БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО Российский патент 2011 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкциям шарошечных долот, предназначенных для бурения скважин в нефтяной, газовой, геологоразведочной, горнорудной, а так же других отраслях промышленности. Известны одношарошечные, двухшарошечные и трехшарошечные долота для бурения скважин.

Известные буровые шарошечные долота содержат шарошки, установленные на цапфах лап посредством замкового шарикоподшипника и роликовых подшипников. Недостатками данной конструкции являются трудности в изготовлении, неравномерность изнашивания подшипников - нарушен принцип равной долговечности подшипников качения, наличие замкового шарикоподшипника в рабочей зоне цапфы, небольшая наработка на отказ. Основным недостатком перечисленных шарошечных долот является разрушение породы в одной плоскости малым количеством твердосплавных вставок одновременно.

Более близким по технической сущности является буровое шарошечное долото (патент №2325501 С2, МПК Е21В 10/22), прототип, содержащее три самостоятельных изделия (ниппель, корпус и узел, в сборе включающий шарошку с опорой из цапфы, подшипники и замковое устройство для фиксации шарошки на цапфе в виде разрезного фланца, закрепленного винтами, и уплотнения.

Недостатками данной конструкции являются наличие шариковых или роликовых подшипников с сепараторами в шарошке, раздельность ниппеля и корпуса, замковое устройство для фиксации шарошки на цапфе в виде разрезного фланца, недостаточная площадь фактического контакта в стыке по контуру соединения цапфы с корпусом, сложность в сборке (конфликт третьей шарошки с первой и второй), разрушение породы в одной плоскости малым количеством твердосплавных вставок одновременно.

Техническая задача заявляемого изобретения заключается в создании надежной, долговечной и высокотехнологичной при изготовлении конструкции долота с повышенной эффективностью работы.

Поставленная задача достигается изменением угла α наклона цапф 2 в корпусе 1 к горизонтальной плоскости, находящимся в пределах 95-125°, к оси долота находящимся в пределах 5-35° и путем переноса подшипникового узла в увеличившееся пространство корпуса 1.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипами показывает, что оно отличается по следующим признакам:

- подшипниковый узел находится в корпусе;

- шарошка и цапфа изготавливаются единым целым, не разборными;

- угол α наклона цапф 2 в корпусе 1 к горизонтальной плоскости находится в пределах 95-125°, к оси долота находится в пределах 5-35°;

- увеличен размер и глубина посадки твердосплавных породоразрушающих вставок.

Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в повышенной эффективности работы за счет увеличения площади фактического контакта между шарошкой и разрушаемой породой, определенной соприкосновением большего количества твердосплавных вставок, работающих в режимах скалывания и истирания разрушаемой породы одновременно.

Для обеспечения достоверности заявляемых результатов был проведен эксперимент, с изготовлением долота с изменяющимся углом α наклона цапфы к оси долота в интервале 5-35°.

Результат эксперимента показал достижимость результатов в заявляемых интервалах значений угла α наклона цапфы.

Угол α наклона цапфы к оси долота Плоскости Количество твердосплавных вставок, работающих одновременно в сравнении с известными долотами 5° 4 Увеличено в 4 раза 15° 3 Увеличено в 3 раза 25° 3 Увеличено в 3 раза 35° 3 Увеличено в 3 раза

Поэтому заявляемое изобретение соответствует критерию «Новизна».

Предлагаемое техническое решение дает возможность:

- упростить технологию изготовления и сборки;

- определить действительную стойкость опоры долота;

- увеличить проходку на долото за счет оптимального распределения радиально-осевых нагрузок;

- высокой наработки на отказ;

- легкой замены подшипникового узла или шарошки.

При проведении информационного поиска по патентной и научно-технической литературе не была выявлена совокупность признаков, которая определила новое свойство заявляемого долота. Поэтому оно соответствует критерию «Изобретательский уровень».

Заявленное изобретение может быть изготовлено на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому оно соответствует критерию «Промышленная применяемость».

На чертеже показано шарошечное долото в сборе (корпус - 1, шарошка-цапфа - 2, упорно-радиальный подшипник - 3, лубрикатор - 4, стопорное кольцо (замок) - 5, винт с поршнем - 6).

Сборка бурового шарошечного долота (чертеж) начинается с установки упорно-радиальных подшипников 3 в корпус 1. Затем, предварительно надев стопорное кольцо 5, производится смазка цапфы 2. Собранный узел монтируется в корпус. Затем производится наполнение смазкой лубрикатора 4. Закручивается винт 6 до соприкосновения со смазкой. Перед началом работы, винт 6 закрутить до упора.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкциям шарошечных долот, предназначенных для бурения скважин в нефтяной, газовой, геологоразведочной, горнорудной, а так же других отраслях промышленности. Технический результат - увеличение проходки на долото за счет оптимального распределения радиально-осевых нагрузок. Долото содержит отдельные самостоятельные части: корпус, подшипниковый узел в корпусе, шарошку с цапфой и замковое устройство для фиксации цапфы в корпусе в виде стопорного кольца. Угол α наклона цапфы долота к горизонтальной плоскости, находящийся в пределах 95-125°, к оси долота находящийся в пределах 5-35°.

Буровое шарошечное долото содержит отдельные самостоятельные части: корпус, корпусный упорно-радиальный подшипник, узлы смазки, шарошку с цапфой и замковое устройство для фиксации цапфы в корпусе в виде стопорного кольца, отличающееся тем, что угол α наклона цапфы долота к горизонтальной плоскости находится в пределах 95-125°, к оси долота - в пределах 5-35°.