Шарошечное долото А.Н.Попова Советский патент 1989 года по МПК E21B10/08 

S

сл

Изобретение относится к горному делу, а именно к породоразрушающему буровому инструменту, и может быть использовано при проходке скважин большого диаметра в комплекте с агрегатами реактивно-турбинного бурения. Цель изобретения - повышение эффективности бурения и стойкости долота за счет обеспечения режима чистого качения шарошек при реактивно- турбинном бурении. Шарошечное долото для бурения скважин включает корпус с установленным на нем диском, снабженным размещенными в его периферийной части шарошками с породоразрушаюш.ими элементами. Ось враш.ения долота лежит в плоскости симметрии диска, перпендикулярной оси врашения последнего. Оси враш.ения шарошек расположены в указанной плоскости симметрии диска, при этом радиус кривизны всех шарошек равен радиусу долота. 4 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к породоразрушаюш,ему буровому инструменту, и может быть использовано при проходке скважин большого диаметра в комплекте с агрегатами реактивно-турбинного бурения.

Цель изобретения - повышение эффективности бурения и стойкости долота за счет обеспечения режима чистого качения шарошек при реактивно-турбинном бурении.

На фиг. 1 представлено долото, фронтальная проекция; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 и 4 - схема установки долота на забое при планетарном движении;, а - по радиусу скважины; б - перпендикулярно радиусу; в - в промежуточном положении, где ш„ - частота переносного вращения; wo- частота относительного вращения; R - реакция забоя; R и составляющие реакции забоя.

Шарошечное долото состоит из корпуса 1 с резьбовым соединением 2 и лапами 3. На лапах 3 с помощью подшипниковой опоры 4 на оси 5 вращения установлен диск 6. По периферии диска 6

на подшипниках 7 с осями 8 вращения размещены шарощки 9 с породоразрушаю- щими элементами 10. Ось вращения долота лежит в плоскости симметрии диска 6, перпендикулярной его оси 5 вращения. Оси 8 вращения шарошек 9 расположены в указанной плоскости симметрии диска 6, при этом радиус 1 i кривизны всех шаро- щек равен радиусу 12 долота.

Шарошечное долото работает следующим образом.

Долото в составе с агрегатом реактивно-турбинного бурения приводится в относительное врашение (дао) вокруг своей оси с одновременным переносным вращением (йУ„) вокруг оси скважины.

Поскольку оси диска 6 и шарошек 9 взаимно перпендикулярны, а оси 8 шарошек 9 лежат в плоскости, проходящей через ось долота, то при расположении диска 6 долота по радиусу скважин (фиг. 3 и 4 а) шарошки 9 перекатываются по забою без скольжения, что повышает износостойкость породоразрушающих элементов. При этом подшипники шарошек вое

о:

СП

принимают в основном радиальные нагрузки, которые являются наиболее предпочтительными для подшипников шарошек 9. Указанные нагрузки для шарошек обусловлены реакцией забоя R, а на подшипниковую опору диска 6 действуют минимальные осевые нагрузки, обусловленные трением качения в подшипниках шарошек 9. Когда диск 6 перпендикулярен радиусу скважины (фиг. 3 и 4 б), подшипниковая опора 4 диска 6 воспринимает в основном радиальные нагрузки, а большинство подшипников шарошек не нагружены, так как шарошки 9 не соприкасаются со стенками скважины, исключение составляет нижняя шарошка 9, которая перекатывается по своей продольной образуюшей, контактируя с забоем без скольжения.

В промежуточном положении (фиг. 3 и 4 в) нагрузка перераспределяется между опорой диска 6 и нижней шарошки 9, на которую в данный момент опирается долото. Остальные шарошки 9, не соприкасаясь со стенками скважины, остаются разгруженными. В промежуточном положении обе опоры воспринимают преимушественно радиальные нагрузки от R и R, а поро- доразрушаюшие элементы шарошек 9 долота перекатываются по забою без скольжения. Выполнение шарошек 9 с радиусом кривизны, равным радиусу долота, снижает динамику процесса бурения, что позволяет предлагаемому долоту перекатываться по забою без ударов и рывков. При этом породоразрушаюшие элементы шарошек 9 из положения долота (фиг. 3, 4 б) вводятся в контакт с породой вдоль образующей постепенно, что обеспечивает их сохранность при одновременном получении высоких удельных нагрузок на породу.

Таким образом, в предлагаемом долоте

с ростом эффективности бурения повышается стойкость его опоры и породоразру- шаюших элементов.

Формула изобретения

Шарошечное долото для бурения скважин включающее корпус с установленным на нем диском, снабженным размещенными в его периферийной части шарошками с поро- доразрущающими элементами, причем ось

вращения долота лежит в плоскости симметрии диска, перпендикулярной оси вращения последнего, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности бурения и стойкости долота за счет обеспечения

режима чистого качения шарошек при реактивно-турбинном бурении, оси вращения шарошек расположены в указанной плоскости симметрии диска, при этом радиус кривизны всех шарошек равен радиусу долота.

Фиг. 2

Фие.З