Промывочный узел бурового долота Советский патент 1984 года по МПК E21B10/18 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к промьшочным узлам. Известен промывочный узел бурово го долота, содержащий часть корпуса долота с каналом для промывочной жидкости и гнездом под насадку, уплотнительным кольцом круглого сечения и стопррньм элементом в виде пружинного кольца, вставляемого в .кольцевой паз внутри гнезда под насадку Ci. Однако этот промывочный узел быстро выходит из строя во время бурения, когда в условиях агрессивной абразивной среды на насадках возникает перепад давления порядка 120 атм. Из-за недостаточно надежного уплотнения происходит размыв канала и вылет твердосплавной насйдки непосредственно на забой, что резко увеличивает возможность заклинки шарошек и аварийного разрушения долота. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является промывочный узел бурового долота, содержащее корпус с каналом и гнездом, в котором установлена насадка, а в полост между насадкой и корпусом размещено уплотнительное кольцо, поджатое сто порной резьбовой втулкой Г2.. Недостатком данного устройства является малая надежность герметизации. Это объясняется тем, что гер метизация в данном промывочном узле осуществляется за счет гарантирован ного охватывающего усилия резинового кольца, внутренний диаметр которого меньше наружного диаметра насадки. Однако из-за технологических трудностей в ряде случаев допуски на обработку гнезда и на изготовление резинового кольца не выдерживаются а следовательно, не обеспечивается и гарантированный прижим резинового кольца к контактирующим поверхностям насадки и боковой поверхности гнез да Попытки увеличить усилие прижима кольца по всем контактирующим поверхностям за счет увеличения габаритов кольца приводят к резкому ухудшению собираемости узла,что оче важно в условиях массового производ ства. Кроме того, подобные попытки прив дят к прямо противоположному резуль тату: при проталкивании .насадки со значительным усилием сквозь уменьшенный внутренний диаметр уплотнител ного кольца происходит срезание резины по внутреннему или наружному диаметру, а при-ударной нагрузке растрескиваются хрупкие износостойкие насадки. Это приводит к быстрому выходу узлов из строя. Ускорению выхода узлов из строя способствует также возможность самоотворота промежуточных втулок от вибраций колонны при бурении. В настоящее время в районах наибольшего применения гидромониторных долот процент выхода из строя гидромониторных узлов составляет 5-25% от общего количества долот. Цель изобретения, - повышение надежности герметизации узла. Указанная цель достигается тем, что в промывочном узле бурового долота, содержащем корпус с каналом и гнездом, в котором установлена насадка, а в полости между насадкой и корпусом размещено уплотнительное кольцо, пождатое стопорной резьбовой втулкой, уплотнительное кольцо выполнено с поперечным сечением в виде двух сопряженных большими основаниями трапецией, меньшие основания которых расположены перпендикулярно оси насадки и контактируют с дном гнезда и торцом резьбовой втулки, при этом наружная поверхность насадки и внутрення поверхность гнезда со стороны дна имеют форму, конгруэнтную поверхности уплотнительного кольца с сечеаиес/, соответствующим одной из трапеций, а угол наклона боковых сторон трапеций равен углу трения для материала уплотнительного кольца. На фиг. 1 изображен промывочный узел, общий вид; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1} на фиг. 3 и 4 - фрагменты соответственно наружной поверхности насадки и внутренней поверхности гнезда в увеличенном масштабе; на фиг. 5 - уплотнительное кольцо в сечении; на фиг. 6 - узел 1 на фиг.1, второй вариант; на фиг. 7 - уплотнительное кольцо в сечении, второй вариант выполнения. Промывочный узел содержит корпус 1 с каналом 2 и гнездом 3 под насадку 4. В полости между насадкой 4 и корпусом 1 размещено уплотнительное кольцо 5, поджатое стопорной резьбовой втулкой 6. Уплотнительное кольцо 5 выполнено с поперечным сечением в виде двух сопряженных боль шими основаниями трапеций 7, меньшие основания 8 которых расположены перпендикулярно продольной оси 0-0 насадки 4 и контактируют с дном 9 гнез да 3 и торцом 10 стопорной резьбовой втулки 6. Трапеции 7 по первому варианту являютсяравнобокими, а по второму варианту - прямоугольными, конгруэнтно которым выполняются наружная поверхность насадки 4 и внутренняя поверхность гнезда 3 со стороны его дна 9. Углы наклона боковых сторон 11 трапеций 7 равны углу трения для материала уплотнительного кольца 5. Величина угла d выбирается из условия самоторможения уплотнительного кольца 5,

Сборка промывочного узла осуществляется следующим образом.

В гнездо 3, очищенное любым известным способом, например пескоструйной , вводится насадка 4 с надетым на нее уплотнительным кбльцом 5. Конструкция кольца обеспечивает возможность установки кольца без выбора торцовой стороны. Затем в гнездо 3 заворачивается резьбовая втулка 6, вращением кот;орой обеспечивается поджатие кольца 5, Для обспечения беспрепятственного монтажа желательно, чтобы диаметры элементов промывочного узла отвечали условию D D а Dj D4 , где D - наружный диаметр цилиндрической части насадки; 2 3 соответственно внутренний и наружный диаметры уплотнительногп кольца,) -внутренний диаметр, гнезда,

С точки зрения повышения надежности герметизации наиболее предпочтительным является вариант выполнения, изображенный на фиг. 2-5. При использовании второго варианта выполнения элементов промывочного узла (фиг. 6 и 7) компенсация усилия прижима за счет исключения скоса с углом d на поверхности насадки 4 возможна за счет увеличения осевого усилия, создаваемого при завинчивании резьбовой втулки б. Для удоб0ства монтажа углы уплотнительиого кольца 5 и ответная поверхность гнезда 3 выполняются с закруглением радиусом R .

1 .

5 Применение предложенного промывочного узла позволит повысить эффективность работы бурового долота за счет улучшения условий очистки забоя , от шлама и исключения выпадания твер0 досплавных насадок на забой скважины. Испытания в промысловых условиях показали высокую надежность предложенной конструкции промывочного узла.

ПРОМЫВОЧНЫЙ УЗЕЛ БУРОВОГО ДОЛОТА, содержащий корпус с каналом и гнездом, в котором установлена насгшка, а в польсти между насадкой и корпусом размещено уплотнительное кольцо, поджатое стопорной резьбовой втулкой, отличающийся; тем, что, с целью повьвиеНИН надежности герметизаций узла, уплотнительное кольцо выполнено с поперечным сечением в виде двух сопряженных большими основаниями трапеций, меньшие основания которых расположены перпендикулярно оси иасадки и контактируют с дном гнезда и торцом резьбовой втулки, при этом, наружная поверхность насадки и внутренняя поверхность гнезда со стороны дна имеют форму, конгруэнтную поверхности уплотнительного кольца с сечением, соответствующим одиой из трапеций. 2. Узел по п. 1, отличающий с я тем, что угол наклона боковых сторон трапеций равен углу трения для материала уплотнительного кольца.