ПРОМЫВОЧНЫЙ УЗЕЛ БУРОВОГО ДОЛОТА Российский патент 2014 года по МПК E21B10/60 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту гидромониторного типа, а именно к их промывочным узлам.

Известен промывочный узел бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную там посредством стопорного разрезного кольца, размещенного в кольцевой расточке гнезда (см. Авт.св. СССР №1601310, кл. Е21В 10/18, опубл. в 1990 г.)

Недостатком данного промывочного узла является сравнительно высокая сложность монтажа и демонтажа, т.к. для установки стопорного кольца необходимо деформировать уплотнительный элемент на величину бурта стопорного кольца. Другим недостатком известного устройства является его гидравлическое несовершенство, связанное с образованием свободной полости между торцом насадки и дном гнезда. При сильных перепадах давления в промывочной системе это может привести к размыву размещенного в этой полости уплотнительного кольца и разгерметизации промывочного узла.

Известен также промывочный узел бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом, в котором посредством резьбовой втулки закреплена насадка с уплотнительным элементом и жестко соединенным с ней узлом передачи крутящего момента (см. Авт.св. СССР №1643696, кл. Е21В 10/18, опубл. в 1991 г.)

К недостаткам данного промывочного узла следует отнести малую надежность из-за высокой вероятности образования кавитационных пузырьков при прохождении жидкости через лопастной диск. Это, как правило, приводит к разрушению внутренней поверхности насадки и выходу промывочного узла из строя, что снижает эффективность работы долота в целом. Другим его недостатком является неполное использование энергии промывочной жидкости для довинчивания резьбовой втулки, что также отрицательно влияет на надежность работы промывочного узла, а следовательно и бурового долота.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является промывочный узел бурового долота, содержащий насадку, расположенную в гнезде промывочного канала корпуса долота и закрепленную посредством резьбовой втулки, между верхним торцом которой и дном гнезда установлены дополнительная втулка с радиальными отверстиями и уплотнительный элемент (см. Авт.св. СССР №1686113, кл. Е21В 10/18, опубл. в 1991 г.)

Недостатком данного промывочного узла является сравнительно невысокая надежность, связанная с возможностью развинчивания резьбовой втулки и скола насадки из-за вибрации и биения верхней втулки. Последнее, в свою очередь, объясняется тем, что верхняя дополнительная втулка выполнена и размещена с возможностью свободного радиального перемещения между стенками гнезда и наружной поверхностью насадки. Это снижает эффективность работы промывочного узла.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности работы промывочного узла.

Поставленный технический результат достигается тем, что в промывочным узле бурового долота, содержащим насадку, расположенную в гнезде промывочного канала корпуса долота и закрепленную посредством резьбовой втулки, между верхним торцом которой и дном гнезда установлены дополнительная втулка с радиальными отверстиями и уплотнительный элемент, согласно изобретению дополнительная втулка с несколькими сквозными осевыми каналами и снабжена гильзами из эластичного материала, закрепленными на ее наружной и внутренней поверхности с возможностью взаимодействия со стенками гнезда промывочного канала и насадки, при этом нижний торец дополнительной втулки имеет выпуклую форму, а верхний торец уплотнительного элемента - ответную вогнутую форму.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что дополнительная втулка выполнена с кольцевыми проточками на верхнем торце, а гильзы в продольном сечении имеют Г-образную форму, поперечная часть которых установлена с возможностью взаимодействия с кольцевыми проточками дополнительной втулки.

На чертеже изображен фрагмент промывочного узла в увеличенном масштабе.

Промывочный узел содержит размещенную в гнезде 1 промывочного канала 2 корпуса 3 долота насадку 5, закрепленную посредством резьбовой втулки 4. Между верхним торцом резьбовой втулки 4 и дном гнезда 1 установлены дополнительная втулка 7, выполненная с радиальными отверстиями 8, и торообразный уплотнительный элемент 6, устанавливаемый между торцами дополнительной втулки 7 и резьбовой втулки 4. Дополнительная втулка 7 выполнена с кольцевыми проточками 14 на верхнем торце и несколькими сквозными осевыми каналами 9. При этом она снабжена гильзами 10 и 11, изготовленными из эластичного материала и закрепленными на ее наружной и внутренней поверхностях, взаимодействующих со стенками гнезда 1 промывочного канала 2 и наружной поверхностью насадки 5. Гильзы 10 и 11 в продольном сечении имеют Г-образную форму, поперечная часть которых установлена с возможностью взаимодействия с кольцевыми проточками 14 на верхнем торце дополнительной втулки 7. При этом нижний торец дополнительной втулки 7 имеет выпуклую форму 12, а верхний торец уплотнительного элемента 6 - ответную вогнутую форму 13. Уплотнительный элемент 6 может иметь в поперечном сечении форму прямоугольника, верхняя сторона которого, обращенная в сторону дополнительной втулки 7, выполнена вогнутой формы. Возможны и другие формы выполнения уплотнительного элемента, но предпочтительно с вогнутым верхним торцом.

Принцип работы промывочного узла заключается в следующем. При прокачке промывочной жидкости часть ее попадает через осевые каналы 9 в зону между дополнительной втулкой 7 и уплотнительным элементом 6 и, воздействуя на него, плотно прижимает уплотнительный элемент 6 к стенкам гнезда 1 и насадки 5, обеспечивая надежную герметизацию всего промывочного узла. При вращении долота за счет центробежных сил имеет место биение дополнительной втулки 7 относительно стенок гнезда 1 промывочного канала 2. Это может привести к сколу насадки 5. Для того чтобы избежать это, промывочный узел снабжен гильзами 10 и 11 из эластичного материала, закрепленными на наружной и внутренней поверхностях дополнительной втулки 7 с возможностью взаимодействия со стенками гнезда 1 промывочного канала 2 и наружной поверхности насадки 5. Наличие гильз 10 и 11 позволяет полностью исключить сколы насадки 5, а следовательно и повысить надежность работы промывочного узла. Этому способствует также и то, что нижний торец дополнительной втулки 7 имеет выпуклую форму 12, а верхний торец уплотнительного элемента 6 - ответную вогнутую форму 13. Такая форма контакта уплотнительного элемента 6 и нижнего торца 12 дополнительной втулки 7 гарантирует равномерность деформации уплотнительного элемента 6 и совместного их радиального перемещения относительно стенок гнезда 1 и насадки 5, исключение скола последней.

Предложенный узел более надежен и эффективен в работе по сравнению с прототипом и применение его повышает эффективность работы всего долота и снижает стоимость буровых работ.

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Обеспечивает повышение эффективности работы промывочного узла и всего долота. Промывочный узел бурового долота содержит насадку, расположенную в гнезде промывочного канала корпуса долота и закрепленную посредством резьбовой втулки, между верхним торцом которой и дном гнезда установлены дополнительная втулка с радиальными отверстиями и уплотнительный элемент. Дополнительная втулка выполнена с несколькими сквозными осевыми каналами и снабжена гильзами из эластичного материала, закрепленными на ее наружной и внутренней поверхности с возможностью взаимодействия со стенками гнезда промывочного канала и насадки, при этом нижний торец дополнительной втулки имеет выпуклую форму, а верхний торец уплотнительного элемента - ответную вогнутую форму. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Промывочный узел бурового долота, содержащий насадку, расположенную в гнезде промывочного канала корпуса долота и закрепленную посредством резьбовой втулки, между верхним торцом которой и дном гнезда установлены дополнительная втулка с радиальными отверстиями и уплотнительный элемент, отличающийся тем, что дополнительная втулка с несколькими сквозными осевыми каналами и снабжена гильзами из эластичного материала, закрепленными на ее наружной и внутренней поверхности с возможностью взаимодействия со стенками гнезда промывочного канала и насадки, при этом нижний торец дополнительной втулки имеет выпуклую форму, а верхний торец уплотнительного элемента - ответную вогнутую форму.

2. Промывочный узел бурового долота по п.1, отличающийся тем, что дополнительная втулка выполнена с кольцевыми проточками на верхнем торце, а гильзы в продольном сечении имеют Г-образную форму, поперечная часть которых установлена с возможностью взаимодействия с кольцевыми проточками дополнительной втулки.