Шарошечное долото Советский патент 1985 года по МПК E21B10/24 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к шарошечным долотам для бурения скважин, преимущественно с очисткой забоя газообразным агентом. Известно шарошечное долото для бурения скважин с очисткой забоя газообразным агентом, содержащее лапы с ниппельной частью и каналами продувки опор шарошек, центральное продувочное сопло, закрепленную в сопле втулку с боковыми окнами и конусным отражателем, установленным навстречу потоку газообразного агента, и обратный клапан 1. Недостатком этого долота является относительно невысокая степень защиты опор шарошек от шлама из-за того, что обратный клапан расположен на входе во внутреннюю полость ниппельной части долота. Наиболее близким к предлагаемому является шарошечное долото для бурения скважин с очисткой забоя газообразным агентом, содержащее лапы с ниппельной частью и каналами продувки опор шарошек, центральное продувочное сопло, закрепленную в сопле втулку с двумя диаметрально расположенными боковыми окнами и конусным отражателем, установленным навстречу потоку газообразного агента, и размещенный внутри втулки с перекрытием ее боковых окон обратный клапан. В этом долоте улучшена щламозащита опор шарошек за счет размещения обратного клапана внутри втулки непосредственно над центральным продувочным соплом долота 2. Однако его недостаток состоит в малой надежности работы обратного клапана. выполненного в виде эластичной цилиндрической пустотелой вставки. Объясняется это тем, что перекрывающие окна втулки участки эластичной вставки работают как отдельные самостоятельные клапаны, причем газообразный агент оказывает на каждый из них неодинаковое действие вследствие различия величин давлений на входах окон. Возникновение такого перепада давления обусловлено ориентацией боковых окон втулки относительно каналов продувки опор шарошек при ее установке в центральном продувочном сопле долота, а также смещением или переносом этого сопла относительно оси долота в результате неточного изготовления поковок лап. Неравномерное распределение давления на входах окон вызывает в эластичном материале прилегающих к окнам участков вставки различные по величине напряжения, действие которых усугубляется больщими пульсациями давления в потоке газообразного агента, заставляющими эти участки интенсивно вибрировать. Такой режим работы клапана часто приводит к возникновению остаточных деформаций в эластичном материале вставки а в отдельных случаях к отрыву свободного конца вставки, особенно со стороны ее наиболее нагруженного участка. В итоге клапан перестает выполнять свои функции и долото преждевременно выходит из строя. Цель изобретения - увеличение стойкости долота за счет повышения надежности работы обратного клапана путем уравнивания и снижения возникающих в его материале напряжений. Указанная цель достигается тем, что в шарошечном долоте для бурения скважин с очисткой забоя газообразным агентом, содержащем лапы с ниппельной частью и каналами продувки опор шарошек, центральное продувочное сопло, закрепленную в сопле втулку с двумя диаметрально расположенными боковыми окнами и конусным отражателем, установленным навстречу потоку газообразного агента, и размещенный внутри втулки с перекрытием ее боковых окон обратной клапан, последний выполнен в виде двух подпружиненных между собой заслонок, установленных на двух общих осях с возможностью одновременного радиального перемещения, при этом оси расположены вдоль втулки по ее диаметру с противоположных сторон окон. На фиг. 1 изображено шарошечное долото с частичным вырывом, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Долото содержит лапы 1 с ниппельной частью 2 и каналами 3 продувки опор шарошек 4, центральное продувочное сопло 5, закрепленную в сопле втулку б с двумя диаметрально расположенными боковыми окнами 7 и конусным отражателем , установленным навстречу потоку газообразного агента. Внутри втулки 6 размещен обратный клапан, выполненный в виде двух перекрывающих боковые окна втулки заслонок 9, обращенных к окнам, поверхности которых повторяют форму внутренней поверхности втулки. Заслонки подпружинены между собой посредством пружины 10 и установлены на двух общих осях 11 и 12 с возможностью одновременного радиального перемещения, при этом оси расположены вдоль втулки по ее диаметру с противоположных сторон окон. В процессе бурения поток газообразного агента, в котором может быть распылено смазывающе-охлаждающее вещество (например, масло), встречает на входе в полость ниппельной части 2 долота препятствие в виде конусного отражателя 8 втулки 6. В результате смазывающе-охлаждающее вещество выделяется из потока, конденсируясь на поверхности отражателя, и отбрасывается к стенкам полости ниппельной части, по которым оно стекает на ее дно. Оттуда это вещество вместе с частью газообразного агента по каналам 3 в лапах 1 поступают в опоры шарошек 4, смазывая и охлаждая их. Очишенный газообразный агент через боковые окна 7 втулки 6 воздействует на заслонки 9, вследствие чего они начинают одновременно смеш.аться к центру втулки, сжимая размеш.енную между ними пружину 10. Смеш,ение заслонок продолжается до их соприкосновения, после чего они образуют единую систему, которая может перемещаться внутри втулки по обШ.ИМ осям 11 м 12 в ту или иную сторону от ее центра в зависимости от перепада давления на входах боковых окон 7 и пульсации давления в потоке газообразного агента. В этом положении обратный клапан открыт и очищенный газообразный агент беспрепятственно поступает в центральное продувочное сопло 5 и далее на забой скважины. При прекращении подачи газообразного агента заслонки 9 под действием пружины 10 возвращаются в исходное положение, перекрывая окна 7, и внутренняя полость ниппельной части 2 долота оказывается изолированной от забоя, чем предотвращается попадание жидкого шлама черех эту полость в опоры шарошек 4 по каналам 3 продувки опор. Наличие у заслонок 9 двух обших осей 11 и 12, расположенных вдоль втулки 6 по ее диаметру с противоположных сторон окон 7, обеспечивает хорошую центрацию заслонок относительно окон и уменьшает возможность их переноса и заедания на осях от преимушественного воздействия потока газообразного агента на ближайшие к соплу 3 концевые участки заслонки, Такое выполнение долота позволяет повысить надежность работы обратного клапана, поскольку составляющие этот клапан две подпружиненные между соброй заслонки могут образовывать единую систему, способную автоматически самоустанавливаться внутри втулки в зависимости от перепада давления на входах боковых окон, за счет чего уравниваются и снижаются возникающие в материале обратного клапана напряжения. Все это увеличивает стойкость шарошечного долота, особенно при бурении обводненных пород.

/2

Фие.2

ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО для бурения скважин с очисткой забоя газообразным агентом, содержащее лапы с ниппельной частью и каналами продувки опор шарошек, центральное продувочное сопло. закрепленную в сопле втулку с двумя диаметрально расположенными боковыми окнами и конусным отражателем, установленным навстречу потоку газообразного агента, и размещенный внутри втулки с перекрытием ее боковых окон обратный клапан, отличающееся тем, что, с целью увеличения стойкости долота за счет повышения надежности работы обратного клапана путем уравнивания и снижения возникающих в его материале напряжений, обратный клапан выполнен в виде двух подпружиненных между собой заслонок, установленных на двух общих осях с возможностью одновременного радиального перемещения, при этом оси расположены вдоль втулки по ее диаметру с противоположных сторон окон.о (Л со 4 О5 СО