Однодисковое долото Советский патент 1991 года по МПК E21B10/12 

Изобретение относится к породоразру- шающему инструменту, а именно к дисковым долотам. Наиболее рациональная область применения - бурение геолсггфаз- ведочных скважин малого диаметра в породах различной категории крепости, в том числе и крепких.

Цель изобретения - повышение эффективности долота путем снижения энергоемкости работы

На фиг.1 изображено предлагаемое долото, общий вид; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг 3 сечение Б-Б на фиг 1,

на фиг 4 - схема работы дисковой шарошки

Долото включает удлиненный стальной П-образный корпус 1 в пазу 2 которого посредством горизонтальной цапфы 3 и аксиального 4 и радиального 5 подшипников скольжения установлен диск 6 с рабочей частью 7, и установленные в верхней части удлиненного корпуса 1 калибрующую шарошку 8 и две стабилизирующие кольцевые шарошки 9 на эксцентричных втулках 10

Рабочая часть 7 диска 6 имеет форму кольца с цилиндрическим 11 и коническим

о о о

00 CJ

12 участками. Цилиндрический участок 11 расположен со стороны оси долота Yi-Yi и армирован твердосплавными вставками 13, расстояние от вершины которых до оси долота меньше радиуса долота, и поэтому они участвуют в разрушении только центральной части забоя, которая наиболее эффективно разрушается дробящескалывающим действием при малых окружных скоростях вращения диска, что характерно для участков, расположенных вблизи центра забоя скважины. Конический участок 12 армирован алмазными вставками 14, например синтетическими поликристаллическими алмазами цилиндрической формы, расстояние от режущей вершины которых до оси долота равно радиусу R долота. Причем наиболее эффективно работают алмазные вставки 14 при установке их на коническом участке с отрицательным углом 5° относительно поверхности резания. Благодаря такой схеме их установки алмазные вставки 14 осуществляют разрушение периферийной части забоя скважины и калибрование ее по диаметру в режиме резания, при котором наиболее полно используется высокая износостойкость алмазов.

Рабочая часть 7 диска 6 установлена эксцентрично относительно диаметральных вертикальных плоскостей Yi-Yi, т.е. смещена вдвух взаимоперпендикулярных направлениях в горизонтальной плоскости Х-Х. что обеспечивает диску большую кинематическую активность и исключает его заклинивание в процессе работы. Установленные последовательно на удлиненном корпусе долота одна калибрующая 8 и две стабилизирующие 9 кольцевые шарошки выполняют двоякую функцию: калибрующая шарошка 8 прорабатывает скважину по диаметру, помогая тем самым алмазным вставкам 14. а стабилизирующие шарошки 9 компенсируют большие боковые нагрузки со стороны стенки скважины, что позволяет снизить интенсивность искривления, особенно при выходе на мягкие и средние породы. Калибрующая 8 и стабилизирующие 9 кольцевые шарошки свободно вращаются на эксцентричных втулках 10.

Долото работает следующим образом, Под действием осевой нагрузки и крутящего момента рабочая часть 7 диска 6, вращаясь вокруг оси долота Yi-Yi и горизонтальной цапфы 3, взаимодействует с породой. При этом твердосплавные вставки 13 разрушают только центральную часть забоя, причем благодаря установке их на расстоянии до оси долота, меньшем радиуса долота, они не контактируют со стенками

скважины и поэтому не подвергаются усиленному износу.

Периферийная часть забоя, включая калибрование скважины по диаметру, разрушается алмазными вставками 14 методом резания, который является наиболее эффективным для алмазов. Эффективности их работы способствует и максимальное их удаление от оси долота, равное радиусу долота, где окружная скорость перемещения вставок 14 максимальная. Небольшой по диаметру столбик керна на центральном участке забоя разрушается за счет вибрации долота. Промывочная жидкость подается на

забой через центральный канал 15с наклонным участком, направленным касательно к рабочей части 7 участка 6.

Дополнительная проработка скважины по диаметру осуществляется калибрующей

шарошкой 8, у которой роль калибрующих твердосплавных зубков выполняет спиральная по всей высоте шарошки линия, обладающая большой контактной поверхностью со стенкой скважины, а боковые усилия со стороны стенок скважины компенсируются двумя стабилизирующими 9 кольцевыми шарошками. Калибрующестабилизирующая компоновка, установленная на корпусе 1 долота непосредственно за диском 6 и имеющая значительную контактную площадь со стенкой скважины, снижает интенсивность искривления скважины до минимума. Разрушенная порода выносится потоком промывочной жидкости на поверхность.

Формула изобретения

1. Однодисковое долото, содержащее корпус с центральным промывочным каналом,

прикрепленную к корпусу одним концом цапфу, установленную на цапфе шарошку в виде диска с цилиндрической и расположенной между цилиндрической и торцевой поверхностью конической рабочими частями,

породоразрушающие элементы, расположенные на рабочих частях, из которых на цилиндрической - в виде тугоплавких вставок, и калибрующую шарошку, установленную на корпусе над дисковой шарошкой,

отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности долота путем снижения энергоемкости работы, дисковая шарошка выполнена со смещенными к одному торцу и расположенными по одну сторону от оси долота рабочими частями, место пересечения между собой которых расположено на расстоянии до точки пересечения осей цапфы и долота, равном радиусу долота, корпус выполнен П-образным, в котором другим концом закреплена цапфа, расположенная в горизонтальной плоскости, а по- родоразрушающие элементы на конической поверхности выполнены в виде алмазных вставок, расположенных в месте пересечения рабочих частей шарошки, установленной на цапфе эксцентрично.

2. Долото по п. 1,отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности долота путем уменьшения отклонения в сторону, оно снабжено стабилизирующими кольцевыми шарошками, установленными на корпусе над калибрующей шарошкой.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту. Цель изобретения - повышение эффективности долота путем снижения энергоемкости работы. Для этого дисковая шарошка выполнена со смещенными к одному торцу и расположенными по одну сторону от оси долота рабочими частями. Место пересечения между собой рабочих частей расположено на расстоянии до точки пересечения осей цапфы и долота, равном радиусу долота. Долото имеет корпус, выполненный П-образным, в котором другим концом закреплена цапфа, расположенная в горизонтальной плоскости. Породоразрушающие элементы долота на конической поверхности выполнены в виде алмазных вставок, расположенных в месте пересечения рабочих частей шарошки, установленной на цапфе эксцентрично. Для повышения эффективности долота путем уменьшения отклонения в сторону, стабилизирующие кольцевые шарошки установлены над калибрующей шарошкой. Дополнительную проработку скважины по диаметру осуществляют калибрующей шарошкой, у которой роль калибрующих твердосплавных зубков выполняет спиральная линия по всей высоте шарошки, обладающая большой контактной поверхностью со стенкой скважины. Боковые усилия со стороны стенок скважины компенсируются двумя стабилизирующими кольцевыми шарошками. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

4,5

фиг Л

s ъ

о о r-

со

Л Д / VA /

/.,/////

Г- g -r- 4}U,-ГО

t

5

/J

фиг 4