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

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к породоразрушающему инструменту.

Известны конструкции буровых шарошечных долот, у которых основной конус шарошек армируется твердосплавными зубками со сферической рабочей поверхностью.

Наиболее близким к предлагаемому является буровое шарошечное долото, содержащее венцы с наклонными зубками цилиндрической формы.

Конструкции указанных долот не позволяют полностью использовать ударные и режущие возможности твердосплавного вооружения. При этом вооружение при износе опорных подшипников отжимается к центру долота и в работе по разрушению забоя скважины участвуют только зубки периферийных венцов шарошки.

Зубки, расположенные на основном конусе шарошек,работают под действием односторонних осевых нагрузок, действующих со стороны плоскости забоя и направленных вертикально. Все эти нагрузки воспринимаются одной стороной твердосплавных зубков, которая расположена по ходу действия нагрузок. При этом противоположная сторона в работе не участвует. В известных шарошечных долотах этот фактор не учитывается, поэтому зубки крепятся в шарошках независимо от действия нагрузок со стороны плоскости забоя.

Цель изобретения - увеличение производительности.

Указанная цель достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, содержащем лапы с цапфами, на которых смонтированы шарошки со штыревым вооружением, но основном конусе шарошек конфигурация венцов выполнена в виде усеченной кольцевой поверхности с вершиной, смещенной на величину S в противоположную сторону действия вертикальных нагрузок со стороны плоскости забоя.

VI о

00

со

XI

При таком выполнении венцов крепление твердосплавных зубков значительно надежнее, что позволяет предохранить зубки от разбалтывания и выпадения, снизить сколы выступающих частей зубков над по- верхностью венцов, а также сркратить длину зубков, а следовательно, обеспечивает экономию твердого сплава.

На фиг, 1 изображено предлагаемое долото; на фиг. 2 и 3 - одна секция шарошеч- ного долота.

Буровое шарошечное долото имеет лапы 1 с цапфами, на которых смонтированы шарошки 2 с помощью подшипников 3. На основном конусе закреплены твердосплав- ные зубки 4, которые располагаются на кольцевых венцах, имеющих в сечении коническую форму с вершиной, смещенной относительно оси зубков на величину S. зависящую от угла а наклона профиля плоско- сти забоя к горизонтали.

Сторона венца 5, которая воспринимает действие вертикальных нагрузок со стороны забоя, имеет большую ширину и большую прочность, а сторона 6, которая не воспринимает действие нагрузок, наоборот имеет меньшую ширину и меньшую прочность. Высота стороны венца, воспринимающей нагрузки, на величину К .меньше противоположной стороны, не воспринима- ющей нагрузок. Для усиления величины обжатия зубков при запрессовке, а также для создания заданного направления усилий обжатия с двух сторон в середине венцов выполнены кольцевые проточки.

При всестороннем обжатии усилия обжатия рассеиваются и имеют различную направленность, поэтому крепежная надежность зубков ослабляется.

При вращении долота на поверхности забоя на зубья шарошек передаются вертикальные нагрузки, направленные вдоль оси долота. Со стороны забоя действуют реактивные силы в противоположном направлении также вдоль оси долота. При этом через зубки реактивные усилия передаются на венцы через отверстия, в которых они запрессованы.

Усилия направлены на упрочненную стенку венца, которая имеет увеличенные габаритные размеры и поэтому легко воспринимает усиленные ударные нагрузки без значительных деформаций, что обеспечивает надежное удержание зубков в их цилиндрических отверстиях, а следовательно, позволяет повысить производительность.

Формула изобретения Буровое шарошечное долото, содержащее лапы с цапфами, установленные на цапфах посредством подшипников шарошки с центральными венцами в виде трапеций в поперечных сечениях и твердосплавными зубками, отличающееся тем, что, с целью повышения долговечности долота путем более надежного крепления зубков, боковая сторона трапецеидального поперечного сечения центрального венца со сто- роны оси долота к высоте трапеции наклонена под большим углом, чем угол наклона противоположной боковой стороны, причем вершина угла, образованного продолжением боковых сторон трапеции, смещена от оси зубка к периферии шарошки.

/ /I

fcJ

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к породораэрушающе- му инструменту, и позволяет повысить долговечность долота путем более надежного крепления зубков. Долото содержит корпус с цапфами. На цапфах установлены шарошки с центральными венцами в виде усеченного конуса в поперечном сечении. На венцах закреплены твердосплавные зубки. Боковая грань, обращенная к центру долота, выполнена с большей величиной угла наклона к оси симметрии венца, чем величина угла наклона грани. Большая величина наклона грани увеличивает ее ширину, а следовательно, уменьшает возможность деформации от вертикальных нагрузок, что приводит к увеличению надежности крепления зубков. 3 ил.

фиг. Z