БУРОВОЕ ГИДРОМОНИТОРНОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО Российский патент 2015 года по МПК E21B10/18 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения с использованием центрального промывочного узла.

Известно буровое трехшарошечное долото, включающее корпус, конусные шарошки с литыми или фрезерованными зубьями и боковые промывочные узлы со сменными насадками (см. Масленников И.К. «Буровой инструмент», М.: Недра, 1989 г., с. 141-142, рис. 2.1.63).

Недостатком этого долота является низкая эффективность работы из-за некачественной очистки забоя от шлама.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое гидромониторное шарошечное долото, включающее корпус со ступенчатым центральным каналом и размещенную в нем насадку с уплотнительным элементом и стопором (см. патент РФ №2509199, кл. E21B 10/60, 2014 г.).

Данное долото благодаря использованию центрального промывочного узла обеспечивает более организованный отвод шлама и тем самым более качественную очистку забоя.

К недостаткам данного долота следует отнести сравнительно высокую сложность и, как следствие этого, более высокую стоимость изготовления, а следовательно, и более значительные материальные и финансовые затраты.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности работы долота за счет большей надежности промывочного узла.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом гидромониторном шарошечном долоте, включающем корпус со ступенчатым центральным каналом и размещенную в нем насадку с уплотнительным элементом и стопором, согласно изобретению насадка оснащена направляющим узлом для обеспечения ее осевого перемещения без вращения, при этом насадка выполнена с ответной ступенчатой наружной поверхностью, верхняя часть которой размещена в полости ниппельной части долота и выполнена с резьбой на наружной поверхности, а стопор выполнен в виде турбинного колеса, соединенного с верхней частью насадки резьбой, при этом турбинное колесо снабжено лопастями, создающими крутящий момент, направленный в сторону завинчивания резьбовой пары: насадка - турбинное колесо.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что направляющий узел образован выступом на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки и совмещенным с ним пазом на боковой стенке ступени центрального канала большого диаметра, при этом выступ на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки выполнен разъемным.

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 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - узел В на фиг. 1.

Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с корпус со ступенчатым центральным каналом 2 и размещенную в нем насадку 3 с уплотнительным элементом 4 и стопором. Уплотнительный элемент 4 установлен между обращенными один к другому торцами ступеней насадки 3 и канала 2 корпуса 1. Насадка 3 выполнена с ответной каналу 2 ступенчатой наружной поверхностью, верхняя часть 5 которой размещена в полости 6 ниппельной части 7 долота и выполнена с резьбой 8 на наружной поверхности, при этом стопор выполнен в виде турбинного колеса 9, соединенного с верхней частью насадки 3 резьбой 10. При этом турбинное колесо 9 снабжено лопастями 11, имеющими наклон, обеспечивающий постоянное закручивание резьбовых элементов 8 и 10 соответственно насадки 3 и турбинного колеса 9. Насадка 3 оснащена направляющим узлом для обеспечения ее осевого перемещения без вращения. С этой целью направляющий узел образован выступом 12 на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки 3 и пазом 13 на боковой стенке ступени канала 2 большого диаметра, выполненного в корпусе 1. Выступ 12 на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки 3 может быть выполнен в виде разъемного элемента, например Г-образного стержня (см. фиг. 1). Такое выполнение направляющего узла позволяет избежать проворота насадки 3 совместно с турбинным колесом 9, т.к. в случае совместного проворота насадки 3 и турбинного колеса 9 не исключено развинчивание их резьбового соединения. В предложенном же варианте выполнения при вращении турбинного колеса 9 происходит подъем насадки 3 при сохранении турбинным колесом 9 своего положения по высоте.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы шарошек долота осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. Разрушенная порода выносится на поверхность потоком промывочной жидкости, подаваемой на забой через центральный канал 2. При прокачке промывочной жидкости часть ее поступает на забой скважины, а часть используется для создания крутящего момента, для чего используются лопасти 11 турбинного колеса 9, которые устанавливаются таким образом, чтобы происходило постоянное довинчивание резьбовых элементов насадки 3 и турбинного колеса 9. При этом, благодаря оснащению промывочной системы направляющим узлом, гарантирующим только осевое перемещение насадки 3 (без вращения), обеспечивается постоянное надежное поджатие уплотнительного элемента 4 торцом большей ступени насадки к торцевой поверхности ступени канала 2 и тем самым надежная герметизация всего промывочного узла. Для упрощения конструкции выступ 12 на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки 3 может быть выполнен разъемным. Для исключения выпадения разъемного выступа 12 целесообразно выполнять его в виде Г-образного стержня, устанавливаемого в канале 2 совместно с насадкой 3.

Таким образом, при применении предложенного долота благодаря более рациональной конструкции промывочного узла обеспечивается упрощение конструкции и повышение надежности его работы, что позволит снизить себестоимость как самого бурового шарошечного долота, так и затраты на буровые работы в целом.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения с использованием центрального промывочного узла. Буровое гидромониторное шарошечное долото включает корпус со ступенчатым центральным каналом и размещенную в нем насадку с уплотнительным элементом и стопором. Насадка оснащена направляющим узлом для обеспечения ее осевого перемещения без вращения, при этом насадка выполнена с ответной ступенчатой наружной поверхностью, верхняя часть которой размещена в полости ниппельной части долота и выполнена с резьбой на наружной поверхности, а стопор выполнен в виде турбинного колеса, соединенного с верхней частью насадки резьбой, при этом турбинное колесо снабжено лопастями, создающими крутящий момент, направленный в сторону завинчивания резьбовой пары: насадка - турбинное колесо. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота, повышении надежности промывочного узла. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Буровое гидромониторное шарошечное долото, включающее корпус со ступенчатым центральным каналом и размещенную в нем насадку с уплотнительным элементом и стопором, отличающееся тем, что насадка оснащена направляющим узлом для обеспечения ее осевого перемещения без вращения, при этом насадка выполнена с ответной ступенчатой наружной поверхностью, верхняя часть которой размещена в полости ниппельной части долота и выполнена с резьбой на наружной поверхности, а стопор выполнен в виде турбинного колеса, соединенного с верхней частью насадки резьбой, при этом турбинное колесо снабжено лопастями, создающими крутящий момент, направленный в сторону завинчивания резьбовой пары: насадка - турбинное колесо.

2. Буровое гидромониторное шарошечное долото по п. 1, отличающееся тем, что направляющий узел образован выступом на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки и пазом на боковой стенке канала большого диаметра, выполненного в корпусе.

3. Буровое гидромониторное шарошечное долото по п. 1, отличающееся тем, что выступ на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки выполнен разъемным.

4. Буровое гидромониторное шарошечное долото по п. 1, отличающееся тем, что выступ на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки выполнен в виде Г-образного стержня.