Колонковое долото Советский патент 1987 года по МПК E21B10/06 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к породоразрушающему инструменту, предназначенному для бурения с отбором керна.

Цель изобретения - повышение выноса керна за счет-улучшения условий его формирования, а также повышение проходки на долото.

На фиг. 1 представлено колонковое долото, общий вид, разрез; на фиг. 2 - то же, вид со стороны рабочего торца; на фиг. 3 - схема работы периферийного венца скважинообразуюш ей и внутреннего венца кернообразующей шарошек.

НИИ, что и точка AI, и является точкой, в которую должен приходить зубок, минималь- , но удаленный от оси В-В при повороте шарошки на 180°, чтобы как данный зубок, так 5 и все зубки венца выходили при вращении шарошки на диаметр скважины или керна. При этом максимально удаленный от оси В-В зубок описывает траекторию, проекция которой на вертикальную плоскость есть отрезок CCi.

Следовательно, отрезок A2C| есть проекция на вертикальную плоскость венца шарошки, выполненного симметрично оси шарошки Н -Н и удовлетворяющего условия выхода всех его зубков на один и тот же

10

ми 9.

Бурение скважины колонковым долотом осуществляется путем его вращения при одновременном создании осевой нагрузки. При этом, благодаря смещению осей одна - относительно другой, вооружение шарошек оказывает динамическое воздействие на породу, что повышает эффективность разрушения хрупких пород, а за счет расположения осей шарошек и цапф под острым углом одна к другой все зубки периферийного Q венца наружной шарошки постоянно выходят на диаметр скважины, а зубки внутреннего венца кернообразуюших шарошек - на диаметр керна, что повышает эффективность разрушения горной породы, образования скважины необходимого диаметра, улучшает условия кернообразования и увеличивает проходку на долото. Ударные элементы 8 долота периодически вступают в контакт с породой, разрушая забойную рейку, образованную зубками 9. Разбуренная порода выносится с помощью промывочной жидкости, поступающей на забой по каналам 2.

При разбуривании более мягких пластичных горных пород зубки 8, а соответственно и ударные элементы 9, внедряются в породу дг на большую глубину, повышая эффективность разрушения забоя. При этом стойкость ударных элементов приближается к стойкости вооружения шарошек за счет дискретного режима работы.

где а

Долото состоит из корпуса 1 с промывочными каналами 2, внутренней секции 3, ,5 диаметр.

на цапфах которой установлены кернообра-Рассмотрим треугольник A2CiAi и трезующие шарошки 4, накладок 5, наружных угольник AiCA2:AiC 2е; AiA2 2e/tgp; секций 6 со скважинообразующими шарошка . .„

ми 7, ударных элементов 8, установленных A|Ci ёш, tga -г-т-s-г на внутренней секции и накладках. Все ша- Р

рошки оснащены твердосплавными зубка- 20 откуда а arctg j f о ми qaiutgp

угол наклона оси шарошки к оси цапфы, град;

duj -диаметр шарошки по вершинам зубков периферийного (для скважино- образующих шарошек) или внутреннего (для кернообразующих шарошек) венца, м;

Р -угол наклона оси цапфы к оси вращения долота, град;

е - расстояние между точками пересечения осей цапфы и шарошки с плос40

костью, проведенной через вершины зубков периферийного (для сква- жинообразующих шарошек) или внутреннего (для кернообразуюших шарошек) венца, м.

Величина е задается изначально и определяется тем, какую амплитуду вертикальных перемещений необходимо сообщить долоту для наиболее эффективного разрушения забоя.

Формула изобретения

Колонковое долото, содержащее корпус с шарошками, установленными на цапфах и расположенные между шарошками ударные элементы, причем шарошки установлены на цапфах со смещением осей одна относительно другой, а ударные элементы жестко связаны с корпусом, отличающееся тем, что, с целью повыщения выноса керна за

При повороте шарошки на 180° минималь- 50 улучшения условий его формирования, но удаленный от оси цапфы В-В (ось враше- также повышения проходки на долото, оси

шарошек и цапф расположены под острым углом одна к другой, определяемым из сления шарошки) зубок переместится из точки А в точку AI, отойдя от стенки скважины или образующей керна на некоторое расстояние (фиг. 3). Отрезок AiA2 параллелен оси В-В. Таким образом, точка АЗ, обра- 55 зованная пересечением данного отрезка с образующей стенки скважины или керна, находится от оси В-В на том же расстоядующего математического выражения

где а -угол наклона оси шарошки к оси цапфы, град;

НИИ, что и точка AI, и является точкой, в которую должен приходить зубок, минималь- но удаленный от оси В-В при повороте шарошки на 180°, чтобы как данный зубок, так и все зубки венца выходили при вращении шарошки на диаметр скважины или керна. При этом максимально удаленный от оси В-В зубок описывает траекторию, проекция которой на вертикальную плоскость есть отрезок CCi.

Следовательно, отрезок A2C| есть проекция на вертикальную плоскость венца шарошки, выполненного симметрично оси шарошки Н -Н и удовлетворяющего условия выхода всех его зубков на один и тот же

диаметр.

где а

костью, проведенной через вершины зубков периферийного (для сква- жинообразующих шарошек) или внутреннего (для кернообразуюших шарошек) венца, м.

Величина е задается изначально и определяется тем, какую амплитуду вертикальных перемещений необходимо сообщить долоту для наиболее эффективного разрушения забоя.

Формула изобретения

Колонковое долото, содержащее корпус с шарошками, установленными на цапфах и расположенные между шарошками ударные элементы, причем шарошки установлены на цапфах со смещением осей одна относительно другой, а ударные элементы жестко связаны с корпусом, отличающееся тем, что, с целью повыщения выноса керна за

дующего математического выражения

где а -угол наклона оси шарошки к оси цапфы, град;

диаметр шарошки по вершинам зубков периферийного (для скважино- образующих шарошек) или внутреннего (для кернообразующих шарошек) венца, м;

угол наклона оси цапфы к оси вращения долота, град;

- расстояние между точками пересечения осей цапфы и шарошки с плоскостью, проведенной через вершины зубков периферийного (для скважинообразуюших шарошек) или внутреннего (для кернообра- зуюших шарошек) венца, м.

Фи1.1

Фиг.

Составитель В. Никулин

Редактор А. КозоризТехред И. ВересКорректор И. Эрдейи

Заказ 5323/28Тираж 533Подписное

ВНИИПИ 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

Изобретение относится к буровой технике и позволяет повысить вынос керна за счет улучшения условий его формирования. Долото имеет корпус 1 со скважинообразу- ющими шарошками (СШ) 7 и кернообразу- ЮШ.ИМИ шарошками (КШ) 4, установленные на цапфах (Ц) со смешением осей одна относительно другой. Оси СШ 7, КШ 4 и Ц расположены под острым углом а одна к другой. Этот угол определяется из математического выражения arctg 2 e/du tgp, где е - расстояние между точками пересечения осей Ц и шарошек 4 с плоскостью, проведенной через вершины зубков 9 периферийного (для СШ 7) или внутреннего (для КШ 4) венца, м; dm - диаметр СШ 7 по вершинам зубков 9 периферийного венца или внутреннего - для КШ 4, м; р - угол наклона оси Ц к оси врашения долота, град. Между КШ 4 и СШ 7 расположены ударные элементы 8, жестко связанные с корпусом 1. За счет смешения осей Ц и КШ 4 и СШ 7 их вооружение оказывает динамическое воздействие на породу, эффективно разрушая хрупкие породы. Расположение осей СШ 7 и КШ 4 и Ц под углом а позволяет постоянно выходить на диаметр скважины всем зубкам 9 периферийного венца СШ 7. При этом зубки 9 внутреннего венца КШ 4 выходят на диаметр керна. Это повышает эффективность образования скважины нужного диаметра. 3 ил. (С (Л со ел оо 00 00 4: 3 8