ПРОМЫВОЧНЫЙ УЗЕЛ БУРОВОГО ДОЛОТА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК E21B10/60 

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

Известен промывочный узел бурового долота, включающий корпус с каналом для подачи очистного агента, гнездом под насадку и кольцевой канавкой, превышающий двойную толщину стопорного разрезного кольца, концы которого выполнены в виде соединения «шип-паз», и размещенное между дном гнезда и торцом насадки уплотнительное кольцо (см SU 1148956, МПК E21B 10/18, 07.04.1985).

Недостатком данного промывочного узла является недостаточная надежность в работе, связанная с возможностью размыва концевых участков стопорного кольца отраженным потоком промывочной жидкости и увеличением радиально сжимающих усилий, действующих на стопорное кольцо и выдавливающих его из гнезда из-за увеличенной толщины кольцевой канавки.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является промывочный узел бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, и установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и размещенный в кольцевой расточке гнезда стопор (в виде стопорного разрезного кольца) с фиксатором (SU 1601310, МПК E21B 10/18, 23.10.1990).

Данный промывочный узел имеет достаточно высокую надежность в работе за счет использования фиксатора в виде выступа на верхнем торце стопорного кольца, предотвращающего выдавливание насадки из гнезда корпуса.

К недостаткам его можно отнести сравнительно высокую сложность монтажа и демонтажа, так как 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 этой зоне это может привести к размыву размещенного в этой полости уплотнительного кольца и, как следствие, к разгерметизации промывочного узла.

В связи с вышеизложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы промывочного узла за счет упрощения его монтажа и демонтажа, за счет надежной его фиксации и за счет улучшения гидравлического совершенства.

Указанный технический результат решается тем, что по первому варианту в промывочном узле бурового долота, содержащем корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и размещенное в кольцевой расточке гнезда стопорное разрезное кольцо, фиксирующий узел, согласно первому варианту фиксирующий узел состоит из пластины, щеколды и защитного кожуха, при этом один из концевых участков стопорного разрезного кольца снабжен пластиной, жестко соединенной со стопорным разрезным кольцом и выполненной с глухим пазом на верхнем торце, а другой концевой участок стопорного разрезного кольца снабжен щеколдой, соединенной со стопорным разрезным кольцом с возможностью поворота посредством оси, при этом свободный конец щеколды в рабочем положении размещен в пазу пластины для взаимодействия с боковой стенкой пластины и закреплен относительно пластины посредством винта, причем щеколда и пластина для этого закрепления имеют соосные отверстия и внутреннюю резьбу в отверстии пластины, кроме того, защитный кожух выполнен цилиндрическим трехступенчатым с внутренним каналом, ступень большего диаметра выполнена с возможностью упора к поверхности корпуса, ступень среднего диаметра имеет наружную резьбу, ответную внутренней резьбе в гнезде промывочного узла, и своим торцом поджимает пластину и щеколду к стопорному разрезному кольцу и насадке, а ступень меньшего диаметра оканчивается возле торца насадки, причем пластина и щеколда находятся в пространстве между ступенью меньшего диаметра и внутренней поверхностью гнезда, а внутренний канал защитного кожуха выполнен конусным с расширением к забою.

Согласно второму варианту промывочный узел бурового долота содержит корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и размещенный в кольцевой расточке гнезда стопор, а также фиксирующий узел. Отличием по второму варианту является то, что стопор состоит из двух шарнирно соединенных полуколец со свободным концевым участком на каждом, причем фиксирующий узел состоит из пластины, щеколды и защитного кожуха, при этом свободный концевой участок одного полукольца снабжен пластиной, жестко соединенной с этим полукольцом и выполненной с глухим пазом на верхнем торце, а свободный концевой участок второго полукольца снабжен щеколдой, соединенной с этим полукольцом с возможностью поворота посредством оси, при этом свободный конец щеколды в рабочем положении размещен в пазу пластины для взаимодействия с боковой стенкой пластины и закреплен относительно пластины посредством винта, причем щеколда и пластина для этого закрепления имеют соосные отверстия и внутреннюю резьбу в отверстии пластины, кроме того защитный кожух выполнен цилиндрическим трехступенчатым с внутренним каналом, ступень большего диаметра выполнена с возможностью упора к поверхности корпуса, ступень среднего диаметра имеет наружную резьбу, ответную внутренней резьбе в гнезде промывочного узла, и своим торцом поджимает пластину и щеколду к стопору и насадке, а ступень меньшего диаметра оканчивается возле торца насадки, причем пластина и щеколда находятся в пространстве между ступенью меньшего диаметра и внутренней поверхностью гнезда, а внутренний канал защитного кожуха выполнен конусным с расширением к забою.

Такое выполнение промывочного узла позволяет, при одновременном улучшении гидродинамических характеристик промывочного узла и сохранении высокой надежности его работы, упростить его монтаж и демонтаж и в целом - повысить эффективность работы бурового долота.

На фиг.1 изображен общий вид промывочного узла в разрезе; на фиг.2 - вид снизу без защитного кожуха (для наглядности); на фиг.3 - стопор в виде двух шарнирно закрепленных между собой полуколец; на фиг.4 - стопор в виде стопорного разрезного кольца; на фиг.5 - пластина в увеличенном масштабе; на фиг.6 - щеколда в увеличенном масштабе.

Согласно первому варианту, промывочный узел бурового долота содержит корпус 1 (фиг.1, 2) с каналом 2 и гнездом 3 под насадку 4, выполненным с кольцевой расточкой 5 под стопор в виде стопорного разрезного кольца 6 (фиг.1, 2, 4). В гнезде 3 установлены насадка 4 с уплотнительным элементом 7. Фиксирующий узел 8 фиксирует стопор от возможных перемещений. Фиксирующий узел 8 состоит из пластины 9 (фиг.5), щеколды 11 (фиг.6) и защитного кожуха 16 (фиг.1). При этом один из концевых участков 20 стопорного разрезного кольца 6 снабжен пластиной 9, жестко соединенной со стопорным разрезным кольцом 6 и выполненной с глухим пазом 10 на верхнем торце, а другой концевой участок 21 стопорного разрезного кольца 6 снабжен щеколдой 11, соединенной с кольцом 6 с возможностью поворота посредством оси 12, при этом свободный конец щеколды 11 в рабочем положении размещен в пазу 10 пластины 9 для взаимодействия с боковой стенкой пластины (в случае сжатия стопорного кольца 6) и закреплен относительно пластины посредством винта 15. Щеколда 11 и пластина 9 для этого закрепления имеют соосные отверстия 13, 14 и внутреннюю резьбу в отверстии 14 пластины. Винт 15 вкручивается в резьбу отверстия 14 и своим концом свободно входит в отверстие 13, фиксируя щеколду 11 от проворота вокруг оси 12. Защитный кожух 16 выполнен цилиндрическим трехступенчатым с внутренним каналом 25 для прохода промывочной жидкости после насадки 4 к забою. Ступень большего диаметра (см. фиг.1) выполнена с возможностью упора к поверхности корпуса 1, ступень среднего диаметра имеет наружную резьбу 17, ответную внутренней резьбе в гнезде 3 промывочного узла, и своим торцом эта ступень поджимает пластину 9 и щеколду 11 к стопорному разрезному кольцу 6 и насадке 4, предотвращая возможное разъединение перечисленных элементов. Ступень меньшего диаметра оканчивается возле торца насадки 4, причем пластина 9 и щеколда 11 находятся в пространстве между ступенью меньшего диаметра и внутренней поверхностью гнезда 3. Внутренний канал защитного кожуха выполнен конусным (см. фиг.1) с расширением к забою для возможности беспрепятственного прохождения промывочной жидкости к забою в процессе работы. Такое выполнение защитного кожуха обеспечивает дополнительную фиксацию насадки в промывочном узле и защиту от промывочной жидкости всех внутренних крепежных элементов, то есть обеспечивает гидравлическое совершенство.

Согласно второму варианту, вместо стопорного разрезного кольца 6 (фиг.4) используется там же стопор, выполненный из двух шарнирно соединенных полуколец 18 и 24 (например, с помощью шарнира-оси 19) со свободным концевым участком на каждом (поз.22 и 23 на фиг.3). Фиксирующий узел 8 фиксирует стопор от возможных перемещений. Свободный концевой участок 22 полукольца 24 снабжен пластиной 9, жестко соединенной с этим полукольцом 24 и выполненной с глухим пазом 10 на верхнем торце. Свободный концевой участок 23 второго полукольца 23 снабжен щеколдой 11, соединенной с этим полукольцом 23 с возможностью поворота посредством оси 12. Остальные элементы и их взаимосвязь аналогичны первому варианту выполнения. Полукольца в данном варианте не имеют упругих деформаций в рабочем положении, которые имеет разрезное кольцо по первому варианту, что обеспечивает еще большую безотказность в работе и облегчение монтажа-демонтажа.

Монтаж промывочного узла осуществляется следующим образом. В гнезде 3 устанавливают уплотнительный элемент 7 и насадку 4. После этого сжимают стопорное кольцо 6, устанавливают его в кольцевой расточке 5 гнезда 3 и крепят от радиального сжатия фиксирующим узлом 8. Либо сдвигают два шарнирно закрепленных друг с другом полукольца 18 и 24, устанавливают их в кольцевой расточке 5 гнезда 3 и крепят от радиального сдвига фиксирующим узлом 8. С этой целью совмещают щеколду 11 с пазом 10 и фиксируют там щеколду 11. Таким образом, использование фиксирующего узла 8 исключает возможность сжатия стопорного кольца 6 или сдвига полуколец по шарниру 19, а следовательно, предотвращает вероятность выпадения насадки 4 из гнезда 3, вызываемой радиальной составляющей осевого усилия от перепада давления промывочной жидкости на насадке 4, возникающей из-за наличия монтажных допусков и неточности изготовления как самого стопорного кольца 6, так и кольцевых расточек 5 под него. Винт 15 дополнительно закрепляет щеколду с пластиной и препятствует провороту относительно оси 12. Наличие внутренней резьбы только в отверстии 14 пластины облегчает монтаж, поскольку винт 15 легко навинтить на открытую поверхность пластины (при еще ненавернутом защитном кожухе). Затем навинчивают защитный чехол, тем самым полностью предотвращая попадание промывочной жидкости в элементы крепления и дополнительно фиксируя их. Промывочная жидкость тем самым без помех попадает на забой, обеспечивая гидравлическое совершенство промывочного узла.

Демонтаж промывочного узла осуществляют в обратной последовательности, т.е. вначале выкручивают защитную втулку 16, затем выкручивают винт 15, освобождают щеколду 11, затем снимают стопорное разрезное кольцо 6, а после этого производят замену изношенных элементов: насадки 4, стопора 6 или 18 с 24 и уплотнительного элемента 7.

Применение предложенного узла упрощает его монтаж и демонтаж, улучшает гидродинамику промывочного узла и сохраняет надежность его работы, повышая тем самым эффективность работы долота в целом.

Группа изобретений относится к породоразрушающему инструменту, преимущественно гидромониторного типа, а именно к их промывочным узлам. Промывочный узел бурового долота содержит корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и размещенный в кольцевой расточке гнезда стопор, и фиксирующий узел. Отличием является то, что фиксирующий узел состоит из пластины, щеколды и защитного кожуха. Свободный конец щеколды в рабочем положении размещен в пазу пластины для взаимодействия с боковой стенкой пластины и закреплен относительно пластины посредством винта. Защитный кожух выполнен цилиндрическим трехступенчатым с внутренним каналом, ступень большего диаметра выполнена с возможностью упора к поверхности корпуса, ступень среднего диаметра имеет наружную резьбу, ответную внутренней резьбе в гнезде промывочного узла, и своим торцом поджимает пластину и щеколду к стопору и насадке, а ступень меньшего диаметра оканчивается возле торца насадки. Внутренний канал защитного кожуха выполнен конусным с расширением к забою. Технический результат заключается в повышении эффективности работы промывочного узла. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

1. Промывочный узел бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и размещенное в кольцевой расточке гнезда стопорное разрезное кольцо, и фиксирующий узел, отличающийся тем, что фиксирующий узел состоит из пластины, щеколды и защитного кожуха, при этом один из концевых участков стопорного разрезного кольца снабжен пластиной, жестко соединенной со стопорным разрезным кольцом и выполненной с глухим пазом на верхнем торце, а другой концевой участок стопорного разрезного кольца снабжен щеколдой, соединенной со стопорным разрезным кольцом с возможностью поворота посредством оси, при этом свободный конец щеколды в рабочем положении размещен в пазу пластины для взаимодействия с боковой стенкой пластины и закреплен относительно пластины посредством винта, причем щеколда и пластина для этого закрепления имеют соосные отверстия и внутреннюю резьбу в отверстии пластины, кроме того, защитный кожух выполнен цилиндрическим трехступенчатым с внутренним каналом, ступень большего диаметра выполнена с возможностью упора к поверхности корпуса, ступень среднего диаметра имеет наружную резьбу, ответную внутренней резьбе в гнезде промывочного узла, и своим торцом поджимает пластину и щеколду к стопорному разрезному кольцу и насадке, а ступень меньшего диаметра оканчивается возле торца насадки, причем пластина и щеколда находятся в пространстве между ступенью меньшего диаметра и внутренней поверхностью гнезда, а внутренний канал защитного кожуха выполнен конусным с расширением к забою.

2. Промывочный узел бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и размещенный в кольцевой расточке гнезда стопор, и фиксирующий узел, отличающийся тем, что стопор состоит из двух шарнирно соединенных полуколец со свободным концевым участком на каждом, причем фиксирующий узел состоит из пластины, щеколды и защитного кожуха, при этом свободный концевой участок одного полукольца снабжен пластиной, жестко соединенной с этим полукольцом и выполненной с глухим пазом на верхнем торце, а свободный концевой участок второго полукольца снабжен щеколдой, соединенной с этим полукольцом с возможностью поворота посредством оси, при этом свободный конец щеколды в рабочем положении размещен в пазу пластины для взаимодействия с боковой стенкой пластины и закреплен относительно пластины посредством винта, причем щеколда и пластина для этого закрепления имеют соосные отверстия и внутреннюю резьбу в отверстии пластины, кроме того, защитный кожух выполнен цилиндрическим трехступенчатым с внутренним каналом, ступень большего диаметра выполнена с возможностью упора к поверхности корпуса, ступень среднего диаметра имеет наружную резьбу, ответную внутренней резьбе в гнезде промывочного узла, и своим торцом поджимает пластину и щеколду к стопору и насадке, а ступень меньшего диаметра оканчивается возле торца насадки, причем пластина и щеколда находятся в пространстве между ступенью меньшего диаметра и внутренней поверхностью гнезда, а внутренний канал защитного кожуха выполнен конусным с расширением к забою.