Шарошечное долото для реактивно-турбинного бурения Советский патент 1985 года по МПК E21B10/16 

Изобретение относится к прродоразрушающему инструменту, а именно к шарошечным долртаМ для сооружения скважин большого диаметра. Известно шарошечное долото, содержащее лапы с цапфами, на которых посредством подшипников смонтированы шарошки, вооруженные твердосплавными зубками ij . Недостаток таких долот заключается в том, что при износе выступающих из тела шарошки частей твердосплавных зубков она вступает в контакт с породой вдоль всей образукяцей ее рабочей части. При этом, в связи с увеличением поверхности шарошки, соприкасающейся с породой, удельная осевая нагрузка на забой резко уменьшается, что существенно снижает эффективность процесса разрушения. Наиболее близким I к изобретению . по технической сущности и. достигаемому результату является шарошечное долото для реакгивно-турбинного,. бур.ения, включакщее корпус с промывочяь1ми каналами и шарошки с зубьями, армированными твердосплавными штырями РД Однако при работе этого долота наблюдается значительное скольжение породоразрушакящх: элементов по забою, присущее реактивно-турбинному способу буреиияо При этом интенсивно изнашивается вооружение шарошек, особенно в |срепких абразивных породах. Причем после выхода из строя частей твердосплавных штырей, выступающих из тела шарошки начииают срабатыват ся эубья совместно с оставшимся в них твердым сплавом. Зубья при износе имеют большую площадь контакта с забое. Это уменьшает осевую нагрузку на породу и приводит к снижению механической скорости бурения. Как правило, из-за низкой механической скорости бурение прекращают зпке при начальной фазе износа веицовых выступов. При этом по высоте срабатывается лишь незначительная честь каждого твердосплавного штыря, большая же часть его остается в теле шарошки и не используется. Цель изобретения - пЬвьш1ение эффе тивности работы долота путем снижения площади контакта венцов с забоем при одновремениом сохранении их прочности; Указанная цель достигается тем,что в шарошечном долоте для реактивно-тур бинного бурения, включающем корпус с 1 742 промывочными каналами и шарошки с зубьями, армированными твердосплавными штырями, зубья шарошек вьтолнены в виде эллиптических усеченных конусов, снабженных ребрами жесткости,, установленными в плоскости малой оси эллипса, при этом большая ось эллипса ориентирована в направлении, перпендикулярном образующей рабочей части шарошки. На фиг. 1 изображено долото, общий 2 - вид А на фиг. 1J на , вид/ на фиг. фиг. 3 - вид Б на фиг. 2; на фиг. 4вид В на фиг. 2. Долото состоит, из корпуса 1, на котором размещены шарошки 2. Шарошки имеют твердосплавные штыри 3, установленные в зубьях, вьтолненных в виде эллиптических усеченных конусов 4, каждый из которых снабжен ребрами 5 жесткости, установленными в плоскости малой оси 6 эллипса. Большая ось 7 эллипса ориентирована в направлении, перпендикулярном образующ ей рабочей части шарошки 2. Подача очистного агента осуществляется через промьгоочные каналы. Долото работает следующим образом. Долото устанавливают на забой, включают подачу промывочной жидкости и начинают вращение. При этом твердосплавные штыри 3 под действием осевой нагрузки внедряются в массив и интенсивно разрушают породу. В процессе бурения, в первую очередь, изнашиваются части твер;Ё1осплавных штырей, выступающие из тела шарошки 2. Затем в работу вступают зубья шарошек 2, которые изнашиваются совместно с твердосплавными штьфями 3. Таким образом, поскольку материал зубьев изнашивается более быстро, происходит постоянное оС нажение твердосплавных штьфей. Бурение ведется до полного срабатьгаания эллиптических конусов 4 и вставленных в них твердосплавных штырей. Практика реактивно-турбинного бурения показьшает, что возможно и целесообразно срабатывание зубьев совместно со штырями до их основания, т.е.. заподлицо с рабочим конусом шарошки, что обеспечивается большим скольжением вооружения по забою. Предлагаемое выполнение долота для реактивно-турбинного бурения позволит уменьшить площадь контакта венЦовых выступов с забоем и одновременво сохранить их прочность.Размещение ребер 5 .жесткости в плоскости малой оси 6 эллипса, вдоль образунзщей шарошки 2, дает возможность усилить зубья в направлении действия наибольших реактивных сил, возникающих при реактивно-турбинном бурении. В то же время именно в этом направлении наблюдается наибольшее скольжение, а следовательно, и более интенсивный износ зубьев совместно с ребрами 5 жесткости. Причем такое размещение ребер 5 жесткости не препятствует движению шлама, при бурени перемещающемуся от центра долота к, периферии. Выполнение зубьев в виде эллипса, большая ось которого ориентирована в направлении, перпендикулярном образующей рабочей части шарошки, позволит усилить зубья в этом

направлении, являнщимся вторым по величине действующих нагрузок, и одновременно создать благоприятные условия для движения шлама, обеспечивая :свободный его проход вдоль образую|щей рабочей части шарошки.

Следует бтметить, что для сохранения площади поперечного сечения зубьев постоянной следовало бы угол наклона их боковых поверхностей прини ать равным нулю. Однако это затруднило бы изготовление шарошек с эллип,тической формой выстлпов, которые практически могут быть изготовлены , :только литьем по вьшлавляемьм моделям. KIJOMS того, коническая форма вы ступа обеспечивает его большз ю проч-. ность.

ШАРШЕЧНОЕ ДОЛОТО ДЛЯ РЕАКТИВНО-ТУРБИННОГО БУРЕНИЯ, включающее корпус с промывочньвш каналами и шарошки с зубьями, армированными твердосплавными штырями, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности его работы путем снижении площади контакта венцов с забоем при одновременном сохранении их прочности, зубья шарошек выполнены в виде эллиптических усеченных конусов, снабженных ребрами жесткости, установленными в плоскости малой оси эллипса, при этом большая ;ось эллипса ориентирована в направ|ленни, перпендикулярном образующей УЕ абочей части шарошки.