БУРОВОЕ ДОЛОТО Российский патент 2012 года по МПК E21B10/20 E21B10/30 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту шарошечного типа.

Известно буровое долото, содержащее корпус с присоединительной резьбой, промывочными каналами и лопастями, армированными породоразрушающими элементами (см. Масленников И.К. и Матвеев Г.И. Инструмент для бурения скважин. М.: Недра, 1981, стр.206-207).

К недостаткам данного долота, как и всех долот режущего типа, следует отнести малую вооруженность по сравнению с шарошечными долотами, что снижает проходку на долото особенно при бурении по перемежающимся по твердости породам.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, содержащее корпус с промывочными каналами и шарошками с вертикальными осями вращения, оснащенными по периферии удлиненными породоразрушающими элементами и подвижными в осевом направлении предохранительными приспособлениями для них, выполненными в виде цилиндра с фигурным хвостовиком и продольными пазами под породоразрушающие элементы, жестко соединенные с шарошками (см. авт. свид. СССР №478930, кл. Е21В 10/08, 1975).

В данном долоте устранены основные недостатки аналога. Однако оно также не лишено недостатков. К ним следует отнести высокую вероятность выхода из строя удлиненных породоразрушающих элементов, причем эта вероятность увеличивается с увеличением их длины. Это связано со значительными радиальными усилиями, действующими на породоразрушающие элементы со стороны стенок скважины. Другим недостатком долота является слабая калибрующая способность особенно при использовании призматических породоразрушающих элементов, ориентированных острой кромкой в сторону периферии шарошек. При бурении по перемежающимся породам острые кромки породоразрушающих элементов быстро изнашиваются, что ведет к законушению скважины и резкому падению как скорости бурения, так и проходки. Все это отрицательно сказывается на технико-экономических показателях работы долота.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение проходки путем уменьшения вероятности скола породоразрушающих элементов и усиления калибрующей способности долота.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровом долоте, содержащим корпус с промывочными каналами и шарошками с вертикальными осями вращения, оснащенными по периферии удлиненными породоразрушающими элементами и подвижными в осевом направлении предохранительными приспособлениями для них, выполненными в виде цилиндра с фигурным хвостовиком и продольными пазами под породоразрушающие элементы, жестко соединенные с шарошками, согласно изобретению каждый породоразрушающий элемент оснащен обечайкой с продольной прорезью под рабочую кромку породоразрушающего элемента, жестко соединенного с обечайкой, причем обечайка выполнена из материала с меньшей твердостью и с большим пределом прочности на изгиб по сравнению с материалом породоразрушающего элемента

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что долото снабжено калибрующими элементами в виде вращающихся вокруг вертикальной оси дисков, закрепленных в пазах на наружной поверхности корпуса шарошек.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид долота в продольном разрезе, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - узел Б на фиг.1, на фиг.4 - обечайка в поперечном разрезе в увеличенном масштабе и на фиг.5 - узел В на фиг.1.

Долото включает корпус 1 с промывочными каналами 2 и шарошками 3 с вертикальными осями вращения. Периферийная часть шарошек 3 оснащена удлиненными породоразрушающими элементами 4 и подвижными в осевом направлении предохранительными приспособлениями 5 для них, выполненными в виде цилиндра с фигурным хвостовиком 6 и продольными пазами 7 под породоразрушающие элементы 4, жестко соединенные с шарошками 3. Хвостовик 6 предохранительного приспособления 5 может быть выполнен с поперечным сечением в виде квадрата, прямоугольника или другой формы. При этом аналогичную форму должна иметь в поперечном сечении и полость хвостовика 14 шарошки 3. Каждая шарошка 3 крепится в гнездах 15 корпуса 1 посредством шарикового подшипника 16, запираемого пальцем 17. Каждый породоразрушающий элемент 4 оснащен жестко соединенной с ним обечайкой 8 с продольной прорезью 9 под рабочую кромку 10 породоразрушающего элемента 4. Обечайка 8 выполнена из материала с меньшей твердостью и с большим пределом прочности на изгиб по сравнению с материалом породоразрушающего элемента 4, выполняемого, как правило, из твердого сплава. Хотя возможны и другие варианты выполнения породоразрушающих элементов 4, например, из сплавов типа «Славутича», «Твесала» и т.д. С целью предохранения скважины от законушения шарошки 3 долота оснащены калибрующими элементами в виде вращающихся вокруг вертикальной оси 12 дисков 11, закрепленных в пазах 13 корпуса 1 долота. Наружная поверхность дисков 11 армирована износостойким материалом любой известной марки, например релитом.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 4 осуществляют разрушение забоя, а их рабочая кромка 10 совместно с дисками 11 - калибровку стенок скважины. Разрушенная порода выносится на поверхность промывочной жидкостью, прокачиваемой через каналы 2 в корпусе долота. При этом благодаря выполнению обечайки 8 из менее твердого материала, она не оказывает существенного влияния на скорость бурения, особенно при бурении по абразивным породам. В то же время наличие обечайки 8, изготавливаемой из материала с большим изгибающим моментом, обеспечивает высокое сопротивление изгибу породоразрушающего элемента 4 и предохраняет их от сколов и других повреждений. Это позволяет использовать для армировки долота породоразрушающие элементы 4 с большей длиной и тем самым увеличить проходку на долото. Этот показатель для долота имеет особо большое значение при бурении глубоких скважин, где спуско-подъемные операции занимают большой процент времени от общего баланса затрат на бурение скважины. Повышению проходки на долото также способствует и оснащение его калибрующими элементами, т.к. рабочая кромка 10 породоразрушающих элементов 4 довольно быстро выходит из строя особенно при наличии твердых пропластков, и скважина начинает «терять диаметр». Это не только снижает проходку и скорость бурения используемого долота, но и затрудняет спуск нового долота на забой из-за законушения скважины.

Применение долот предложенной конструкции позволит устранить указанные недостатки, повысить технико-экономические показатели буровых работ и тем самым снизить их себестоимость.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту шарошечного типа. Предложенное буровое долото содержит корпус с промывочными каналами и шарошками с вертикальными осями вращения. Периферийная часть шарошек оснащена удлиненными породоразрушающими элементами и подвижными в осевом направлении предохранительными приспособлениями для них, выполненными в виде цилиндра с фигурным хвостовиком и продольными пазами под породоразрушающие элементы, жестко соединенные с шарошками. С целью повышения проходки каждый породоразрушающий элемент оснащен обечайкой с продольной прорезью под рабочую кромку породоразрушающего элемента, жестко соединенного с обечайкой, причем обечайка выполнена из материала с меньшей твердостью и с большим пределом прочности на изгиб по сравнению с материалом. Долото снабжено также калибрующими элементами в виде вращающихся вокруг вертикальной оси дисков, закрепленных в пазах на наружной поверхности корпуса шарошек. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Буровое долото, содержащее корпус с промывочными каналами и шарошками с вертикальными осями вращения, оснащенными по периферии удлиненными породоразрушающими элементами и подвижными в осевом направлении предохранительными приспособлениями для них, выполненными в виде цилиндра с фигурным хвостовиком и продольными пазами под породоразрушающие элементы, жестко соединенные с шарошками, отличающееся тем, что каждый породоразрушающий элемент оснащен обечайкой с продольной прорезью под рабочую кромку породоразрушающего элемента, жестко соединенного с обечайкой, причем обечайка выполнена из материала с меньшей твердостью и с большим пределом прочности на изгиб по сравнению с материалом породоразрушающего элемента.

2. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено калибрующими элементами в виде вращающихся вокруг вертикальной оси дисков, закрепленных в пазах на наружной поверхности корпуса шарошек.