РАЗБОРНЫЙ ШАРОШЕЧНЫЙ БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2015 года по МПК E21B10/28 

Изобретение может быть использовано в горном деле для бурения прямым ходом скважин со ступенчатой формой забоя.

Известен шарошечный расширитель, содержащий корпус с резьбовым ниппелем для присоединения буровой штанги и резьбовую муфту для присоединения опережающего бурового инструмента. К корпусу разъемно крепятся лапы с шарошками, представляющие собой секции серийных шарошечных долот (пат. РФ на изобретение №2021472, МПК E21B 10/20, опубл. 15.10.1994). Секции серийных шарошечных долот таковы, что их шарошки являются несъемными. Это является недостатком данной конструкции, так как снижает ремонтопригодность.

Известен шарошечный расширитель, содержащий корпус в виде центрального ствола с неподвижно присоединенными к нему лапами в виде обойм, опорные валы с подшипниками, которые разъемно установлены между обоймой и центральным стволом. Подшипники расположены в сквозном осевом отверстии шарошек, шарошки имеют узел фиксации в виде замкового шарикового подшипника (а.с. СССР №1808971, МПК E21B 10/28, опубл. 15.04.1993, бюл. №14).

Недостатком данной конструкции является расположение узла фиксации шарошек в рабочей зоне подшипниковой опоры шарошек, что снижает ее долговечность.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является разборное буровое шарошечное долото с опорами шарошек на подшипниках качения с сепараторами и с укороченными съемными секциями лап. Долото имеет корпус, к которому разъемно крепятся лапы со съемными шарошками на сменных подшипниках, способных совместно воспринимать радиальную и разнонаправленную осевую нагрузку, застопоренными узлами фиксации. Узлы фиксации шарошек вынесены за пределы рабочей зоны подшипниковой опоры шарошек, расположены со стороны тыльной поверхности шарошек и выполнены в виде разъемного фланца с крепежными винтами, размещенными на торцевой плоскости фланца шарошек (пат. РФ на изобретение №2347883, МПК E21B 10/20, опубл. 27.02.2009, бюл. №6).

Недостатком данной конструкции является низкая прочность и долговечность съемных шарошек и их опор вследствие расположения узла фиксации шарошек на их тыльной стороне, так как в этом случае уменьшен диаметр цапфы в части, наиболее нагруженной изгибающими моментами, и ослаблены тела шарошек.

Техническим результатом является увеличение прочности и долговечности съемных шарошек и их опор путем вынесения узла фиксации шарошек в наименее нагруженную зону.

Для достижения указанного технического результата в разборном шарошечном буровом инструменте, содержащем корпус, к которому разъемно крепятся лапы со съемными шарошками на сменных подшипниках, способных совместно воспринимать радиальную и разнонаправленную осевую нагрузку, застопоренными узлами фиксации, согласно изобретению корпус удлинен в сторону забоя и для формирования опережающей скважины меньшего диаметра снабжен на конце породоразрушающими элементами или устройством для их присоединения, узел фиксации каждой шарошки расположен со стороны вершины ее конуса и выполнен в виде упора на удлиненном в сторону забоя корпусе, при этом упор опирается на внутреннее кольцо подшипника, способного воспринимать осевую нагрузку, направленную от вершины шарошек.

На чертеже изображен разборный шарошечный буровой инструмент в осевом разрезе.

Разборный шарошечный буровой инструмент состоит из корпуса 1, к которому разъемно, например при помощи болтов 2, крепятся лапы 3 со съемными шарошками 4 (далее шарошками 4) на сменных подшипниках 5 и 6 (далее подшипниках 5 и 6), способных совместно воспринимать радиальную и разнонаправленную осевую нагрузку. Подшипник 6 такой, что способен воспринимать осевую нагрузку, направленную от вершины шарошек.

Корпус 1 удлинен в сторону забоя и для формирования опережающей скважины меньшего диаметра снабжен на конце породоразрушающими элементами (на чертеже не показаны) или устройством для их присоединения, например в виде резьбовой муфты 7.

Шарошки 4 застопорены узлами фиксации. Узел фиксации каждой шарошки 4 расположен со стороны вершины ее конуса и выполнен в виде упора 8 на удлиненном в сторону забоя корпусе 1, который стопорит в сквозном осевом отверстии каждой из шарошек 4 подшипник 6, благодаря тому, что уперт в его внутреннее кольцо.

Работает разборный шарошечный буровой инструмент следующим образом.

На корпус 1 и лапы 3 передается осевое усилие и крутящий момент, в результате этого происходит вращение корпуса 1 и шарошек 4, с помощью которых разрушается забой скважины (на чертеже не показан).

Опережающие породоразружающие элементы (на чертеже не показаны), присоединенные к резьбовой муфте 7 производят формирование опережающей скважины меньшего диаметра, освобождая место для узла фиксации шарошек 4 со стороны вершины их конуса. Узел фиксации шарошек 4 со стороны вершины их конуса не требует места в нагруженной зоне подшипникового узла, поэтому достигается увеличение прочности и долговечности шарошек 4 и их опор, включающих лапы 3 и подшипники 5 и 6.

При необходимости, производится замена лап 3 с шарошками 4 путем отвинчивания болтов 2 и снятия лап 3, а также производится снятие шарошек 4, путем разборки подшипникового узла. Подшипниковый узел разбирается после снятия лап 3, путем выпрессовки подшипников 5 и 6. Сборку производят в обратной последовательности.

Изобретение может быть использовано в горном деле для бурения прямым ходом скважин со ступенчатой формой забоя. Технический результат заключается в увеличении прочности и долговечности съемных шарошек и их опор путем вынесения узла фиксации шарошек в наименее нагруженную зону. Разборный шарошечный буровой инструмент содержит корпус, к которому разъемно крепятся лапы со съемными шарошками на сменных подшипниках, способных совместно воспринимать радиальную и разнонаправленную осевую нагрузку застопоренными узлами фиксации. Корпус удлинен в сторону забоя и для формирования опережающей скважины меньшего диаметра снабжен на конце породоразрушающими элементами или устройством для их присоединения. Узел фиксации каждой шарошки расположен со стороны вершины ее конуса и выполнен в виде упора на удлиненном в сторону забоя корпусе, при этом упор опирается на внутреннее кольцо подшипника, способного воспринимать осевую нагрузку, направленную от вершины шарошек. 1 ил.

Разборный шарошечный буровой инструмент, содержащий корпус, к которому разъемно крепятся лапы со съемными шарошками на сменных подшипниках, способных совместно воспринимать радиальную и разнонаправленную осевую нагрузку застопоренными узлами фиксации, отличающийся тем, что корпус удлинен в сторону забоя и для формирования опережающей скважины меньшего диаметра снабжен на конце породоразрушающими элементами или устройством для их присоединения, узел фиксации каждой шарошки расположен со стороны вершины ее конуса и выполнен в виде упора на удлиненном в сторону забоя корпусе, при этом упор опирается на внутреннее кольцо подшипника, способного воспринимать осевую нагрузку, направленную от вершины шарошек.