БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО Российский патент 2013 года по МПК E21B10/18 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к шарошечным долотам для бурения скважин с очисткой забоя скважин газообразным агентом.

Известно буровое шарошечное долото для бурения скважин с очисткой забоя скважин газообразным агентом, включающее лапы с ниппельной частью и каналами для продувки опор шарошек, центральное продувочное сопло, закрепленную в сопле втулку с боковыми окнами и конусным отражателем, установленным навстречу потоку газообразного агента, и обратный клапан (см. авт. св. СССР №571574, кл. E21B 10/24, 1974).

Недостатком этого долота является сложность конструкции обратного клапана и не эффективная система защиты опор шарошек от шлама, связанная со схемой размещения обратного клапана в специальном переходнике, расположенном над долотом.

Наиболее близким к предложенному долоту по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы со смонтированными на них шарошками и каналами для подачи очистного агента, в которых установлены клапанные коробки, состоящие из защитного корпуса с седлом, запорного органа и возвратной пружины (см. патент РФ №2109126, кл. Е21В 10/60, 1998 г.).

Основным недостатком данного долота является сравнительно малая эффективность его работы из-за низкой надежности обратного клапана, особенно при бурении на форсированных режимах с использованием высокопроизводительного компрессорного оборудования. Использование такого оборудования приводит к усиленному износу седла клапана, а это в свою очередь приводит к разгерметизации клапана и попаданию шлама в опору долота в случае возникновения всяких аварийных ситуаций.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет улучшения надежности работы обратного клапана путем обеспечения более надежной его герметизации

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающее лапы с каналами для подачи очистного агента, в которых установлены обратные клапаны, состоящие из защитного корпуса с седлом, запорного органа и возвратной пружины, согласно изобретению, обратный клапан снабжен гибкой тонкостенной втулкой, соединенной с корпусом с возможностью осевого перемещения и имеющую наружную поверхность, конгруэнтную рабочей поверхности седла и установленную с ней концентрично.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что защитный корпус выполнен с гнездом под верхнюю часть втулки.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид долота, на фиг.2 и 3 - два варианта выполнения обратного клапана, на фиг.4 - узел 1 на фиг.3.

Буровое шарошечное долото включает лапы 1 со смонтированными на них шарошками 2 и каналами 10 для подачи очистного агента, в которых установлены обратные клапаны, состоящие из защитного корпуса 3 с седлом 4, запорного органа 5 и возвратной пружины 6. Внутри защитного корпуса 3, концентрично рабочей поверхности седла 4, установлена гибкая тонкостенная втулка 7. Втулка 7 соединена с корпусом 3, например, посредством штифта 9 с возможностью осевого перемещения и имеющая наружную поверхность, конгруэнтную рабочей поверхности седла 4. Запорный орган 5 может иметь различную форму, например, коническую (см. фиг.2), сферическую (см. фиг.3) и т.д. На рабочей поверхности седла 4 защитного корпуса 3 выполнено гнездо 8 под верхнюю часть втулки 7, причем глубина гнезда 8 выбирается равной не менее толщины верхней части втулки 7. Это обеспечивает в рабочем положении клапана установку верхней части втулки 7 заподлицо с рабочей поверхностью седла 3 и тем самым уменьшить ее износ

В процессе бурения поток газообразного агента под давлением подается в ниппельную полость 11 долота, проходит по каналам 10, воздействует на запорный орган 5 клапана. Под действием потока очистного агента запорный орган 5, преодолевая сопротивление возвратной пружины 6, перемещается вниз и открывает проход для очистного агента между рабочей поверхностью седла 4 и наружной поверхностью запорного органа 5 и направляется на забой скважины. В газообразном агенте может быть распылено смазывающе-охлаждающее вещество (например, масло) для обеспечения благоприятных условий работы опор шарошек. В случае прекращения подачи очистного агента запорный орган 5 возвращается в исходное положение под действием возвратной пружины 6. При этом запорный орган 5 воздействует на гибкую тонкостенную втулку 7, которая легко деформируясь, плотно прилегает к стенкам седла 4 по всей окружности их контакта. Это исключает образование зазоров между запорным органом 5 и седлом 4 даже при заметном износе седла, что имеет место практически у всех существующих долот. Причем, такие зазоры имеются даже у совершенно новых долот. Таким образом, в предложенных долотах исключается нарушение герметичности обратного клапана, а также вероятность попадания шлама в опоры шарошек через очистные каналы 10.

Все это способствует повышению эффективности работы обратного клапана и предохранению попадания шлама в опоры долота, а следовательно и эффективности работы бурового долота в целом.

Изобретение относится к шарошечным долотам для бурения скважин с очисткой забоя скважин газообразным агентом. Технический результат направлен на повышение эффективности работы долота за счет улучшения надежности работы обратного клапана и его герметизации. Долото включает лапы со смонтированными на них шарошками и каналами для подачи очистного агента, в которых установлены обратные клапаны, состоящие из защитного корпуса с седлом, запорного органа и возвратной пружины. Обратный клапан снабжен гибкой тонкостенной втулкой, соединенной с корпусом с возможностью осевого перемещения и имеющую наружную поверхность, конгруэнтную рабочей поверхности седла и установленную с ней концентрично. При этом защитный корпус клапана выполнен с гнездом под верхнюю часть втулки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Буровое шарошечное долото, включающее лапы со смонтированными на них шарошками и каналами для подачи очистного агента, в которых установлены обратные клапаны, состоящие из защитного корпуса с седлом, запорного органа и возвратной пружины, отличающееся тем, что обратный клапан снабжен гибкой тонкостенной втулкой, соединенной с корпусом с возможностью осевого перемещения и имеющей наружную поверхность, конгруэнтную рабочей поверхности седла и установленную с ней концентрично.

2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что защитный корпус выполнен с гнездом под верхнюю часть втулки.