Буровое трехшарошечное долото Советский патент 1986 года по МПК E21B10/18 

РК 6 и 7 связаны следующим соотношением : JFp,/ZFp. +Fc,oTe 1,3-1,5; ZFp.,t/FnflTe 3,5-4. Струя жидкости из БГН 3 и 4 создает гидромониторное действие на периферии забоя. Струи жидкости из БГН сливаются и поступают в проем между двумя шарошками. Струя из БГН 6 очищает одновременно забой и вооружение этих двух шарошек. А струя из БГН 7 очищает

вооружение соответствующей третьей шарошки. Струи жидкости препятствуют образованию сальника на вооружение шарошек, что важно при бурении в мягких и вязких породах. Струя жидкости из центрального swходного отверстия очищает вооружение вершинных венцой шарошек 2 и забой в его центральной части. 6 ил.

Изобретение относится к горной промыЕПленности и позволяет повысить эффективность очистки забоя и вооружения шарошек 2 долота. Для этого на конусе 8 центральной втулки 5 размещены и сообщаются с центральным выходным отверстием ра диальные каналы (РК) 6 н 7. Сечение РК 7 вдвое меньше РК 6. Ориентирован РК 7 диаметрально противоположно РК 6 на поверхность шарошек 2. Суммарная площадь , выходных отверстий боковых гидромониторных насадок (БГН) 3 и 4, площадь Рц.оть. с Ф центрального выходного отверстия втулки 5 и суммарная площадь ZFp.K. СП Х-/4 ю о ос

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к промывочной системе буровых трехшарошечных долот. Цель изобретения - повьшгекие зффективности очистки забоя и вооружение шарошек долота, На фиг. 1 дан разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - схема размещения насадок.в долоте и их ориентация относительно шарошек долота; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4-6 - графики результатов сте довых исследований по оптимизации геометрических параметров системы промьшки долота, Долото содержит установленные на опорах 1 шарошки 2 и комбинированную систему промывки, включающую две боковые гидромониторные насадки 3 и 4, ориентированные в проемы меж ду шарошками 2, и центральную втул ку 5. Радиальные каналы 6 и 7 центральной втулки имеют различное сеч iffle и расположены на конусе 8 втулки 5. Канал 6 ориентирован между шарошками 2 в свободный от гидромониторной насадки проем 9, а второй канал 7 выполнен вдвое меньшего сечения, чем канал 6, и направл на поверхность противолежащей свободному проему 9 шарошки 2. При эт гшощади боковых гидромониторных на садок 3 и 4 центрального выходного отверстия 10 и радиальных каналов 6 и 7 связаны соотношениями Шх:. 3-1 эТТГ J.TT , - - р..оге. 1 3,5-4, г .. лтв где rF, - суммарная площадь выходных отверстий боковых гидромониторных каналов; IF р.к, - суммарная площадь радиальных каналов центральной втулки; Гц.отв- площадь центрального выходного отверстия втулки.При проектировании долота из указанного соотношения площадей определяется длина и ширина каналов 6 и 7 центральной втулки 5 и диаметр ее выходного отверстия 10. Центральная втулка 5 устанавливается в долоте таким образом, чтобы больший по площади канал 6 был направлен в проем между шарошками без гидромониторной насадки 9, а диаметрально противоположный канал 7 - на ось противолежащей этому проему шарошки 2. При этом втулка 5 устанавливается по возмояс ности ниже, т.е. необходимо максимально ее приблизить к шарошкам и забою скважины. Долото работает следуюшл:м образом . Промывочная жидкость действует на забой скважины через две боковые; гидромониторные насадки 3 и 4 и центральную втулку 5. При этом потоки жидкости, выходящие из двух боковых насадок 3 и 4, создают гидромониторное действие на периферию забоя. Далее эти потоки направляются к центру забоя и после их слияния в проем 9 без третьей боковой насадки. В этом проеме они ускоряются потоком

3

жидкости, выходящим из большего канала 7 центральной втулки 5, и выносятся в эатрубное пространство. Струя жидкости, выходящая из большего канала 6 центральной втулки 5 в проем 9 между двумя шарошками, очищает одновременно забой и вооружение этих шарошек, а струя жидкости из меньшего канала 7 очищает вооружение соответствующей третьей шарошки, препятствуя этим образованию сальника на вооружении шарошек, что особенно важно при бурении в мягких и вязких породах. Поток жидкости из центрального выходного отверстия 10 смывает вооружение вершинных венцов шарошек 2 и забой в его центральной части.

Установлено, что забой скважины очищается от выбуренного шлама тем эффективнее, чем выше скорость потоков промывочной жидкости по всей его плоскости. Резкое уменьшение скорости потока промьшочной жидкости в какой-либо области забоя приводит к образованию в этом месте за стойной зоны - зоны скопления шлама. Такими наиболее зашламленными зонами, как правило, являются центр и периферия забоя (у стенки скважины в свободном от Гидромониторной насадки проеме. В предлагаемой системе промывки долота величины скоростей потоков промывочной жидкости в указанных зонах зависят от соотношения геометрических параметров центральной втулки и боковых гидромониторных насадок.

На фиг. 4 показан график изменения скорости поперечного потока промывочной жидкости на периферии забоя у стенки скважины в проеме без боковой насадки (кривая 1) и в центре забоя (йривая 2) в зависимости от различного соотношения геометрических параметров промывочных узлов долота. Зависимость представлена.в безразмерных величинах, где Vpo - скорость потока промьшочной жидкости в данной точке; скорость истечения промьшочной жидкости из насадки долота.

На фиг. 5 приведен аналогичный график зависимости указанных параметров от соотношения суммарной площади радиальных каналов центральной втулки и ее выходного от702844

верстия. Оптимальными выбирались геометрические прааметры промывочных узлов долота, соответствующие максимальной скорости потока промы- 5 вочной жидкости как в центре забоя, так и на его периферии в исследуемом проеме. Такими для графика, показанного на фиг. 4, является зона (1 ,3-1 ,5)./5:Fp.(+Рцр а для графи10 ка на фиг. 5 - (3,5-4) .j,.На фиг. 6 представлен сравнительный график, показываюш 1й изменение скорости движения поперечных потоков промывочной жидкости по радиусу за15 боя скважины (от центра забоя - точка О до его периферии - точка d/2) в долоте с системой промывки, выбранной за прототип (кривая 1), ив долоте с предлагаемой схемой промьшки

20 (кривая 2). При этом в обоих случаях суммарный расход жидкости и скорость ее истечения из насадок долота были одинаковыми. Стрелкой показано направление течения промывочной жид25 кости по забою. Из графика видно, что при равных условиях предлагаемая схема промывки долота обеспечивает более высокую скорость поперечных потоков по забою скважины, что

0 положительно сказывается на качестве его очистки и выносе отбуренного шлама в затрубное пространство.

Формула изобретения

Буровое трехшарошечное долото, содержащее корпус с боковыми гидромониторными насадками, шарошки, установленные на цапфах лап посредством подшипников, и центральную

промывочную втулку с конусом, центральным выходным отверстием и двумя радиальными каналами, один из которых ориентирован в межшарошечное

пространство, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очистки забоя и вооружения шарошек долота, радиальные каналы центральной втулки размещены на

ее конусе и сообщаются с ее центральным выходным отверстием, причем второй радиальный канал центральной промывочной втулки выполнен вдвое меньшего сечения по отношению к пер-

вому и ориентирован диаметрально противоположно ему на поверхность шарошки, а суммарная площадь 2Fp выходных отверстий боковых гидромо5

ниторных насадок, площадь Рц центрального вьпсодного отверстия втулки и суммарная площадь ZF.., радиальных каналов связаны следующими соот-- Д.4- з 5-4

ношениями:Рц.ог-р,,

JiFf

i.3-1,5 2 Fp7+F4.I

8uff6