Буровое долото Советский патент 1991 года по МПК E21B10/08 

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровому инструменту, предназначенному для эффективного бурения перемещающихся пород мягких и средней твердости.

Цель изобретения - повышение эффективности долота за счет более стойкого радиального подшипникового узла и повторного использования элементов.

На чертеже показано буровое долото.

Буровое долото содержит трехперовой корпус 1, в каждое перо 2 которого закреплена под небольшим углом цапфа 3, установленная с возможностью взаимодействия нижним торцом, выполненным с гнездом со сферической опорой 4. Сферическая опора 4. выполненная в виде цельного шара, установлена в шарошке 5. Последняя выполнена

из внутренней части в виде стакана б с беговой дорожкой, который фиксируется шайбой 7 относительно корпуса шарошки 5. Стакан 6 имеет втулку 8 скольжения и тела 9 качения, которые устанавливаются через отверстие 10, закрытое резьбовой пробкой 11. Шарошка 5 выполнена также из внешней части с элементами крепления с внутренней частью (например, резьбовое соединение, байонетный замок и т.д.) и оснащена породоразрушающими элементами 12. Стакан 6с беговой дорожкой имеет возможность взаимодействия с цапфой 3 через тела Экачения и втулку 8 скольжения, образуя радиальный подшипниковый узел.

Беговая дорожка стакана 6 выполнена с возможностью осевого продольного перемещения жестко скрепленной внешней и

О

о ел о

го

внутренней частей шарошки 5 при нерабочем положении долота.

Цапфа 3 крепится в корпусе 1 долота с помощью штифта 13 и крепежного элемента 14, Кроме того, в корпусе 1 долота и в цапфе 3 сделаны каналы 15-19 для подачи газа внутрь шарошки 5 для создания избыточного давления, способствующего герметизации шарошки.

Буровое долото работает следующим образом.

В процессе бурения все шарошки долота работают однотипно. В свободном состоянии, когда долото вывешено над забоем, шарошка 5, жестко скрепленная со стака- ном 6, находится в крайнем нижнем положе- нии. Величина осевого продольного перемещения шарошки 5 ограничивается шириной радиальной беговой дорожки стакана 6. В нижнем положении торец цапфы 3 не контактирует со сферической опорой 4. Внутренняя полость шарошки 5 постоянно продувается сжатым газом по каналам 16- 19. В крайнем нижнем положении диаметр долота, образованный породоразрушающи- ми элементами 12, меньше, чем в рабочем, что способствует уменьшению осыпания скважины при подъеме долота. При подаче долота на забой корпус шарошки 5 со стаканом 6 перемещается вдоль оси цапфы 3 до соприкосновения сферической опоры 4 с нижним торцом цапфы 3.

Наружный диаметр долота становится максимально рабочим и образует необходимый диаметр скважины. При бурении сква- жин с вращением и осевым усилием, последнее передается через цапфу 3 и сферическую опору 4 на корпус шарошки 5, максимально разгружая подшипниковый узел, образованный цапфой 3, телами 9 ка- чения и втулкой 8 скольжения.

Шарошки начинают вращаться в момент контакта с породой нижнего венца, так как полость венца не совпадает с плоскостью движения шарошки. Это ведет к тому, что породоразрушающие элементы 12 не все находятся в контакте с лородой, поэтому создается момент сил относительно цапфы 3, который и приводит в движение шарошку 5. При полном заглублении долота величина момента вращения шарошки возрастает за счет увеличения сил реакции породы на породоразрушающие элементы 12.

Направление вращения шарошек будет обратным по отношению к направлению вращения долота. Это обеспечивает более рациональное разрушение породы каждым породоразрушающим элементом, так как происходит разрушение скалыванием полублокируемых частей забоя. При этом нижний венец шарошки 5 постоянного внедряется с разрушением породы забоя, аналогичным фрезерованию. На всех венцах породоразрушающие элементы 12 взаимодействуют с горной породой дискретно.

В процессе бурения через каналы 15-19 во внутреннюю полость шарошки 5 постоянно подается сжатый газ, который создает в ней небольшое избыточное давление. Это избыточное давление, взаимодействуя с внутренними полостями корпуса шарошки

5,обеспечивает принудительное осевое перемещение шарошки при отсутствии нагрузки на нее, что способствует постоянной разгрузке сферической опоры 4. Кроме того, постоянный наддув газа обеспечивает герметизацию внутренней полости шарошки 5 от попадания частиц разрушенной породы и охлаждение высоконагруженных деталей шарошки (сферического элемента 4, тел 9 качения, втулки 8 скольжения, цапфы 3), что способствует повышению стойкости подшипников.

В процессе работы долота по мере износа деталей 3,4,6,8 и 9 внутренней части и породоразрушающих элементов 12 внешней части шарошки 5 производится сборка- разборка шарошечного узла и замена изношенных элементов и деталей в условиях карьера.

Буровое долото позволяет при изменении условий бурения (увеличение или уменьшение крепости пород) применить соответствующее вооружение долота. Для этого снижают шайбу 7, корпус шарошки 5 свинчивают со стакана

6,после чего в обратном порядке устанавливают шайбу 7 и новый корпус шарошки, оснащенный породоразрушающими элементами 12 другого типоразмера и марки.

Упрощение конструкции сферической опоры, разгрузка подшипникового узла, взаимозаменяемость корпуса и внутренних деталей шарошки, сокращение времени операции по сборке-разборке, эффективная продувка сжатым газом позволяют увеличить стойкость подшипников и повысить эффективность работы долота.

Формула изобретения Буровое долото, содержащее корпус, закрепленные к корпусу наклонные цапфы, установленные на цапфах шарошки л ос ре д- стовм радиального подшипникового узла и концевой сферической опоры, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности долота за счет более стойкого радиального подшипникового узла и повторного использования элементов, внутренняя часть шарошек, включая радиальные беговые дорожки, выполнена в виде

стакана, закрепленного на внешней части шарошек с возможностью демонтажа, а сферическая опора выполнена в виде цельного шара, расположенного с возможновытэлненным с гнездом, причем радиальные беговые дорожки на шарошках выполнены с возможностью осевого перемещения шарошки при нерабочем положе

Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурового инструмента. Цель - повышение эффективности долота за счет более стойкого радиального подшипникового узла и повторного использования элементов. Долото содержит корпус, к которому прикреплены цапфы. На последних расположены шарошки посредством радиального подшипникового узла и концевой сферической опоры. Внутренняя часть шарошек, включая радиальные беговые дорожки, выполнена в виде стакана, закрепленного на внешней части шарошек с возможностью демонтажа. Сферическая опора выполнена в виде цельного шара, расположенного с возможностью взаимодействия с торцом цапфы, выполненным с гнездом. Радиальные беговые дорожки на шарошках выполнены при нерабочем положении долота. Предлагаемое долото при изменении условий бурения применяют следующим образом: снижают шайбу, корпус шарошки свинчивают со стакана, после чего в обратном порядке устанавливают шайбу и новый корпус шарошки, оснащенный породоразрушающими элементами другого типоразмера и марки. 1 ил.

стью взаимодействия с торцом цапфы, 5 нии долота.

16

/

12

п

/J