской малой лопасти 5 - продольный укороченный сквозной паз 12. Ось укороченного сквозного продольного паза 12 расположена под углом к оси долота, а ось удлиненного сквозного продольного паза 13 параллельна оси долота. В сквозных продольных пазах 12 и 13 по скользящей посадке размещены ограничители 14 и 15 в виде болтов с гайками, препятствующие выпадению лопастей 4 и 5 из глухих пазов 2 и 3 в транспортном положении лопастного долота (см. фиг.3 и 4), обеспечивая возможность опускания лопастей 4 и 5 с одновременным смещением их к центру лопастного долота. Последнее возможно благодаря особой конфигурации плоской большой лопасти 4 и плоской малой лопасти 5 и расположению оси укороченного сквозного продольного паза 12 под углом к оси лопастного долота.

В корпусе 1 лопастного долота имеются сквозные отверстия 18 и 19, в которых монтируются ограничители 14 и 15, а также профрезерованы врезки 20, обеспечивающие возможность снятия ограничителей 14 и 15 при замене изношенных лопастей 4 и 5 на новые.

Лопастное долото работает следующим образом. На поверхности непосредственно на месте сооружения буронабивной сваи собирают буровой снаряд, состоящий из бурильной штанги с нижним переходником (на фиг.1 не показаны), на которую надевают обсадную трубу 21. Затем к нижнему переходнику подсоединяют лопастное долото со складывающимися сменными плоской большой лопастью 4 и плоской малой лопастью 5, находящееся в рабочем положении, т.е. в положении, когда лопасти выступают за пределы диаметра обсадной трубы 21, обеспечивая номинальный диаметр скважины 22. Лопастное долото располагается ниже торца обсадной трубы 21 на 15-20 см. При этом плоская большая лопасть 4 и плоская малая лопасть 5 удерживаются в рабочем положении фиксаторами 11 из легко разрушаемого материала (например, алюминиевая проволока малого сечения), а ограничители 14 и 15 находятся в крайнем нижнем положении относительно укороченного сквозного продольного паза 12 и удлиненного сквозного продольного паза 13.

После сборки бурового снаряда начинают процесс бурения скважины 22. Дойдя до проектной глубины скважины 22, на поверхности одним из известных способов закрепляют обсадную трубу 21 и начинают поднимать буровой снаряд. Как только периферийная часть верхнего ступенчатого торца лопасти 4 упрется в нижний торец обсадной трубы 21, несколько увеличивают осевое усилие на лопастное долото и срезают фиксатор 11, удерживающий плоскую большую лопасть 4 в рабочем положении, и она под собственным весом опускается до упора ограничителя 15 в верхнюю часть удлиненного сквозного продольного паза 13. При дальнейшем подъеме бурового снаряда периферийная часть плоской малой лопасти 5 также упрется в нижний торец обсадной трубы 21, и фиксатор 11 срежется, освободив лопасть 5, которая опустится до упора ограничителя 14 в верхнюю часть укороченного сквозного продольного паза 12. Благодаря угловому смещению оси укороченного сквозного продольного паза 12 относительно оси долота лопасть 5 отклонится к центру лопастного долота, и оно примет транспортное положение внутри обсадной трубы 21. Таким образом, предлагаемое техническое решение лопастного долота имеет следующие преимущества перед известными:

1. Возможность бурения скважин со вслед идущей обсадкой в мягких горных породах.

2. Возможность использования нескольких сменных комплектов лопастей с одним корпусом долота.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к лопастным буровым долотам. Технический результат заключается в обеспечении возможности проходки скважин в мягких породах с одновременной обсадкой. Лопастное долото состоит из корпуса, армированных плоских лопастей и крепежных элементов. Особенностью предложенного лопастного долота является то, что на боковой поверхности корпуса выполнены глухие пазы различной длины, в которых установлены плоские лопасти с возможностью складывания. При этом лопасти выполнены съемными и имеют сквозные продольные пазы различной величины и крепежные элементы, установленные на различных уровнях относительно торца долота в его рабочем положении. На периферии корпуса выполнены выступы с горизонтальными отверстиями, в которых размещены фиксаторы, причем один из выступов расположен выше уровня другого на величину, равную величине превышения длины одного паза над другим. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Буровое лопастное долото, состоящее из корпуса, армированных плоских лопастей и крепежных элементов, отличающееся тем, что на боковой поверхности корпуса выполнены глухие пазы различной длины, в которых установлены плоские лопасти с возможностью складывания, при этом лопасти выполнены съемными и имеют сквозные продольные пазы различной величины и крепежные элементы, установленные на различных уровнях относительно торца долота в его рабочем положении, а на периферии корпуса выполнены выступы с горизонтальными отверстиями, в которых размещены фиксаторы, причем один из выступов расположен выше уровня другого на величину, равную величине превышения длины одного паза над другим.2. Лопастное долото по п.1, отличающееся тем, что одна из плоских лопастей по высоте меньше другой.3. Лопастное долото по п.1, отличающееся тем, что в плоских лопастях выполнены горизонтальные отверстия, соосные горизонтальным отверстиям в выступах корпуса.4. Лопастное долото по п.1, отличающееся тем, что удлиненный сквозной продольный паз выполнен с осью, параллельной оси долота, и расположен на большей плоской лопасти, а укороченный сквозной продольный паз выполнен с осью под углом к оси долота и расположен на меньшей плоской лопасти.5. Лопастное долото по п.1, отличающееся тем, что торцы хвостовиков плоских лопастей выполнены ступенчатой формы, внутренняя часть которых в рабочем положении находится в контакте с дном глухих пазов на боковой поверхности корпуса, а периферийная часть контактирует с выступами корпуса долота, выступая за пределы корпуса на величину, равную толщине стенки обсадной трубы и зазору между корпусом долота и внутренней стенкой обсадной трубы.