Буровое долото Советский патент 1989 года по МПК E21B7/28 E21B10/26 

i f

сл

7.8, М

СП

о

со

4

отверстием 10, размещенный в К 1 поршень 14, кинематически связанный с резцами (Р) 7. В К 1 размещены лопасти, каждая из которых выполнена из щеки 26, жестко соединенной с подпятником (П) 27. Щека 26 шар- нирно связана с К 1 и порщнем 14, а П 27 установлен с возможностью углового поворота относительно режущих кромок Р 7. Каждый П 27 имеет жестко закрепленные на нем периферийные Р 28, торцовые Р 29 и радиальные Р 30. В нижней части крестовика 19 смонтирована гидромониторная насадка 21 цилиндрической формы с узкими продольными щелями 24. При достижении

буровым долотом забоя скважины оно приводится во вращение. При этом буровая жидкость, пройдя через каналы и отверстия верхних зацепов 1 1, воздействует на поршень 14 и передвигает его вниз. Связанные с порщнем 14 через оси 34 и 35 и щеки 26 лопастей П 27 выходят из замкового зацепления и переходят в крайнее положение. Вначале в породу внедряется насадка 21. При этом буровая жидкость проходит сначала ее центральное отверстие, а затем попадает в узкие продольные щели 24, в которых формируются скоростной напор и давление жидкости. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение касается породоразрушающего инструмента, а именно долот для бурения глубоких и сверхглубоких скважин. Цель - повышение эффективности долота путем увеличения времени его работы на забое до полного износа резцов. Буровое долото включает корпус (К) 1 с промывочным отверстием 10, размещенный в К 1 поршень 14, кинематически связанный с резцами (Р) 7. В К 1 размещены лопасти, каждая из которых выполнена из щеки 26, жестко соединенной с подпятником (П) 27. Щека 26 шарнирно связана с К 1 и поршнем 14, а П 27 установлен с возможностью углового поворота относительно режущих кромок Р 7. Каждый П 27 имеет жестко закрепленные на нем периферийные Р 28, торцовые Р 29 и радиальные Р 30. В нижней части крестовика 19 смонтирована гидромониторная насадка 21 цилиндрической формы с узкими продольными щелями 24. При достижении буровым долотом забоя скважины оно приводится во вращение. При этом буровая жидкость, пройдя через каналы и отверстия верхних зацепов 11, воздействуют на поршень 14 и передвигает его вниз. Связанные с поршнем 14 через оси 34 и 35 и щеки 26 лопастей П 27 выходят из замкового зацепления и переходят в крайнее положение. Вначале в породу внедряется насадка 21. При этом буровая жидкость проходит сначала ее центральное отверстие, а затем попадает в узкие продольные щели 24, в которых формируются скоростной напор и давление жидкости. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к породоразруща- ющему инструменту, а именно к долотам для бурения глубоких и сверхглубоких скважин.

Цель изобретения - повыщение эффективности долота путем увеличения времени его работы за забое до полного износа резцов.

На фиг. 1 изображено буровое долото в транспортном положении, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. I; на фиг. 3 - буровое ;1олото с раздвинутыми лопастями; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 - кинематическая схема системы пор- HiCHb - подпятник.

Буровое долото включает полый корпус.

I,имеющий в нижней части по образующей цилиндра прорези 2 со сквозны.ми отверстиями 3, бандаж 4 с прорезями 5 и пазами 6, армированный по наружной поверхности резца или крупной алмазной крощкой 7. Крепление бандажа к корпусу осуществляется винтами 8 и сваркой.

Во внутренних расточках и пазах корпуса 1 и бандажа 4 размещены пружинная подвеска 9 с центральным промывочным отверстием 10, несущая верхние и нижние зацепы

II,12 с навинченными на них пружинами растяжения 13, поршень 14, имеющий аналогично корпусу ответные прорези 15 с от- верстия.ми 16, а также уплотнительные кольца 17 и 1.8, крестовик 19, уплотняемый по цилиндру с пружинной подвеской кольцами 20 и жестко соединенный своими ребрами с корпусом винтами.

В нижней части крестовика 19 смонтирована гидромониторная насадка 21 цилиндрической формы с центральным промывочным отверстием, оборудованная по торцовой и наружной поверхностям резцами 22 и алмазной крощкой 23, соответственно. По образующей цилиндра насадка 21 имеет узкие сквозные продольные щели 24 и промывочные каналы 25.

Долото имеет четыре лопасти. Каждая лопасть состоит из щеки 26 и подпятника 27, соединяемых друг с другом винтами. Каждый подпятник оборудован жестко закреп- ленны.ми на нем периферийным 28, торцовы ми 29 и радиальным 30 резцами. Радиальный резец 30 соединен торцом с сухарем 31 и установлен подвижно в подпятнике 27. Сухарь 31 установлен в подпятнике также подвижно и выступает из-под его торца своим нижним концом. Щека 26 лопасти свои.м и

0 эллипсоидальными отверстиями 32, 33 монтируется в прорезях 2.корпуса 1 и порщня 14 при помощи осей 34 и 35. Углубление 36 в подпятнике 27 и выступ 37 в крестовике 19 формируют замок, предупреждающий самопроизвольное раскрытие лопастей.

5Осевая нагрузка от корпуса 1 передается на выточку крестовика 19 и от него воспринимается только поверхностью 38 подпятника 27 после выборки зазора 39. Выступ 40 подпятника 27 ограничивает максиQ мальное раскрытие лопасти.

Цилиндрическая пружина сжатия 41, вставленная в выточки щеки 26 лопасти и корпуса 1, обеспечивает постоянную выборку зазора по вертикали и горизонтали между осями 34, 35 и отверстиями 16, 33 в щеке,

5 соответственно. Зазоры нужны для компенсации углового перемещения при переводе лопасти в крайние положения.

На чертеже также показаны задняя поверхность 42 резцов 28, передняя поверхность 43 резцов, передовая выемка 44. Долото работает следующим образом. В транспортном положении (фиг. 1, 2) лопасти смещены, при этом подпятники 27 лопастей сдвинуты к центру долота под воздействием пружин растяжения, задние по5 верхности 42 резцов 28 и 29, укрепленных на подпятнике, совпадают с горизонтальной поверхностью забоя скважины, а передняя поверхность 43 - перпендикулярна задней.

0

замок, состоящий из углубления 36 и выступа 37, закрыт, а периферийные резцы 28 не выступают за диаметр корпуса.

При достижении буровым долотом забоя скважины оно нагружается осевой силой сначала на 1/3 от номинальной и после включения насосов приводится во вращение. При этом буровая жидкость, пройдя через каналы и отверстия верхних зацепов 11, воздействует на порщень 14 и передвигает его вниз. Связанные с поршнем 14 через оси 34 и 35 и щеки 26 лопастей подпятники 27 выходят из замкового зацепления и переходят в крайнее положение (фиг. 3). Когда начинается углубка скважины, первой в породу внедряется гидромониторная насадка 21, при этом буровая жидкость проходит сначала ее центральное отверстие, затем попадает в узкие продольные щели 24, а оттуда в полость передовой выемки. В узких щелях 24 формируется скоростной напор и давле,- ление жидкости, по своей величине и гидромониторному эффекту намного превосходящий тот, который формирует известные гидромониторные насадки типа «сопло. Более эффективная схема разрушения породы формируется за счет создания условий, способствующих образованию микротрещин в породе, вплоть до ее гидроразрыва, проникновению жидкости в поры и треш.ины, приводящее к размягчению породы прежде, чем ее коснутся резцы подпятников 27. Узкие продольные щели 24 обеспечивают дополнительный гидромониторный эффект и разгрузку буровых насосов при повышении давления в насадке. Скоростной поток буровой жидкости, направленный снизу вверх на буровое долото, обеспечивает его полную очистку от шлама и охлаждение резцов.

После отработки резцов подпятников 27 в позиции с раздвинутыми лопастями происходит , уменьщение скорости проходки, вследствие частичного истирания резцов, приводящего к увеличению площади контакта между их задними поверхностями и породой. Для увеличения скорости проходки долото переводят для работы во вторую позицию, при которой лопасти сложены. Для этого останавливают буровые насосы, что ведет к снятию давления жидкости над поршнем 14. Под воздействием пружин растяжения 13 лопасти вновь переходят в транспортное положение (фиг. 1). Далее долото нагружают, включают насосы и приводят во

вращение. Всаедствие новой позиции резцов площадь их контакта с породой уменьшится, поэтому скорость проходки увеличится. При этом износ резца происходит по пе- редней поверхности.

Процесс перестановки лопастей повторяется многократно до полного истирания резцов подпятника.

Вследствие истирания резцов подпятника 27 под действием реакции забоя на сухарь 31, вставленный в тыльную часть подпятника 27 с возможностью вертикального перемещения, резец 30 также выдвигается в радиальном направлении к стенке скважины и калибрует ее.

Подпятники 27 вместе с гидромониторной насадкой 21 являются сменными деталями. Все остальные детали долота после их профилактики используются многократно.

20

Формула изобретения

5

5 боковой поверхности, а сухарь выполнен с одной наклонной боковой плоскостью и установлен в подпятнике с выходом нижним концом за пределы подпятника и с возможностью взаимодействия с торцом дополнительного резца.

30

бидб

29

27

2В

29

(ригЛ

1