Колонковое долото Советский патент 1992 года по МПК E21B10/06 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при бурении скважин с отбором керна на поверхность.

Известны колонковые долота, содержащие корпус с керноприемной втулкой, промывочными каналами и подвижными ребрами, армированными резцами и размещенными на торце втулки, и шламоподводя- щими пазами 1.

Известные устройства малопроизводительны вследствие одновременного участия в работе всех резцов подвижных ребер, в результате чего ребра быстро выходят из строя, и недоиспользование гидравлической энергии нисходящего потока бурового раствора.

Известно также колонковое долото, содержащее корпус с керноприемной частью в виде трехгранной призмы с осями, обращенными от центра к периферии, на которых с положительным смещением установлены шарошки в виде части сферы с примыкающим к ней окружности цилиндрическим участком с фрезероваными зубьями и выведенными на торец призмы в ее угловые зоны промывочными каналами, оснащенными насадками 2.

Это устройство, выбранное в качестве прототипа по большинству совпадающих признаков, малопроизводительно из-за невозможности изменения режима работы дробяще-скалывающего), в то время как известно, что часть горных пород (мягкие, пластичные) наиболее целесообразно раз- рушать резанием. Кроме того, использова- ние прототипа для бурения с гидротранспортом керна на поверхность невозможно из-за расположения осей шарошек по диаметру долота,

Цель изобретения - повышение производительности бурения и выноса керна.

При этом породы забоя разрушаются не только дроблением и скалыванием, но и ре- занием, что особенно эффективно в мягких и пластичных породах. Улучшаются условия очистки забоя, формирования и транспортирования керна в полость керноприемной трубы, приводящие к повышению механиче- ской скорости бурения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном колонковом долоте, содержащем корпус с керноприемной частью в виде трехгранной призмы с осями, обращенны- ми от центра к периферии, на которых с положительным смещением установлены шарошки в виде части сферы с примыкающим к ней по окружности цилиндрическим участком с фрезерованными зубьями и вы- веденными под торец призмы в ее угловые зоны промывочными каналами, оснащенными насадками, корпус выполнен с дополнительными промывочными каналами, входные части которых сообщены с поло- стью корпуса, а выходные расположены на торце со стороны, противоположной смещению шарошек, и пазами, расположенными на торце призмы, причем боковые стенки пазов параллельны режущим кром- кам фрезерованых зубьев шарошек, расположенных на той же грани призмы,

На фиг. 1 изображен продольный разрез предложенного устройства с поворотом гидромониторного насадка и шарошки в од- ну плоскость; на фиг. 2 - вид внизу на колонковое долото; на фиг. 3 - аксонометрическая проекция нижней части долота (передняя шарошка для наглядности снята; стрелками указано направление вращения шарошек.

Колонковое долото содержит корпус 1 с основными 2 и дополнительными 3 промывочными каналами, оснащенными гидромониторными насадками 4. Основные промывочные каналы 2 выведены под торец керноприемной части корпуса, выполненной в виде трехгранной призмы 5, в ее угловые зоны. Дополнительные каналы выведены под торец корпуса 1 со стороны, противоположной положительному смещению шарошек 6, установленных на цапфах 7 с подшипниками 8. Цилиндрические участки 6 имеют выфрезерованные зубцы 9, режущие кромки которых параллельны боковым стенкам шламоприемных пазов 10, расположенных на торце призмы 5. Концы цапф 7, обращенные к периферии, закреплены в дополнительных опорах 11, соединенных с корпусом 1.

Колонковое долото работает следующим образом.

Долото соединяют с наружной трубой колонкового снаряда. При этом внутренняя керноприемная труба снаряда свободно размещается в кольцевой выточке центрального канала его корпуса 1. В таком виде долото опускают на забой скважины.

В процессе бурения вращающиеся шарошки 6 работают в режиме резания, дробления и скалывания горных пород, а также как шламонаправляющие ребра, отводящие шлам в полость керноприемной трубы, благодаря чему улучшаются условия формирования керна, повышается его вынос и растет производительность бурения.

Буровой раствор из основных каналов 2, истекающий через насадки 4, совместно с шарошками 6участвует в разрушении пород забоя, так как выходные отверстия расположены в зоне, наиболее эффективной для сохранения энергии затопленной струи. Струи из дополнительных каналов 3 создают над забоем гидравлическую пакерную подушку, улучшая условия разрушения забоя струями из основных каналов 2 и способствуя перетоку раствора через шламоприемные пазы 10 в полость керноприемной трубы. При этом поток раствора способствует поступлению в нее керна и шлама. Положительное смещение шарошек 6 приводит к тому, что в районе пазов 10 расположены те участки шарошек, которые при вращении долота совершают восходящее от забоя движение, способствующее совместно с потоком раствора перемещению керна и шлама в полости керноприемной втулки 5. Режущие кромки зубьев 9 шарошек 6 способствуют улучшению условий очистки забоя скважины от шлама, направляя его в полость керноприемной втулки 5 через пазы 10. Зубья

9 очищаются от не вынесенного в полость втулки 5 шлама струями бурового раствора из дополнительных каналов 3.

Формула изобретения Колонковое долото, содержащее корпус с керноприемной частью в виде трехгранной призмы с осями, обращенными от центра к периферии, на которых с положительным смещением установлены шарошки в виде части сферы с примыкающим к ней по окружности цилиндрическим участком с фрезерованными зубьями и выведенными под торец призмы в ее угловые зоны промывочными каналами, оснащен0

5

ными насадками, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы при бурении с непрерывным выносом керна за счет упорядочения шламоотвода в керноприемную часть, корпус выполнен с дополнительными промывочными каналами, входные части которых сообщены с полостью корпуса, а выходные расположены на торце со стороны, противоположной смещению шарошек, и пазами, расположенными на торце призмы, причем боковые стенки пазов параллельны режущим кромкам фре- зерованых зубьев шарошек, расположенных на той же грани призмы.

Изобретение относится к породоразру- шающему инструменту, а именно к шарошечным долотам для бурения с непрерывным выносом керна. Цель изобретения - повышение эффективности работы долота при бурении с непрерывным выносом керна за счет упорядочения шламоотво- да в керноприемную часть. Долото включает корпус 1 с основными 2 и дополнительными 3 каналами, оснащенными насадками 4. На наклонных цапфах 7 установлены с положительным смещением шарошки 6 в виде части сферы с примыкающим к ней по окружности цилиндрическим участком с фрезероваными зубьями 9, режущие кромки которых параллельны боковым стенкам шламоприемных пазов 10, расположенных на торце корпуса 1. Основные промывочные каналы 2 выведены под торец керноприем- ной части корпуса, выполненной в виде трехгранной призмы 5, в ее угловые зоны, у дополнительных каналов входная часть сообщена с полостью корпуса, а выходная рас- положена на торце со стороны, противоположной смещению шарошек. В процессе бурения буровой раствор истекает из основных каналов 2 и совместно с шарошками 6 участвует в разрушении породы, а струи дополнительных каналов 3 создают над забоем гидравлическую пакерную подушку, способствуя перетоку раствора через шламоприемные пазы 10 в керноприемную полость корпуса 1, что улучшает транспортировку как керна, так и разрушенного шлама. Одновременно струи из дополнительных каналов 3 очищают зубья 9 шарошек 6. 3 ил. сл с

игЗ