Буровое долото Советский патент 1992 года по МПК E21B10/08 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к породоразрушающим инструментам для бурения скважин различного назначения.

Известйо буровое долото, содержащее корпус со смещенной в плане относительно оси долота наклонной цапфой и бочкообразную шарошку, установленную на цапфе с возможностью вращения, причем проекция калибрующей поверхности шарошки в плане является дугой окружности, описываемой долотом при его вращении.

Недостатком зтого долота является быстрый износ вооружения долота вследствие того, что для обеспечения разрушения всей площади забоя и одновременного сохранения постоянного контакта боковой поверхности шарошки со стенкой скважины необходимо выполнение условия полного перекрытия поверхности забоя породоразрушающими элементами, для чего каждый из них должен MHoroKpatHO вступить в контакт с поверхностью забоя, а это вызывает повышенный износ.

Наиболее близким к предлагаемому является буровое долото, содержащее корпус, лапы с цапфами, оси которых расположены в плоскостях, параллельных оси долота, и цилиндрические шарошки, рабочие торцы которых вооружены венцами породоразрушающих элементов.

Недостатками этого долота являются повышенный износ вооружения вследствие отсутствия его сменяемости по венцам шарошек в процессе бурения и чрезмерно увеличенная контактная площадь вооружения.

Цель изобретения - повышение эффективности бурения за счет увеличения стойкости вооружения шарошек бурового долота.

Указанная цель достигается тем, что в буровом долоте, содержащем корпус, лапы с цапфами, оси которых расположены в плоскостях параллельных оси долота, и установленнь1е на цапфах шарошки, на рабочих торцах которых выполнены венцы с породоразрушающими элементами, венцы от периферии рабочего торца к его центру расположены ступенчато с опережением каждого венца меньшего диаметра относительно предыдущего, причем цапфы установлены под острым углом относительно оси долота в сторону его вращения.

Такое выполнение долота обеспечивает раздельное разрушение площади забоя, уменьшенную площадь вооружения, одновременно контактирующую с забоем, и сменяемость вооружения венцов шарошек в процессе бурения, что приводит к повышению общей стойкости вооружения доЛота.

На фиг.1 изображено буровое долото, общий вид; на фиг.2 - вид по стрелке А на иг.1; нафиг.З - схема поражения забоя. Долото содержит корпус 1, имеющий ;

центральный 2 и радиальный 3 промывочные каналы, установленные под острым углом относительно оси корпуса 1 долота цапфы 4 и шарошки 5 с венцами породоразрушающих элементов 6 и 7 и калибрующими

элементами 8, Венцы породоразрушающих элементов 6 являются опережающими относительно венцов породоразрушающих элементов 7 и имеют меньший диаметр. Шарошки 5 установлены на цапфах 4 посредством подшипников 9 и 10, подшипник 10 запирается штифтом 11.

Буровое долото работает следующим образом.

В процессе бурения при вращении долота на забое скважины шарошки 5, вращаясь вокруг осей наклонных цапф 4j разрушают породу забоя посредством взаимодействия с ней породоразрушающих элементов 6 и 7. При этом происходит периодическая смена контакта породоразрушающих элементов б и 7 с забоем скважины. Поскольку венцы породоразрушающих элементов 6 выполнены опережающими относительно венцов породоразрушающих

элементов 7, они в Одно и то же время разрушают породу на разных уровнях и по разным кольцевым участкам забоя скважины, т. е. венцы породоразрушающих элементов 6 формируют забой по кольцевой поверхности б, а венцы породоразрушающих элементов 7 - по кольцевым поверхностям а и в. При этом породоразруШающие элементы 7 существенную часть.своего пути проходят, не контактируя с поверхностью

забоя, т.е. над кольцевой выработкой б, образованной опережающими венцами породоразрушающих элементов 6.

В результате меньшей нагруженности породоразрушающих элементов 7-по сравнению с прототипом увеличивается стойKociTb и время эффективной работы долота на забое скважины, поскольку значительная часть вооружения долота периодически не участвует в разрушении породы.

Требуемая/скорость бурения обеспечивается за счет повышенных удельных нагрузок на породоразрушающие элементы б и 7, находящиеся в контакте с забоем скважины. Шарошки 5 обеспечивают в процессе бурения постоянный контакт со стенками скважйны и сохранение ее диаметра неизменным, а оснащение шароше,к 5 калибрующими элементами 8 предохраняет их от преждевременного износа.

Предлагаемое буровое долото имеет следующие преимущества в сравнении с прототипом: обеспечивается повышение ресурса долота за счет увеличения стойкости породоразрушающих злеменУов вооружения шарошек; сокращается время на спуско-подъемные операции; экономятся затраты на изготовление долот; экономятся дорогостоящие и дефицитные материалы. Формула изобретения Буровое долото, содержащее корпус, лапы с цапфами, оси которых расположены в плоскостях, параллельных оси долота, и

установленные на цапфах шарошки, на рабочих торцах которых выполнены венцы с породоразрушающими элементами, о т л ич а ю ще ее я тем, что, с целью повышения эффективности бурения за счет увеличения стойкости вооружения, венцы от периферии рабочего торца к его центру расположены ступенчато с опережением каждого венца меньшего диаметра относительно предыдущего, причем цапфы установлены под острым углом относительно оси долота в строну его вращения.

Фиг2