Шарошечное долото Советский патент 1989 года по МПК E21B10/08 

Изобретение относится к технике и технологии бурения нефтяных, газовых и других скважин и может быть использовано при проектировании, изготовлении и эксплуатации буровых шарошечных долот.

Цель изобретения - повышение эффективности бурения в осложненных условиях высокой поглош,аемости пластов и в пере- межаюш,ихся по твердости породах.

На фиг. 1 показано шарошечное долото; на фиг. 2 угол наклона (фт) оси вращения шарошки к оси долота (для твердых пород); на фиг. 3 - угол наклона (ф«) оси вращения шарошки к оси долота для мягких пород; на фиг. 4 и 5 - расположение оси вращения шарошки относительно оси вращения долота в плане соответственно для твердых (/г) и для мягких (/„) пород; на фиг. 6, 7 - углы заострения зубьев и их шаг соответственно в долотах для твердых пород (j-ffr) и мягких ().

Долото состоит из лап 1, шарощек 2 с зубьями 3 на венцах, установленных на цапфах 4 с возможностью вращения. Цапфы 4 закреплены на лапах 1 под углом к оси долота и со смещением в направлении вращения долота.

Смещение осей цапф и шаг зубьев шарошек связаны следующим соотношением

,01-0,017,

где /

смещение осей цапф в напряглении вращения долота, мм;

t - шаг зубьев на венцах шарошек, мм.

Угол наклона осей цапф к оси долота должен быть не менее 56°.

Шарршечное долото работает следующим обр азом.

В процессе бурения концентрация волокнистого наполнителя в призабойной зоне постоянно меняется. Причем в истекающих из промывочных каналов долота струях жидкости с высокоразвитым турбулентным течением волокнистый наполнитель периодически сплетается в резинотканевую подушку, которая представляет собой своего рода амортизатор. Цоэтому характер взаимодействия вооружения долота с породой постоянно меняется. Долото отвечает такому режи- му работы в осложненных услловиях.

Цри этом за счет максимальных величин шага (t) и вылета зубьев (Л) в сравнении с долотом типа Т обеспечивается значительное и существенное тангенциальное скольжение зуба по забою и агрессивность вооружения (возрастает удельная энергия удара, приходящаяся на 1 зуб), а минимально возможное смещение осей цапф в сравнении с долотом типа М способствует снижению интенсивности износа зубьев, при этом большой угол наклона осей цапф к оси долота

() усиливает эффект скалывания путем сдвига зубьев по породе забоя скважины в радиальном направлении. Эффективность бурения обеспечивается за счет дробяще- скалывающего действия зубьев шарошек. Увеличение до максимальных величин щага (О и вылета зубьев (ft) свойственно долоту типа Л1 и в перемежающихся по твердости породах обеспечит повышение механической скорости проходки (за счет агрессивности вооружения).

Минимально возможное смещение осей цапф (/) - этот параметр свойственен долоту типа Т, не снижая механической ско- рости, что очень важно при бурении в пере- межающихся по твердости породах, обеспечит снижение интенсивности износа зубьев и на более продолжительное время высокий уровень механической скорости.

Увеличение до максимальных величин угла наклона осей цапф к оси долота (ф 56°) - этот параметр более свойственен долоту типа С, увеличивает фрезерующий эффект зубьев, повышает коэффициент перекрытия забоя скважины и тем самым увеличивает механическую скорость и проходку на долото при повышенной износостойкости, долговечности зубьев.

Правильность граничных значений соотношения 0,01-0,017 обосновывается еще следующим: - смещение осей щарошек должно быть только положительным; - шаг зубьев должен быть максимально возможным из условий прочности материала.

Что касается угла наклона осей цапф к оси долота (), то наибольший фрезерующий эффект зубьев (это легко определяется по характеру износа зубьев) обеспечивается с углом наклона осей цапф долота 56°.

Формула изобретения

0

5

0

5

Шарошечное доЛото, содержащее лапы, закрепленные к лапам под углом к оси долота цапфы и со смещением в направлении вращения долота, и шарошки с зубьями на венцах, закрепленные на цапфах с возможностью вращения, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности бурения в осложненных условиях высокой поглощаемости пластов и в перемежающихся по твердости породах, смещение осей цапф и щаг зубьев шарошек связаны следующим соотношением

50

,01-0,017,

где / - смещение осей цапф в направлении

вращения долота, мм; t - шаг зубьев на венцах шарошек, мм, причем угол наклона осей цапф к оси долота не менее 56°.

Фиг.2

Фиг.З

Изобретение относится к технике и технологии бурения нефтяных, газовых и других скважин. Цель - повышение эффективности бурения в осложненных условиях высокой поглощаемости пластов и в перемежающихся по твердости породах. К лапам 1 долота под углом не менее 56° к оси долота и со смещением L в направлении вращения долота закреплены цапфы 4. На последних закреплены с возможностью вращения шарошки 2 с зубьями 3 на венцах. Смещение L цапф 4 и шаг T зубьев 3 связаны следующим соотношением: L/T=0,01-0,017. При угле наклона осей цапф 4 к оси долота не менее 56° усиливается эффект скалывания путем сдвига зубьев 3 по породе забоя скважины в радиальном направлении, увеличивается фрезерующий эффект зубьев 3, повышается коэффициент перекрытия забоя скважины. Минимально возможное смещение L, не снижая механической скорости, что очень важно при бурении в перемежающихся по твердости породах, обеспечит снижение интенсивности износа зубьев и на более продолжительное время высокий уровень механической скорости. 7 ил.

ir

Ось дращения шарошки

Ось долота типа Т

Фи.г.4 |/

Гт }fM

Здбья долот типа Т Фиаб

iH

Ось бращения шарошки

,еная долота типа И

Фиг.5

Зудья долота типа М Фиг. 7