БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО Российский патент 2010 года по МПК E21B10/08 E21B10/22 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно малого диаметра.

Известно буровое шарошечное долото, включающее лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством двух замковых шариковых подшипников (см. Буровые долота. Палий П.А. и Корнеев К.Е. Москва, Недра, 1971, с.175, рис.У. 1.27, 1971 г.).

Недостатком этого долота является ограниченная область применения, т.к. данная конструкция долота требует применения замкового пальца большого диаметра, что не может быть использовано в долотах малого диаметра.

Наиболее близким к предложенному долоту по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы, на цапфах которых установлены шарошки, смонтированные посредством замкового узла, образованного кольцевой проточкой у основания цапфы, совмещенной с ней винтовой канавкой на цапфе и буртом на торце шарошки, размещенным в рабочем положении в кольцевой проточке цапфы (см. авт.св. СССР №350924, кл. E21B 10/22, 1972 г.).

К недостаткам данного долота относится малая эффективность его работы из-за образования «рейки» на забое скважины, что резко снижает как скорость бурения, так и проходку. Другой причиной низкой эффективности работы долота является малый ресурс работы его опоры, особенно при высокооборотном бурении.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет эффективного разрушения «рейки» на забое скважины и повышения ресурса работы его опоры.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы, на цапфах которых установлены шарошки, смонтированные посредством замкового узла, образованного кольцевой проточкой у основания цапфы, совмещенной с ней винтовой канавкой на цапфе и буртом на торце шарошки, размещенным в рабочем положении в кольцевой проточке цапфы, согласно изобретению оно снабжено дополнительным шариковым замковым подшипником, при этом шарошка выполнена с расширенной беговой дорожкой под дополнительный шариковый замковый подшипник, расположенный относительно винтовой дорожки цапфы со стороны оси долота, причем торцевая поверхность кольцевой проточки и контактирующая с ней боковая поверхность бурта шарошки выполнены наклонными.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что

- минимальная длина кольцевой проточки больше длины бурта шарошки;

- угол наклона торцевой поверхности кольцевой проточки и контактирующей с ней боковой поверхности бурта шарошки выполнены с одинаковым углом наклона.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Буровое шарошечное долото включает лапы 1, на цапфах 2 которых посредством подшипников скольжения 3 и качения 4 установлены шарошки 5, армированные породоразрушающими элементами 12. Каждая шарошка 5 долота имеет два замковых элемента. Первый - это шариковый подшипник 6 с расширенной беговой дорожкой 16. Второй - винтовое крепление 7, образованное нарезанной на утолщенной части 8 цапфы 2 винтовой канавкой 9, соединенной с кольцевой проточкой 10 у основания цапфы 2, и размещенным в кольцевой проточке 10 буртом 11. Бурт 11 расположен на торце шарошки 5 и выполнен в виде части резьбового витка с тем же шагом, что и винтовая канавка 9 на утолщенной части цапфы 2. При этом длина бурта 11 - l_б должна быть меньше минимальной длины кольцевой проточки 10 - l_п, а сам бурт 11 может быть выполнен и в виде съемного элемента, жестко соединенного с шарошкой 5. Для обеспечения осевого перемещения шарошки 5 вдоль цапфы 2 наружный торец бурта 11 выполнен с наклоном относительно плоскости, перпендикулярной к оси 17 шарошки 5. С таким же наклоном должна быть выполнена и торцевая поверхность кольцевой проточки 10, контактирующая с наружным торцом бурта 11. Шариковый замковый подшипник 6 после установки шарошки 5 на цапфе 2 крепится пальцем 13, который устанавливается со смещением С относительно оси симметрии 14 лапы 1 и фиксируется от проворота штифтом 15.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 12 шарошек 2 осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. При этом благодаря использованию двух замковых элементов, составленных из комбинации шарового подшипника 6 и винтового крепления 7, увеличивается ресурс работы опоры и обеспечивается надежная фиксация шарошки 5 на цапфе 2. Причем при выходе из строя любого из замковых элементов 6 или 7 гарантируется фиксация шарошки 5 на цапфе 2. При этом использование второго замкового элемента с наклонными контактирующими поверхностями бурта 11 и кольцевой проточки 10 и выполнение шарикового замкового подшипника 6 с расширенной беговой дорожкой 16 обеспечивает постоянное перемещение шарошки 5 вдоль оси 17 на величину К. Благодаря этому долото эффективно разрушает образующуюся на забое «рейку», а это существенно снижает энергоемкость процесса разрушения породы.

Все это в целом повышает эффективность работы бурового долота.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно малого диаметра. Технический результат - повышение эффективности работы долота за счет эффективного разрушения «рейки» на забое скважины и повышения ресурса работы его опоры. Буровое шарошечное долото включает лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, смонтированные посредством замкового узла, образованного кольцевой проточкой у основания цапфы, совмещенной с ней винтовой канавкой на цапфе и буртом на торце шарошки, размещенным в рабочем положении в кольцевой проточке цапфы. Особенностью предложенного долота является снабжение его дополнительным шариковым замковым подшипником и выполнение шарошки с расширенной беговой дорожкой под шариковый замковый подшипник, расположенный относительно винтовой дорожки цапфы со стороны оси долота. При этом торцевая поверхность кольцевой проточки и контактирующая с ней боковая поверхность бурта шарошки выполнены наклонными, причем угол наклона их одинаков. Минимальная длина кольцевой проточки больше длины бурта шарошки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Буровое шарошечное долото, включающее лапы, на цапфах которых установлены шарошки, смонтированные посредством замкового узла, образованного кольцевой проточкой у основания цапфы, совмещенной с ней винтовой проточкой на цапфе, и буртом на торце шарошки, размещенным в рабочем положении в кольцевой проточке цапфы, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным шариковым замковым подшипником, при этом шарошка выполнена с расширенной беговой дорожкой под дополнительный шариковый замковый подшипник, расположенный относительно винтовой дорожки цапфы со стороны оси долота, причем торцевая поверхность кольцевой проточки и контактирующая с ней боковая поверхность бурта шарошки выполнены наклонными.

2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что минимальная длина кольцевой проточки больше длины бурта шарошки.

3. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что угол наклона торцевой поверхности кольцевой проточки и контактирующей с ней боковой поверхности бурта шарошки выполнены с одинаковым углом наклона.