Шарошечное долото Советский патент 1992 года по МПК E21B10/12 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения скважин большого диаметра преимущественно в мягких породах.

Известны шарошечные долота, включающие корпус с лапами и размещенные на осях вращения шарошки, породоразрушаю- щие элементы которых выполнены в виде зубьев, имеющих клиновидную форму.

Недостаток этих долот заключается в том, что их зубья выполнены целиком с корпусом шарошки, имеют клиновидную форму и недостаточную длину, При создании долот такого типа большого размера требуется использование для шарошек поковок большого диаметра весьма тяжелых и неудобных для нарезания зубьев. При металлообработ- ке таких поковок необходимы специальные металлорежущие станки и подъемное оборудование. Другой недостаток заключается в том, что из-за малой длины зубьев при

вращении долота промывочная жидкость, насыщенная выбуренной породой, не имеет возможности беспрепятственного прохода по периферии шарошки, что увеличивает энергоемкость бурения. Если зубья выполняются длинными, то клиновидная форма зубьев не позволяет размещать их с большой плотностью на окружности близкой к центру шарошки, так как эта окружность имеет малую длину.

Наиболее близким к предлагаемому (прототипу) является шарошечное долото, включающее корпус с лапами, укрепленные на лапах оси, установленные на осях шарошки в виде ступицы с радиальными пластинами, и породоразрушающие элементы, закрепленные на внешних концах пластин. Однако шарошки выполнены ненадежно, поскольку не обладают достаточной жесткостью. Это связано с тем, что пластины развернуты своей плоскостью в плоскости

шарошки и могут изгибаться под действием нагрузок забоя. Кроме того, место стыка ступицы и радиальных пластин допускает поломку и разрыв этих деталей.

Цель изобретения - повышение долговечности долота путем более надежного крепления пластин на ступице.

Указанная цель достигается тем, что у шарошечного долота, включающего корпус с лапами, укрепленные на лапах оси, установленные на осях шарошки в виде ступицы с радиальными пластинами и породоразру- шающие элементы, ступица выполнена с кольцевым выступом по наружной поверх- ности, а радиальные пластины выполнены с вырезами, конгруэнтными выступам ступицы, причем вырезы пластин расположены с возможностью взаимодействия с дном пазов, выполненных в кольцевом выступе, при этом ширина пазов соответствует толщине радиальных пластин.

Закрепление пластин с помощью пазов, входящих в соответствующий кольцевой выступ на ступице, обеспечивает более на- дежное и долговечное выполнение шарошки. При этом благодаря развороту пластин в диаметральную плоскость шарошки снижается, кроме того, энергоемкость долота, уменьшается налипание породы на шарош- ки и улучшается турбулизация жидкости в призабойном пространстве.

На фиг. 1 показано долото, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Шарошечное долото включает корпус 1 с лапами 2, на которых с помощью осей 3 вращения размещены шарошки с породо- разрушающими элементами 4. Каждая шарошка выполнена в виде ступицы 5 и установленных на ней жестко радиальных пластин 6. Ступицы 5 по внешней части имеют кольцевой выступ 7 с прорезями 8 (на фиг. 2 контур прорезей показан пунктиром), в которых своими обращенными к центру концами размещены радиальные пластины 6, .установленные на сварке. Кольцевой выступ 7 в радиальном сечении по прорези 8 имеет прямоугольную форму (фиг, 2), при этом радиальные .пластины 6 имеют ответный этому сечению прямоугольный вырез, а толщина радиальных пластин равна ширине прорезей кольцевого выступа.

Долото на забое работает следующим образом.

В процессе бурения порода срезается породоразрушающими элементами 4, установленными на радиальных пластинах 6, и поступает в призабойную зону, где интенсивно перемешивается этими пластинами с промывочной жидкостью. Поскольку радиальные пластины направлены по ходу вращения инструмента, долото не испытывает больших сопротивлений при его вращении со стороны промывочной жидкости. Поэтому затраты энергии на его холостое вращение в жидкости невелики. В то же время жидкость, проходя с большой скоростью (из-за ее инерции) между ребрами 6, не позволяет оседать выбуренной породе на элементах шарошки, что обеспечивает исключение ее зашламовывания.

При изготовлении данного долота большого размера вытачивают ступицу 6 с кольцевым выступом 7 и прорезями 8. Из листа металла вырезают радиальные ребра 6, вставляют их в прорези 6 и приваривают к ступите 6. Собранная конструкция протачивается на токарном станке.

Предлагаемое долото большого диаметра гораздо лучше в производстве, поскольку шарошки изготавливаются не из единого куска металла, а собираются из отдельных деталей: ступицы, радиальных пластин (ребер), ободов, окружных ребер и резцов. В то же время данная конструкция достаточно надежна, так как радиальные ребра вставляются в прорези и охватывают ступицу с двух сторон, что практически исключает нагрузки на сварной шов в месте приварки ребер к ступице.

Формула изобретения

Шарошечное долото, содержащее корпус с лапами, закрепленные на лапах посредством осей шарошки в виде ступицы с радиальными пластинами и закрепленными на внешних концах пластин породоразрушающими элементами, отличающееся тем, что, с целью повышения долговечности долота путем более надежного крепления пластин на ступице, последняя выполнена с кольцевым выступом на наружной поверхности и радиальными прорезями, расположенными на выступах, а радиальные пластины выполнены с вырезами, конгруэнтными выступам ступицы, причем пластины расположены в радиальных прорезях с возможностью охвата вырезами выступа ступицы.

Фиг./

А -А

Изобретение относится к буровой технике, может быть использовано для бурения скважин большого диаметра, преимущественно в мягких породах и позволяет повысить долговечность шарошечного долота путем более надежного крепления пластин на ступице. Это достигается тем, что на ступице 5 имеется кольцевой выступ 7 с ради- альными прорезями 8. Радиальные пластины имеют вырезы, конгруэнтные выступу 7. Пластины 6 расположены в прорезях 8 с возможностью охвата вырезами выступа 7. При работе за счет выступа 7 ступицы 5 с двух сторон пластиной исключают нагрузки на сварной шов, крепящий пластину к ступице 5, тем самым повышается долговечность долота. 2 ил.