Одношарошечное долото для планетарного бурения Советский патент 1992 года по МПК E21B10/08 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к породоразрушающим инструментам для буровых агрегатов планетарного типа.

Цель изобретения - повышение скорости бурения и ресурса долота путем увеличения удельных нагрузок на забой и повышения стойкости породоразрушающих элементов.

На фиг.1 изображено одношарошечное долото для планетарного бурения, общий вид; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг,1.

Корпус 1 долота имеет центральный 2 и радиальный 3 промывочные каналы, цапфу 4, размещенную под углом относительно оси корпуса 1, и жестко связанную с ним шарошку 5. Наружная поверхность шарошки 5 образована сферой 6, усеченной верхним 7 и нижним 8 основаниями. Нижнее основание 8 выполнено в виде плоскости, размещенной на диаметре сферы 6 перпендикулярно оси 9 цапфы 4. На сферической поверхности 6 и нижнем основании установлены породоразрушающие элементы 10 и 11. Породоразрушающие элементы 11 нижнего основания 8 размещены по его периметру в один ряд.

Одношарошечное долото для планетарного бурения работает следующим образом.

При спуске в скважину агрегата для планетарного бурения долото присоединяют к валу забойного двигателя. В процессе бурения дояоту сообщают вращение вокруг оси забойного двигателя и-одновременно вокруг оси агрегата. В результате упора породоразрушающих элементов 11 в забой скважины шарошка 5 перекатывается по забою с одного породоразрушающего элемента на другой, совершая сложное движение по траекториям, описываемым эпи- или гипоциклоидами, форма которых зависит от соотношения относительной (создаваемой забойным двигателем) и переносной (создаваемой ротором буровой установки) скоростей. При этом порода разрушается дроблением за счет динамических ударов породоразрушающих элементов 11 по забою и скалыванием за счет их частичного проскальзывания в результате наклона оси цапфы 4 и соответственно шарошки 5 относительно оси корпуса 1 долота.

Поскольку диаметр нижнего основания 8 шарового слоя равен наибольшему диаметру шарошки 5, обеспечивается во время планетарного бурения разрушение наибольшей площади забоя, а характер перемещения шарошки 5 по забою (совмещение вращения вокруг оси цапфы 4, относительного движения вокруг оси корпуса 1 долота

и переносного движения вокруг оси агрегата) определяет процесс формирования плоского забоя. Для того, чтобы увеличить удельные нагрузки, действующие в зоне

контакта породоразрушающих элементов 11с забоем, их количество должно быть минимальным. В предлагаемой конструкции одношарошечного долота с учетом описанного характера перемещения шарошки

0 5 по забою этому условию соответствует расположение породоразрушающих элементов 11 только по периферии нижнего основания 8 шарошки 5; а количество породоразрушающих элементов 11 выбирается

5 из условия обеспечения максимального ресурса вооружения шарошки 5.

Породоразрушающие элементы 10 формируют ствол скважины, и благодаря их расположению по сферической поверхности

0 шарового слоя обеспечивается постоянный контакт со стенками скважины. Учитывая, что при планетарном бурении скважины большого диаметра шарошка 5 перемещается со значительной окружной скоростью.

5 ,а агрегат в целом испытывает существенные поперечные колебания, то для повышения ресурса долота Путем предотвращения разрушения породоразрушающих элементов 10 вследствие ударов о стенки скважины

0 они выполнены с незначительным вылетом, гораздо меньшим вылета породоразрушающих элементов 11. .

Предлагаемое одношарошечное долото для планетарного бурения имеет следую5 щиё преимущества в сравнении с прототипом: обеспечивается повышение механической скорости при бурении скважин большого диаметра за счет увеличения удельных нагрузок на забой в условиях ограниченной общей осевой нагрузки на долото; обеспечивается увеличение ресурса долота за счет повышения стойкости породоргзрушающих элементов вооружения шарошки; достигается экономия

5 твердосплавного вооружения; предотвращается возможность искривления ствола скважин за счет снижения общей осевой нагрузки.

Формула изобретения

0 Одношарошечное долото для планетарного бурения, включающее корпус с промывочными каналами, цапфу, размещенную наклонно относительно оси корпуса, и установленную на цапфе шарошку с наружной

5 поверхностью образованной сферой, усеченной верхним и нижним основаниями, и породоразрушающие элементы, установленные на сфере и нижнем основании, о тл и ч а ю :ч е е с я тем, что, с целью повышения скорости бурения и ресурса долота путем увеличения удельных нагрузок на забой и повышения стойкости породоразрушающих элементов, нижнее основание выполнено в виде плоскости, размещенной на

диаметре сферы перпендикулярно оси цапфы, а пор6дораэ1рушаю1цие элементы нижнего основания разме.щены по его периметру в один ряд.

Изобретение относится к породора^у- шающим инструментам для планетарного буг^ния. Цель - повышение скорости бурения и ресурса долота путем увеличения удельных нагрузок на забой и повышения стойкости породоразрушающих злементов.Долото содержит корпус 1 с промывочными каналами 2 и 3. цапфу 4, размещенную под углом относительно оси корпуса, и шарошку 5. Наружная поверхность шарошки 5 обра-, зована сферой 6. усеченной верхним 7 и нижним 8 основаниями. Нижнее основание 8 выполнено в виде плоскости, размещен- • ной на диаметре сферы 6 перпендикулярно оси 9 цапфы 4. На сфере 6 и нижнем основании 8 установлены породоразрушающие элементы 10 и 11. Породоразрушающие зле- менты 11 нижнего основания 8 размещены по его периметру в один ряд. Нижнее основание 8, равйое наибольшему диаметру шарошки 5, обеспечивает при планетарном бурении разрушение наибольшей площади забоя, а расположение породоразрушающих злементов 11 в один ряд обеспечивает увеличение удельных нагрузок на забой. 2 ил.Я

биВА