Буровое трехшарошечное долото Советский патент 1991 года по МПК E21B10/16 

Фп.1

Изобретение относится породоразру- шающему инструменту для бурения скважин.

Цель изобретения - повышение долговечности долота путем равномерного распределения нагрузки на все опоры.

На фиг. 1 представлена развертка шарошек долота; на фиг. 2 - схема перекрытия забоя породоразрушающими венцами долота.

Буровое трехшарошечное долого содержит лапы с цапфами (не предстэвлень) и смонтированные на них посредством опор самоочищающиеся шарошки 1, 2 и 3. Шарошки содержат одинаковое количество по- родоразрушающих венцов 4, 5 и 6, удаленных от оси долота на разное расстояние, и периферийные венцы 7, равноудаленные от оси долота. Длины грех соседних венцов Н, h и з, принадлежащих соответственно первой, второй и третьего шарошкам, связаны с соответствующими расстояниями середин этих венцов от оси долота п, Г2 и гз следующими соотношениями:

НгНапгНзгз; 11

12

П+ Г2; Г2+ -f- ГЗ.

Буровое трехшарошечное долоте работает следующим образом.

При вращении под нагрузкой буровоэ долото за отрезок времени углубляется на величину Ah. При этом каждый венец долота, кроме периферийных, разрушав свою кольцевую зону шириной, равной длине зубьев, т.е. ширине венца.

jrnrl,j, , 2, 3; j-1, 2п.

Поскольку для долот типов С, Т и К механизм разрушения забоя близок к вд&ь- ливанию, то дисперсность и. -ама считается одинаковой для соседних венцов. Тогда вся работа по разрушению забоя определяется:

Нагрузка зубцов PIJ шарошки в каждый момент времени зависит от условий контактирования зубьев оставшихся венцов и венцов двух других шарошек. Эта нагрузка

имеет импульсный характер, сильно колеблется по величине и имеет вероятностное распределение. Поэтому нагрузка венца за время At оценивается средневзвешенной величиной:

Рк д tK

Pij

t

: 2 ,

где Рк - величина к-ro импульса нагрузки, действующей на зубец,

- число зубцов венца; dtK - длительность импульса. Тогда работа, совершаемая lj-м венцом шарошки при разрушении своей кольцевой зоны на глубину Ah, определяется:

AAij-UPij-Ah,

где U - коэффициент пропорциональности.

Следовательно, 2л:. nj-hj. Средневзвешенная нагрузка на каждую шарошку равна:

Рг Е PiJ ,2,3;j-1,2п.

1 ; Л

Поскольку периферийная кольцевая доля разрушается одновременно тремя венцами шириной in каждый с одинаковым числом зубцов, то воспринимаемая нагрузка Pin6y- дет одинаковой. Следовательно, для одинаковой нагруженное™ спор шарошек нужно потребовать выполнения

д

PIJ- const ,2,3.

Изобретение относится к породоразру- шающему инструменту для бурения скважин. Цель1- повышение долговечности долота путем равномерного распределения нагрузки на все опоры Буровое трехшарошечное долото содержит лапы с цапфами и смонтированные на них посредством опор шарошки. Шарошки содержат одинаковое количество породоразрушающих венцов 4, 5 и б, удаленных от оси долота на разное расстояние, и периферийные венцы 7, равноудаленные от оси долота. Длины трех соседних венцов И, h и 1з первой, второй и третьей шарошек связаны с соответствующим расстоянием середины этих венцов от оси долота п, га и гз следующим соотношением Нп {2Г2-1згз; п+Н / 2 га; Г2+12/2 гз При работе долота обеспечивается равномерное распределение нагрузки на все опоры за счет разрушения венцами одинаковых по площади кольцевых зон забоя. Это способствует повышению долговечности долота. 2 ил.

ДА-si; §

Sij. Ah |ДЬ -7TR2

где Ј- коэффициент, показывающий затря- ты энергии на разрушение единицы объема породы;

R - радиус забоя.

Согласно законам Риттингера и Кирпи- чева работа, выполняемая ij венцем при углублении на Ah определяется;

AAtj 1 Дг|2яТ| И,

Удовлетворить такому условию может долото, в котором три соседних венца, принадлежащие 1, 2-й и 3-й шарошкам и расположенные по мере удаления от центра забоя на расстояние п, Г2, гз, разрушают одинаковые по площади кольцевые зоны, т.е.

Sfj S2j S3Hlj rij J2K2j i3ir3j

при этом r2j; -|- r2j

В таком долоте обеспечивается одинаковая нагрузка, действующая на все опоры шарошек.

Формула изобретения

Буровое трехшарошечное долото, включающее лапы с цапфами, установленные на них посредством опор, самоочищающиеся шарошки с одинаковым количеством поро- доразрушающих венцов, каждый из которых, кроме периферийного, удален от оси долота на разное расстояние, а периферийный венец на всех шарошках равноудален от оси долота, отличающееся тем, что, с целью повышения долговечности долота путем равномерного распределения нагрузки на все опоры, породоразрушающие венZ

0

цы выполнены разной длины, при этом длины трех соседних венцов Н, 2, з, принадлежащих соответственно первой, второй и третьей шарошкам, связаны с соответствующими расстояниями середин этих венцов от оси долота п, Г2, гз следующими соотношениями;

11пН2Г2 1згз; п+ у Г2 ;

Г2+ гз :

4 1 шарошка YV/7

1 П.

Фи.1