Буровое шарошечное долото Советский патент 1987 года по МПК E21B10/30 

Изобретение относится к долотостр ению и используется при бурении нефт ных и газовых скважин в слабосцемён- .тированных и средней твердости породах.

Целью изобретения является повьппе иие долговечности долота за счет снижения вибраций и обеспечение возможности работы без наддолотного калибратора.

На фиг.1 - долото, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. зависимость величины вибрации от угла установки режущей кромки.

Долото содержит лапы 1, спинки 2 которых армированы износостойкими элементами 3, и установленные на лапках 1 шарошки 4 с калибрующим конусом 5. Спинка 2 лапы 1 по всей длине выполнена цилиндрической и имеет диаметр, равный номинальному диаметру долота, передняя кромка 6 спинки 2 снабжена режущим элементом 7, установленным под углом 3-3 к образующей цилиндра, а цилиндрическая поверхность спинки 2 армирована износостойкими поясками 8, расположенными по спирали с перекрытием др друга, при этом между режущими элементами 7 и спиральными поясками 8 выполнена шламоотводящая канавка 9. Износостойкие пояски 8 могут представлять собой наплавки изйосостой- кими материалами, либо установленны по спирали и впрессованные в тело л пы твердосплавные зубки.

Вдоль передней кромки 6 лапы 1 может быть выполнено углубление 10, а режущий, элемент 7 может представлять собой гшастину 11, жестко закрепленную в углублении 10, при этом на поверхности пластины выполнены поперечные канавки 12.

Долото ра ботает следующим образом

При бурении калибрующий конус 5 шарошки 4 образует номинальный диаметр скважины. В это время спинки . лап 1 не участвуют в процессе формирования стенок скважины. Однако с износом вооружения диаметр образуемой скважины уменьшается, вступает в работу калибрующая спинка доло- .та. При этом диаметр скважины долго сохраняет свои номинальные параметры Установка режущих элементов 7 под углом 3-5° к образующей цилиндра вызвана необходимостью снижения уровo

35

ня вибраций, возникающих на долоте и колонне при работе долота.

Угол установки 3-5 определен экспериментально. На стенде, позволяющем проводить бурение на блоках и одновременно производить измерение вибраций на колонне, отрабатываются опытные долота с различными углами установки.

При испытаниях режущие элементы 7 устанавливаются на спинке лапы под различными углами к образующей цилиндрической поверхности спинки лапы и при работе измеряется величина 5 (частота и амплитуда) вибраций. При испытаниях, когда долото полностью погружается в разбуриваемый блок, наблюдается два типа вибраций: высокочастотная, возникающая от действия вооружения на забой, с практически не изменяющейся амплитудой в процессе бурения и низкочастотная, возникающая от действия вертикально расположенного режущего элемента на породу стенок скважины, при этом амплитуда низкочастотных вибраций тем выше, чем ближе к вертикали угол установки режущего элемента.

На фиг.З приведена зависимость уровня низкочастотных вибраций Скри- вая обработана, т.е. отделены и не приводятся уровни высокочастотной вибрации).

0

5

30

На графике видно, что при работе долота с различными углами установок режущего элемента изменяется величина вибраций (принята относительная величина амплитуды, т.е. отнесенная к номинальному диаметру долота). Наблюдается максимум амплитуды при угле установки, близком к нулю, с увеличением угла установки к положительным углам (если принять режущий элемент, как часть спирали - правое направление спирали) и отрицательным (левое направление спирали) ,

относительная величина амп- литуды снижается и при углах 3-5

УР - амплитуд стабилизируется. В данной конструкции принят положительный угол наклона, так как в этом случае при вращении долота по Часовой стрелке улучшен подъем отбуренного шлама в наддолотное пространство. Такое же направление имеют и спиральные пояски. Это можно объяснить резонансными.явлениями, возникающими при работе долота при

повторных контактах лезвия режущего элемента о след, оставленный при вибрации предыдущим режущим элементом.

Формула изобретения

1. Буровое шарошечное долото, содержащее лапы со спинками, козырьки которых армированы износостойкими элементами, и установленные на лапах посредством опор шарошки с калибрующим конусом, отличающееся тем, что, с целью повышения долговечности долота за счет снижения вибрации и обеспечения возможности работы без наддолотного калибратора, спинка лапы по всей длине имеет .ци05295

10

15

линдрическую форму и диаметр, равный номинальному диаметру долота, передняя кромка спинки лапы снабжена режущим элементом, установленным под углом 3-5 к образующей цилиндра, а цилиндрическая поверхность спинки армирована износостойкими поясками, расположенными по спирали с перекрытием на. каждой лапе, при этом между режущим элементом и поясками выполнена шламоо тводящая канавка,

2. Долото поп,1,отличаю- щ е е с я тем, что вдоль передней кром1ф лапы выполнено углубление, а режущий элемент выполнен в виде пластины, жестко закрепленной в углублении, и имеющей поперечные канавки.

/4-/1

(PilZ.2

Редактор Н.Лазаренко

Составитель С.Денисова Я ехред В. Кадар

Заказ 1393/27

Тираж 533Подписное

ВНИКЛИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

в S -ч -3 -г 1 в 1 г з ч 5

вгол отяммения цетущвю «.3

Корректор А.ЗИМОКОСОВ