Породоразрушающий зубок бурового долота Советский патент 1987 года по МПК E21B10/16 

1 1

Изобретение относится к буровой технике, а именно к породоразрушаю- щим элементам шарошечных долот.

Цель изобретения - повышение механической скорости бурения за счет снижения сопротивления внедрению, увеличению глубины выкола и объема выбуренной породы.

На фиг.1 изображен породоразрушаю- ю ки с определенными соотношениями щий зубок бурового долота, вид спере- геометрических параметров тора, ко- ди; на фиг.2 - то же, вид сбоку, нуса и цилиндра (большего R и меньна фиг.З - вьтолнение породоразру- шающего зубка бурового долота, усеченного двумя симметричными относительно плоскости симметрии тора плоскостями, вид спереди; на фиг.4 то же, вид сбоку.

Породоразрушаюш;ий зубок бурового

долота состоит из посадочного хвосто- 20 объем лунок выкола при одинаковой

вшса 1 цилиндрической формы, конусной рабочей головки 2 с тороидальной вершиной 3. Конусная рабочая головка 2 может быть усечена двумя симметричными относительно плоскости симметрии тора плоскостями 4.

Отличительная особенность предлагаемого зубка заключается в том, что рабочая головка, вьтолненная в виде конуса с углом о1 , обеспечивает посте- пенное нарастание размеров контактной площадки и, следовательно, снижает сопротивление внедрению. Так как конструкцией предлагаемого зубка предусмотрен переход торовидной вершины в коническую рабочую головку, то это обуславливает вступление в работу конической рабочей головки при значительных углублениях торовидной

При бурении на долото передает осевая нагрузка и крутящий момент В процессе перекатьшания шарошек забою скважины твердосплавный зубок 1, запрессованный в корпусе ш

вершины, которая (подобно клину) спо- 40 рошки внедряется в горную породу

собствует выкалыванию большого объема породы.

Таким образом, вьшолнение конусной рабочей головки с торовидной вершиной позволяет снизить сопротивление внедрению, что при тех же глубинах внедрения зубка в породу (что и у прототипа) дает увеличение глубины-выкола и объема выбуренной породы.

Отличительный признак предлагаемого зубка заключается в том, что поверхности тора и конуса могут быть усечены двумя симметричными относительно плоскости симметрии тора плоскостями с углом 1Ь наклона к плоскости симметрии тора, что обеспеч.и- вает усиление положительного эффекта, создаваемого конусной рабочей гопови при этом испытывает напряжение тия и изгиба.

В процессе внедрения зубка 1 в породу выпуклая торовидная поверх

45 ность, переходящая в конусную раб головку 2, создает высокое контак ное давление на породу при умерен ных нагрузках на долото.

Преимущество предлагаемого зуб

5Q (по сравнению с известными) заклю чается в выполнении конусной рабо головки с торовидной вершиной, чт при определенных соотношениях гео метрических параметров тора, кону

55 и цилиндра снижает сопротивление внедрению, увеличивает глубину вн рения и объем выкола, организует равление выкола. Кроме того, преи ществом предлагаемого зубка являе

ЗД48882

кой с торовидной вершиной, а именно способствует уменьшению нарастания площадки контакта и, следовательно, , сопротивления внедрению, а также усиливает и концентрирует расклинивающий эффект в заданном направлении.

Наилучший эффект обеспечивают зубшего г радиусов, диаметра D цилиндрического хвостовика, угла о1 кону- са и угла /з наклона секущих плоскостей к плоскости симметрии тора), установленные экспериментально. В результате проведенных испытаний выявлено, что наибольшую глубину и

глубине внедрения, а следовательно, и меньшую силу сопротивления внедрению имеют зубки, геометрические параметры которьрс лежат внутри интервалов углов 27° d (,

R соотношений 0,3 -г- 2,0;

причем

50

0,2 . 1,0

R . Од08 Cose/г Cos/5

б T-sTn 5 1 - sTn /3

Породоразрушающий зубок бурового долота работает следующим образом.

При бурении на долото передается осевая нагрузка и крутящий момент. В процессе перекатьшания шарошек по забою скважины твердосплавный зубок 1, запрессованный в корпусе шарошки внедряется в горную породу

и при этом испытывает напряжение сжатия и изгиба.

В процессе внедрения зубка 1 в породу выпуклая торовидная поверхность, переходящая в конусную рабочую головку 2, создает высокое контактг( ное давление на породу при умеренных нагрузках на долото.

Преимущество предлагаемого зубка

(по сравнению с известными) заключается в выполнении конусной рабочей головки с торовидной вершиной, что при определенных соотношениях геометрических параметров тора, конуса

и цилиндра снижает сопротивление внедрению, увеличивает глубину внедрения и объем выкола, организует направление выкола. Кроме того, преимуществом предлагаемого зубка является

повышение механической скорости и, следовательно, эффективности бурения в средних и твердых породах.

Формула изобретения

1.Породоразрушающий зубок бурового долота, состоящий из цилиндрического хвостовика, рабочей головки с вершиной в виде части тора, ось которого пересекает ось зубка и перпендикулярна ей, отличающийся тем, что, с целью повьшения механнческой скорости бурения за счет снижения сопротивления внедрению, увеличению глубины выкола и объема выбуренной породы, рабочая головка вы- полнена в виде конуса с углом 27°

, причем отношения большего R и меньшего г радиусов тора к диаметру D цилиндрического хвостовика

о

находится в пределах 0,3 f; ,0

R Cose/ D f - sTn /7

и 0,2 g- . 1,0,

5

2. Породоразругаающий зубок по п,1, отличающийся тем, что поверхность конуса и тора усечена двумя симметричными относительно плоскости симметрии тора плоскостями с углом наклона 29 Л ЗО к плоскости симметрии тора, при этом отношение меньшего радиуса г тора к диаметру D цилиндрического хвостоPji9§ Q9S;1 - Sin

вика

5-

Изобретение относится к области буровой техники и позволяет повысить механическую скорость бурения за счет снижения сопротивления внедрению,, увеличению глубины выкола и объема выбуренной породы. Зубок состоит из цилиндрического хвостовика I, рабочей головки 2 с вершиной в виде части тора. Его ось пересекает ось зубка и перпендикулярна ей. Головка 2 выполнена в виде конуса с углом 27° 0 40. Отношения большего R и меньшего г радиусов тора к диаметру D хвостовика 1 находится в пределах 0,3 R/D 2,0 и 0,2 г/О ,0 а : R/D 0,08 Cos o /1-Sln с/. Поверхность конуса и торца усечена двумя симметричньми относительно плоскости /П/ симметрии тора П с углом наклона 29° ft 50° к П симметрии тора. Отношение г/О 0,08 х Cos/3 1-S in . В процессе перекатывания шарошек по забою зубок внедряется в горную породу и испытьшает напряжение сжатия и изгиба. При этом выпуклая торовидная поверхность создает высокое контактное давление на породу при умеренных нагрузках на долото. I з.п.ф-лы. 4 ил. 1(Л СО 4 4 00 00 00

фие.2

фие.

фиеЛ