БУРОВОЕ ДОЛОТО Российский патент 2009 года по МПК E21B10/42 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам режущего типа, преимущественно для разбуривания абразивных пород.

Известно буровое долото, включающее корпус с промывочными пазами и ступенчато установленными лопастями, армированными породоразрушающими элементами (см. Корнеев К.Е и Палий П.А. Буровые долота, М., Недра, 1971).

Недостатком данного долота является низкая скорость бурения, особенно после отработки лопастей нижнего ряда, когда контактная поверхность породоразрушающих элементов с забоем увеличивается почти в два раза.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, включающее корпус с лопастями, выполненными с продольными пазами, и размещенные в них в несколько ярусов и армированные породоразрушающими элементами вкладыши с последовательным вводом их в работу, из которых вкладыши нижних ярусов установлены с возможностью осевого перемещения и снабжены фиксаторами (см. авт. св. СССР №1609938, кл. Е21В 10/42, 1990).

К недостаткам данного долота следует отнести сложность конструкции.

В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и снижение стоимости бурового долота.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровом долоте, включающем корпус с лопастями, выполненными с продольными пазами, и размещенные в них в несколько ярусов и армированные породоразрушающими элементами вкладыши с последовательным вводом их в работу, из которых вкладыши нижних ярусов установлены с возможностью осевого перемещения и снабжены фиксаторами, согласно изобретению подвижные вкладыши соединены с лопастями посредством предварительно «заневоленного» упругого элемента и выполнены в нижней части с утолщенной частью, поперечные размеры которой больше ширины паза лопастей, и служат для них фиксатором, установленным с возможностью взаимодействия с нижним торцом лопастей.

Достижению поставленного технического результата способствует также и то, что

- лопасти с подвижными вкладышами выполнены из материала, износостойкость которого меньше износостойкости материала вкладышей;

- лопасти с подвижными вкладышами выполнены в нижней части со сквозными поперечными пазами.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид долота, и на фиг.2 - продольный разрез А-А на фиг.1.

Буровое долото включает корпус 1 с резьбой 2, лопастями 3, выполненными с продольными пазами 4, и установленные в них в несколько ярусов со смещением δ и армированные породоразрушающими элементами 5 вкладыши 6 с последовательным вводом их в работу. В качестве породоразрушающих элементов 5 могут использоваться как твердосплавные пластины, так и вставки, армированные синтетическими алмазами типа «Стратапакс», «Славутич», «Эльбор» и т.д. При этом вкладыши 6 верхнего яруса закреплены неподвижно, а вкладыши 6 нижних ярусов установлены с возможностью осевого перемещения. Подвижные вкладыши 6 снабжены фиксаторами 7, образованными нижней фигурной частью вкладышей 6, имеющей поперечные размеры больше ширины паза 6 нижних лопастей 3. Подвижные вкладыши 6 соединены с лопастями 3 посредством предварительно «заневоленного» (растянутой пружины растяжения или сжатой пружины сжатия) упругого элемента 8, например пружины. Упругий элемент 8 с одной стороны жестко соединяется с соответствующей лопастью 3, например, посредством сварки или посредством штифта 9, а с другой стороны - с подвижным вкладышем 6. Лопасти 3, в которых расположены подвижные вкладыши 6, выполнены со сквозными поперечными пазами 10 в нижней части, которая изготовлена из менее износостойкого материала, чем материал подвижных вкладышей 6. Такое выполнение лопастей 3 снижает их контактную поверхность с породой после разрушения фиксаторов 7, благодаря чему ускоряется ввод в работу новых породоразрушающих элементов 5, снижается сопротивление износу абразивным материалом и тем самым повышается скорость бурения. Для защиты пружины 8 от шлама пазы 4 перекрыты планками 11, соединенными с лопастями, например, винтами.

Принцип работы бурового долота заключается в следующем. Буровое долото посредством резьбы соединяют с буровой колонной и спускают на забой скважины. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 5 вкладышей 6 внедряются в породу и разрушают ее. При этом осевая нагрузка передается на породоразрушающие элементы 5 через фиксатор 7, а крутящий момент - через лопасти 3 и вкладыши 6. Вначале в работе участвует только самая нижняя лопасть 3, а другие лопасти участвуют только в калибровке стенки скважины. Этим обеспечивается малая контактная поверхность между забоем и лопастью 3 и, как следствие этого, высокое удельное давление при небольшой осевой нагрузке, что благоприятно сказывается как на скорости бурения, так и на состоянии бурильной колонны, и в первую очередь на ее резьбовых соединениях. После износа утолщенного участка 7 (фиксатора) вкладыша 6 последний освобождается от лопасти 3 и посредством пружины 8 поднимается вверх, что исключает последующий контакт нижнего вкладыша 6 с забоем. После этого в работу вступает вторая снизу лопасть 3, которая разрушает забой аналогично первой лопасти 3. В этом случае другие лопасти 3 участвуют только в калибровке стенок скважины. После отработки второго яруса подвижный вкладыш 6 также перемещается вверх пружиной 8 и, как и вкладыш 6 первого яруса, больше не контактирует с забоем скважины. Далее забой разрушается породоразрушающими элементами 5 верхней лопасти 3, которая может быть изготовлена без вкладыша. Применение предложенного долота позволяет повысить скорость бурения, уменьшить износ бурового вала и значительно упростить конструкцию породоразрушающего инструмента по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам режущего типа, преимущественно для разбуривания абразивных пород. Технический результат - упрощение конструкции и снижение стоимости бурового долота. Долото включает корпус с лопастями, выполненными с продольными пазами, и установленные в них в несколько ярусов и армированные породоразрушающими элементами вкладыши с последовательным вводом их в работу, из которых вкладыши нижних ярусов установлены с возможностью осевого перемещения и снабжены фиксаторами. Подвижные вкладыши соединены с лопастями посредством предварительно «заневоленного» упругого элемента и выполнены в нижней части с утолщенной частью, поперечные размеры которой больше ширины паза лопастей и служат для них фиксатором, установленным с возможностью взаимодействия с нижним торцом лопастей. При этом лопасти с подвижными вкладышами изготовлены из материала, износостойкость которого меньше износостойкости материала вкладышей, причем нижняя часть их выполнена со сквозными поперечными пазами. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Буровое долото, включающее корпус с лопастями, выполненными с продольными пазами, и размещенные в них в несколько ярусов и армированные породоразрушающими элементами вкладыши с последовательным вводом их в работу, из которых вкладыши нижних ярусов установлены с возможностью осевого перемещения и снабжены фиксаторами, отличающееся тем, что подвижные вкладыши соединены с лопастями посредством предварительно «заневоленного» упругого элемента и выполнены в нижней части с утолщением, поперечные размеры которого больше ширины паза лопастей и служат для них фиксатором, установленным с возможностью взаимодействия с нижним торцом лопастей.

2. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что лопасти с подвижными вкладышами выполнены из материала, износостойкость которых меньше износостойкости материала вкладышей.

3. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что лопасти с подвижными вкладышами выполнены в нижней части со сквозными поперечными пазами.