Шарошка бурового долота Советский патент 1987 года по МПК E21B10/16 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к буровым QjapomeMHbiM долотам.

Цель изобретения - повышение скорости бурения путем уменьшения рейкообра- зования на забое.

На фиг. 1 показано шарошечное долото, вид сбоку; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - точки разрушения забоя зубцами венца шарошки.

Шарошка бурового долота состоит из корпуса 1 шарошки бурового долота, венцов 2-4, зубцов 5.

Корпус 1 шарошки бурового долота представляет собой известную конусную или сфе- рообразную шарошку. Венцы 2-4 представляют собой известные радиально расположенные на рабочей поверхности корпуса 1 шарошки ряд зубцов 5. Зубец 5 представляет собой известный породоразрушаюш,ий элемент зубчатой и штыревой шарошки.

Для выполнения условия исключения попадания зубцов в одни и те же точки забоя необходимо учитывать коэффициент венца KB, определяемый по формуле:

If 2nR R

K° F

где R - радиус развертки венца по забою, т.е. радиус от оси шарошечного долота до венца шарошки в его средней части (фиг. 2);

г- радиус венца шарошки а ее сред- дней части зубцов.

Для исключения попадания зубцов в одни и те же точки забоя коэффициент венца KB не должен быть равен целому числу, иначе длина окружности венца в средней части зубцов укладывается целое число раз в длине окружности развертки венца по забою, поэтому зубцы венца, даже с разным шагом, попадают в одни и те же точки забоя, оставляя по забою с неравным шагом «рейку

Исходя из диаметра лунки выкола зубца, равного 3 мм, и максимального расстояния между зубцами 60 мм, принимается, что забой между первоначальными максимально удаленными лунками выкола разрушается полностью по истечении 20 оборотов долота. Поэтому при расчете и определении размеров R и г шарошечного долота коэффициент венца KB должен быть равен простой несократимой дроби, числитель которой больше 20, а знаменатель больше 19.

Для улучшения динамических характеристик бурения, уменьшения вибрации при бурении направление переменного шага зубцов в соседних венцах шарошки выбирается в противоположные стороны (фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

Для примера рассмотрим работу породоразрушающих элементов венца 2 (фиг-. 3).

За первый оборот отпечатки зубцов на забое

А21, А22, А23, А24, Агз, А26, А27, А28, А29, A2I, А22,

А23, А24, А25 (фиг. 3)- За второй оборот долота отпечатки зубцов на забое будут

o соответственно Аге , , Ага , Aj, , , Ааз , AM, Агг и т.д. Как видно (фиг. 3) при повторной обработке забоя зубцами венца 2, на отпечатки в- породе зубцов с относительно большим шагом на всей окружности венца 2 находят зубцы с меньшим шагом. Напри5 мер, на шаг A2iA22 при первом обороте накладывается А2бА27 при втором обороте и т.д.

Коэффициент венца 2 не равен целому числу KB 1, 2, 3 и т.д. (Кв 1,45), поэ тому исключается возможность образования «рейки с неравным шагом между углублениями на забое.

Применение предлагаемого устройства позволит уменьшить рейкообразование на забое, тем самым энергия разрушения забоя

5 зубцами венцов будет израсходоваться преимущественно на преодоление прочности забоя по растяжению, что обеспечит снижение энергозатрат на разрушение породы и повышение скорости бурения.

30

Формула изобретения

Шарошка бурового долота, содержащая венцы с размещенными на рабочей поверхности с неравным шагом зубцами, отличающаяся тем, что, с целью повышения ско5 рости бурения путем уменьшения рейкооб- разования на забое, расстояние между зубцами в каждом венце шарошки, пересекающем мгновенную ось вращения шарошки, равно члену последовательности ариф0 метической прогрессии на всей длине окружности венца, при этом увеличение расстояния между зубцами в смежных венцах направлено в противоположные стороны и радиусы каждого венца шарошки в средней части зубцов выполнены в соответствии с

5 соотношением

R ,,

,

где R - радиус развертки венца по забою; г - радиус венца шарошки в средней 0части зубцов;

KB - коэффициент венца, равен простой несократимой дроби, числитель которой больше 20, а знаменатель больше 19.

фиг г

Изобретение относится к бурению скважин и нозволяет повысить скорость бурения путем уменьшения рейкообразования на забое. Шарошка (Ш) содержит венцы (В) 2-4 с разменленными на рабочей поверхности с неравным шагом зубцами 5. Расстояние между ними в каждом венце Ш, пересекающем .мгновенную ось вращения 111, равно числу последовательности арифметической прогрессии на всей длине окружности В 2-4. Увеличение расстояния между зубцами 5 в смежных В направлено в противоположные стороны. Это уменьшает вибрации при бурении. Радиусы каждого В 2-4 в средней части зубцов 5 выполнены в соответствии с соотношением R/r Кп, где R - радиус развертки В 2-4 по забою; г - радиус В 2-4 в средней части зубцов 5; Ка - коэффициент В 2-4, равен простой несократимой дроби, числитель которой больше 20, а знаменатель больше 19. Это исключает попадание зубцов 5 в одни и те же точки забоя и образование «рейки с неравным шагом между углублениями на забое. При повторной обработке забоя зубцами 5 В 2 на отпечатки в породе зубцов 5 с относительно большим шагом на всей окружности. В 2 находят зубцы 5 с меньшим шагом. 3 ил. и оо СП о ОО

jafou

1,45 оборота 8енца 2 по забою

v Агг Аг.

Г

v Kis An Агв Azs Аи Агг Агз Аг Аг5 i

; X / ; ,. x|V X I/ V х| X V 1 X X |.

Агт ЛггЫггЫгз /( Ли /Iz Лгв Лгэ

t 1 А « t i i I t t t

Y /jX/ x|/ / / I / X и X / j X / / x| / Vjx X j /

/Izf I ЛггМ 3 I I Агб Аг7 I /Ize I Aza Azt 1 / гг Хгз f t It I « t i t i t . i

гз Аг Аг5

.

м/г/ Оборот Золота

2J оборот долота

Ъ-и оборот долота