ПРОМЫВОЧНЫЙ УЗЕЛ БУРОВОГО ДОЛОТА Российский патент 2009 года по МПК E21B10/18 

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

Известен промывочный узел бурового долота, включающий корпус с опорным уступом, на котором установлена насадка с уплотнительным кольцом, и фиксатор, контактирующим с верхним торцом насадки (см. патент США № 3823789, кл. 175-340, 1974 г.).

Недостатком данного промывочного узла является недостаточная надежность в работе, связанная с малой надежностью герметизации. Кроме того, данный промывочный узел имеет сложную конструкцию, что повышает стоимость всего долота.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является промывочный узел бурового долота, содержащий полый корпус с опорным уступом на внутренней поверхности, размещенную на нем гидромониторную насадку с уплотнительным элементом, и контактирующей с верхним торцом насадки фиксатор в виде резьбовой втулки (см. патент РФ № 2096577, кл. Е21В 10/18, опубл. в 1997 г.).

Данный промывочный узел имеет более простую конструкцию по сравнению с аналогом и как следствие этого - более низкую стоимость. К недостаткам его можно отнести сравнительно высокую вероятность попадания промывочной жидкости между корпусом и насадкой через зазоры между контактирующими торцами фиксатора и насадки, а также между опорным уступом и нижним торцом насадки. Эти недостатки особо сильно проявляются в долотах большого диаметра, в которых используются насадки также большого диаметра. Попадание промывочной жидкости между насадкой и корпусом, особенно при наличии абразивных частиц в ней, неминуемо приведет к размыву корпуса и размещенного в этой полости уплотнительного кольца и как следствие этого - к резкому ухудшению гидродинамических показателей промывочного узла.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы промывочного узла за счет повышения надежности герметизации и улучшения его гидравлического совершенства.

Для достижения указанного технического результата промывочный узел бурового долота, содержащий полый корпус с коническим опорным уступом на внутренней поверхности, размещенную на нем гидромониторную насадку с уплотнительным элементом и контактирующий с верхним торцом насадки фиксатор в виде резьбовой втулки, согласно изобретению снабжен дополнительными уплотнительными элементами, расположенными выше и ниже основного уплотнительного элемента, при этом верхний уплотнительный элемент размещен в зоне контакта корпуса, насадки и резьбовой втулки, а нижний - между опорным уступом корпуса и насадкой со смещением относительно основного уплотнительного элемента в сторону оси насадки.

Решению поставленной задачи способствует то, что:

- нижний торец резьбовой втулки и корпус в зоне контакта с насадкой выполнены с коническими участками, образующими гнездо под верхний дополнительный уплотнительный элемент, при этом вершина конических участков обращена в сторону насадки;

- нижний торец насадки и опорный уступ корпуса выполнены с дополнительными ступенями, при этом нижний уплотнительный элемент установлен в кольцевой полости между дополнительными ступенями насадки и корпуса;

- конические участки корпуса, насадки и резьбовой втулки, образующие гнезда под уплотнительные элементы, выполнены с разными углами конусности, уменьшающимися от участков с большим диаметром к участкам с меньшим диаметром.

На фиг. 1 изображен общий вид промывочного узла в продольном сечении; на фиг. 2 и 3 - фрагменты соответственно корпуса и насадки в увеличенном масштабе.

Промывочный узел содержит полый корпус 1 с коническим опорным уступом 2 на внутренней поверхности, на котором установлена гидромониторная насадка 3 с уплотнительным элементом 4. Насадка 3 поджимается к корпусу 1 нижним торцом фиксатора, выполненного в виде резьбовой втулки 5. Корпус 1 выполнен с тремя коническими участками 6, 7 и 8 на внутренней поверхности, а насадка 4 с двумя коническими участками 9 и 10 на наружной поверхности, расположенными оппозитно по отношению к нижним коническим участкам 7 и 8 корпуса 1. Конические участки 7, 8 корпуса 1 и 9, 10 - насадки 3 в рабочем положении смещены один относительно другого по высоте и образуют гнезда под основной 4 и нижний дополнительный уплотнительный элемент 11. При этом гнездо под верхний уплотнительный элемент 12 образовано коническим участком 6 корпуса 1 и коническим участком 13 нижней части резьбовой втулки 5. Конические участки 6-8 корпуса и 9-10 насадки выполнены в форме обратного конуса, т.е. когда вершина конуса обращена в сторону насадки 3. При этом угол конусности конических участков 6-8 корпуса и конических участков 9-10 насадки 3 уменьшается от участков с большим диаметром к участкам с меньшем диаметром, т.е. наибольший угол конусности имеет участок под верхний дополнительный уплотнительный элемент 12, а наименьший участок - под нижний уплотнительный элемент 11. Благодаря такому выполнению конических участков обеспечиваются одинаковые условия работы всех уплотнительных элементов 4, 11 и 12. Объясняется это тем, что уплотнительные кольца имеют разную площадь контакта с корпусом 1, а усилие поджатия, действующее на них от резьбовой втулки 5 одинаково. Благодаря же изменению угла наклона конических участков можно обеспечить одинаковую удельную нагрузку на уплотнительные элементы 4, 11 и 12 и тем самым обеспечить их равностойкость. Верхний уплотнительный элемент 12 расположен в зоне контакта корпуса 1, насадки 3 и фиксатора в виде резьбовой втулки 5 в гнезде, образованном коническими участками 6 и 13 соответственно корпуса 1 и резьбовой втулки 5. Нижний уплотнительный элемент 11 расположен в гнезде, образованном коническими участками 8 и 10 соответственно корпуса 1 и насадки 3, и смещен относительно основного уплотнительного элемента 4 в сторону оси насадки 3.

Монтаж узла осуществляется следующим образом. В корпусе 1 устанавливают насадку 3 с уплотнительными элементами 4, 11 и 12 и поджимают их резьбовой втулкой 5.

В процессе работы бурового долота разрушенная порода выносится промывочной жидкостью, подаваемой на забой скважины, через промывочные узлы. При этом благодаря использованию дополнительных уплотнительных элементов 11 и 12 обеспечивается надежная герметизация узла независимо от диаметра применяемых насадок 3. Промывочная жидкость со стороны резьбовой втулки 5 не может попасть в зазор между корпусом 1 и насадкой 4 благодаря верхнему уплотнительному элементу 12, расположенному в зоне контакта корпуса 1, насадки 4 и втулки 5. А со стороны нижнего торца насадки 4 промывочная жидкость не может попасть в зазор между опорным участком 2 и нижним торцом насадки 4 благодаря нижнему уплотнительному элементу 11, расположенному со смещением в сторону оси насадки 4 относительно основного уплотнительного элемента 4.

Применение предложенного узла обеспечивает надежность герметизации промывочного узла независимо от диаметра используемого долота и соответствующих насадок и тем самым повышает эффективность работы долота в целом.

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Промывочный узел содержит полый корпус с коническим опорным уступом на внутренней поверхности, размещенную на нем гидромониторную насадку с уплотнительным элементом, и фиксатор в виде резьбовой втулки, контактирующей с верхним торцом насадки. Узел снабжен дополнительными уплотнительными элементами, расположенными выше и ниже основного уплотнительного элемента. Верхний уплотнительный элемент размещен в зоне контакта корпуса, насадки и резьбовой втулки. Нижний размещен между опорным уступом корпуса и насадкой со смещением относительно основного уплотнительного элемента в сторону оси насадки. Нижний торец резьбовой втулки и корпус в зоне контакта с насадкой выполнены с параллельными коническими участками, образующими гнездо под верхний дополнительный уплотнительный элемент. Вершина конических участков обращена в сторону насадки. Нижний дополнительный уплотнительный элемент установлен в кольцевой полости между дополнительными ступенями на нижнем торце насадки и опорном уступе корпуса. Применение предложенного промывочного узла упрощает его монтаж и демонтаж и повышает надежность и эффективность работы всего долота. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Промывочный узел бурового долота, содержащий полый корпус с коническим опорным уступом на внутренней поверхности, размещенную на нем гидромониторную насадку с уплотнительным элементом и контактирующий с верхним торцом насадки фиксатор в виде резьбовой втулки, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными уплотнительными элементами, расположенными выше и ниже основного уплотнительного элемента, при этом верхний уплотнительный элемент размещен в зоне контакта корпуса, насадки и резьбовой втулки, а нижний - между опорным уступом корпуса и насадкой со смещением относительно основного уплотнительного элемента в сторону оси насадки.2. Промывочный узел бурового долота по п.1, отличающийся тем, что нижний торец резьбовой втулки и корпус в зоне контакта с насадкой выполнены с коническими участками, образующими гнездо под верхний дополнительный уплотнительный элемент, при этом вершина конических участков обращена в сторону насадки.3. Промывочный узел бурового долота по п.1, отличающийся тем, что нижний торец насадки и опорный уступ корпуса выполнены с дополнительными ступенями, при этом нижний уплотнительный элемент установлен в кольцевой полости между дополнительными ступенями насадки и корпуса.4. Промывочный узел бурового долота по п.1, отличающийся тем, что конические участки корпуса, насадки и резьбовой втулки, образующие гнезда под уплотнительные элементы, выполнены с разными углами конусности, уменьшающимися от участков с большим диаметром к участкам с меньшим диаметром.