Буровое шарошечное долото для бурения взрывных скважин Советский патент 1992 года по МПК E21B10/18 

Изобретение относится к долотострое- нию, в частности к буровым шарошечным долотам для бурения взрывных скважин с охлаждением опор и очисткой забоя продувочным агентом.

Известны конструкции буровых трехша- рошечных долот для бурения взрывных скважин, у которых охлаждение каждой опоры осуществляется через канал, просверленный в лапе долота из центральной полости к цапфе с выходом в отверстие под замковый палец и далее на беговые дорожки цапфы. Диаметры каналов у лап одинаковы и составляют 10-14 мм в зависимости рт диаметра-долота.

Недостатком указанных долот является то, что равенство диаметров продувочных

каналов обеспечивает одинаковый режим охлаждения каждой из опор. Кроме того, не учитывается при этом работа каждой ща- рошки..

Известны также конструкции буровых трехшарошечных долот для бурения взрывных скважин, имеющие наклонные отводные продувочные каналы, по которым подводится газообразный агент к элементам опор для их охлаждения. Эти каналы просверливаются в лапах и цапфах долота и соединяются с открытой полостью присоединительной головки. Из этой же полости выходит основной центральный канал, через который под давлением к забою и под шарошки долота подается очищающий агент. Поперечные сечения этих каналов

О

о

vj О

просверливаются так, чтобы они удовлетворяли,следующему соотношению

d V(0,1 -0,12)D2 ,

где d -диаметр продувочного канала в каждой лапе;

D - диаметр центрального канала.

Недостатком указанных долот является то, что в данном случае не учитывается характер работы вооружения и то, что нагрев каждой из опор во время бурения неодинаков из-за различия выполняемой работы каждой из шарошек, так как вооружение каждой из шарошек различно.

Целью изобретения является повышение ресурса шарошечного долота и равно- стойкости опор за счет улучшения режима их охлаждения., .

Указанная цель достигается тем, что каналы во всехлапах выполнены максимально возможно диаметра, а на их входах со стороны ниппеля долота устанавливаются втулки с различными диаметрами внутренних сечений.

Анализ характера износа опор отработанных долот показывает, что их износ в каждой из трех секций, включающих лапу и шарошку, неодинаков. Износ (темп износа) опоры каждой из секций долота определяется либо путем осмотра отработанных долот, либо (на этапе проектирования) с помощью известных методов, позволяющих оценить нагруженность отдельных шарошек и их опор в долоте, например, с помощью методики расчета кинетических характеристик шарошечных долот, В этом случае наиболее нагруженной является опора шарошки, имеющей минимальные значения удельной объемной работы разрушения породы, которая зависит от количества венцов и зубков на той или иной, шарошке, формы зубков, их вылета над телом шарошки и т.д. Поэтому нагрузки, воспринимаемые опорами, и соответственно их износ различны. Различна и температура у каждой шарошки, а значит необходимо и различное количество охлаждающего агента для каждой опоры. Как правило, наиболее нагруженная шарошка имеет максимальное количество твердосплавных зубков или фрезерованных зубьев. Если принять за Обаз внутренний диаметр втулки, установленной на входе продувочного канала в лапе, на опоре которой размещена шарошка, вооружение которой выполняет минимальную объемную работу разрушения, то внутренний диаметр втулки, установленной на входе продувочного канала в лапе с любой

другой шарошкой, определяется из соотношения

Dn Обаз X -- ,

где рп - внутренний диаметр канала втулки, установленной на входе продувочного канала в лапе для п-шарошки;

Обаз - внутренний диаметр втулки, установленной на входе базового продувочного 0 канала в лапе, на опоре которой смонтирована шарошка с вооружением, выполняющим минимальную объемную работу разруШения{

2п - суммарное количество зубков на 5 венцах n-й шарошки;

2баз - суммарное количество зубков на венцах базовой шарошки.

Как показывает анализ конструкций долот типов Т, К, ОК, ТЗ, ТКЗ в размере

190,5-269,9 мм, соотношение г-. со2.033

ставляет 1,15-1,4.

Сопоставительный анализ с прототи- | пом показывает, что предлагаемое долото

5 отличается тем, что диаметры каналов втулки каждой из лап должны быть выбраны различными, причем наиболее нагруженной шарошке должен соответствовать максимальный диаметр внутреннего продувочно0; го канала втулки.

На фиг. 1 показано шарошечное долото, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1. Шарошечное долото 1 имеет внутреннюю полость 2, из которой просверлены три

5| канала 3 с установленными в них втулками 4, выходящие в каждой лапе 5 в отверстие под замковый палец 6. В цапфе лапы 7 выполнены отверстия 8 для подачи охлаждающего агента к элементам опоры 9-11 с

0 выходом его через кольцевое пространство 12. Шарошки 13 имеют твердосплавные зубки 14 (или фрезерованные зубья).

При работе долота 1 в процессе бурения скважины продувочный агент подается в по5 лость 2, далее проходит через втулки 4 по каналам 3 к каждой лапе 7, в которой выполнены отверстия 8, и через них поступает к элементам опоры 9-11 с выходом через кольцевое пространство 12. Осуществление

Q продувки через втулки с внутренними каналами, различными по диаметру, обеспечивает и неодинаковый режим охлаждения каждой из опор, так как нагрев их во время работы неодинаков, зависит от выполняе5 мой работы каждой из шарошек 13. Поэтому износ опор долота во время работы будет равномерным.

Использование изобретения позволяет повысить стойкость опоры долота с продувкой охлаждающим агентом в 1,5 раза, что составит экономию на одно долото приблизительно 40 руб. При годовой программе долот с продувкой в 100000 шт. экономический эффект составит 4000000 руб.

Фор мула изобретения

Буровое шарошечное долото для бурения взрывных скважин, включающее шарошки с вооружением, смонтированные посредством подшипников на лапах, в которых выполнены продувочные каналы одинакового диаметра, отличающееся тем, что, с целью повышения ресурса долота и

обеспечения равностойкости опор за счет улучшения режима их охлаждения, оно снабжено втулками, установленными в продувочных каналах и выполненных с внутренними диаметрами/определяемыми по формуле

debm-dic

Zn

2макс

den диаметр втулки в продувочном канале лапы n-й шарошки;

die - диаметр продувочных каналов в лапах;

Zn - количество зубков n-й шарошки; Zwaxc - крличество зубков на максималь- но оснащенной шарошке.

Изобретение относится к долотострре- нию. Цель - повышение ресурса долота и обеспечение равностойкости опор за счет улучшения режима их охлаждения. Буровое шарошечное долото 1 содержит шарошки 13 с вооружением. Шарошки 13 смонтированы посредством подшипников на лапах 7. В лапах 7 выполнены продувочные каналы 3 одинакового диаметра. Долото снабжено втулками 4, установленными в продувочных каналах. Выполнены втулки с внутренними диаметрами, определяемыми по формуле (Zn/ZMaKc), где den - диаметр втулки в продувочном канале лапы 7 n-й шарошки; dk - диаметр продувочных каналов 3 в лапах; Zn - количество зубков n-й шарошки; 2макс количество зубков на максимально оснащенной шарошке. Осуществление продувки через втулки 4 с внутренними каналами 3, различными по диаметру, обеспечивает неодинаковый режим охлаждения каждой из опор. Нагрев их во время работы неодинаков. Поэтому износ опор долота будет не- равномерным, что позволяет повысить стойкость опоры долота. 2 ил.

А-А

Фиг. I