Буровое долото Советский патент 1992 года по МПК E21B10/22 

Изобретение относится к породоразру- шающему инструменту для бурения скважин, а именно к долотам, имеющим шарошки в качестве рабочих органов.

Цель изобретения - повышение долговечности долота путем увеличения стойкости опор за счет реализации явления избирательного переноса.

На фиг. 1 изображена секция долота, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Долото содержит лапы 1 с цапфами 2, торцы 3 которых выполнены рифлеными, а поверхности 4 подшипников 5 выполнены со слоем меди или медного сплава. На цапфах 2 посредством опор смонтированы шарошки 6, в донной части 7 которых установлены подпружиненные пластины 8 с

возможностью перемещения их вдоль осей шарошек 6 и контактирования с торцами 3 цапф 2. На поверхностях 9 пластин 8. контактирующих с торцами цапф, выполнены радиальные канавки 10. Пластины 8 выполнены из меди или медного сплава, а поверхности 4 подшипников 5 - со слоем меди или медного сплава. Долото содержит лубрикатор 11 и герметизирующий узел 12, расположенный между шарошкой и цапфой.

В процессе работы долота между трущимися поверхностями поступает свежий смазочный материал и под действием избыточного давления, создаваемого лубрикатором 10, происходит дозированная утечка смазки в затрубное пространство. Поскольку смазочный материал подводится от луб-ч

Јь О О

о чэ

рикатора к полостям, расположенным в вершинах каждой из шарошек, свежий смазочный материал проходит через все трущиеся элементы опор в радиальные канавки 9 и герметизирующий узел 12.

После спуска применяемых в настоящее время долот на забой производят приработку (обкатку) трущихся поверхностей опор. Этот процесс заключается в постепенном увеличении площади соприкоснове- ния рабочих элементов опор за счет истирания и снятия точечных выступов, при этом преследуют также цель исключить или уменьшить возможность образования зади- ров и вмятин на трущихся поверхностях, поскольку это может привести к ускоренному выходу из строя опор долот. Приработку осуществляют путем постепенного увеличения осевой нагрузки на вращающееся долото в течение 1,5-2 ч и более.

В предлагаемом долоте за счет действия явления избирательного переноса время приработки можно существенно сократить или вообще исключить, поскольку мягкий металл (медь, медный сплав), нане- сенный на трущиеся поверхности опор, сглаживает имеющиеся на них неровности, исключает задиры, кратно уменьшает коэффициент трения.

Для уменьшения времени на приработ- ку опор, снижения в них коэффициента трения и износа при работе долота до его сборки на трущиеся поверхности опор (на поверхности цапфы) наносится слой меди или медного сплава. Поскольку долото предлагаемой конструкции рассчитано на весьма длительную работу (сотни часов), для поддержания в течение такого времени нанесенного слоя меди или медного сплава на трущихся поверхностях предусмотрена установка в донной части шарошек пластин с канавками 10, выполненных также из меди или медного сплава. Эти пластины, будучи подпружиненными, постоянно прижимаются к торцам цапф, поверхность которых вы- полнена рифленой, т.е. имеет острые углубления и выступы (наподобие напильника). При вращении шарошки пластины ис- тираются, а продукты ее истирания

уносятся смазочным материалом к трущимся поверхностям, и слой меди или медного сплава на них постоянно поддерживается. Явление избирательного переноса, которое имеет место после нанесения при изготовлении долота и в последующем слоя меди или медного сплава приводит к следующему:

-в зоне контакта трущихся поверхностей образуется пластичная пленка из мягкого металла;

-продукты износа данной пленки удерживаются на трущихся поверхностях электрическими силами;

-образуется система, предотвращающая окисление поверхностей трения;

-защитная пленка снижает контактное давление и адгезионное взаимодействие:

Все изложенное приводит к уменьшению относительного износа трущихся поверхностей в 10-100 раз, а коэффициент трения между ними снижается в 8-10 раз по сравнению с работой опоры при граничной смазке. Получение положительного эффекта возможно при наличии герметичной опоры и при перемещении обновляющегося смазочного материала через все трущиеся поверхности.

Формула изобретения Буровое долото, содержащее лапы с цапфами, шарошки, установленные на цапфах посредством опор, состоящих из подшипников качения и скольжения, лубрикатор и герметизирующий узел, о т- личающееся тем, что, с целью повышения долговечности долота путем увеличения стойкости опор за счет реализации явления избирательного переноса, опоры снабжены подпружиненными пластинами, установленными в донной части шарошек с возможностью перемещения вдоль осей последних и контактирования с торцами цапф, причем пластины выполнены из меди или медного сплава, а на их поверхностях, контактирующих с торцами цапф, выполнены радиальные канавки, при этом торцы цапф выполнены рифлеными, а поверхности подшипников выполнены со слоем меди или медного сплава.

1

Изобретение относится к буровым долотам. Цель - повышение долговечности долота путем увеличения стойкости опор за счет реализации явления избирательного переноса. Долото содержит лапы 1 с цапфами /Ц/2, торцы 3 которых выполнены рифлеными, поверхности 4 подшипников 5 выполнены со слоем меди или медного сплава. На Ц2 посредством опор смонтированы шарошки /Ш/6, в донной части 7 которых установлены подпружиненные пластины /П/8. Установлены П 8 .с возможностью перемещения их вдоль осей Ш 6 и контактирования с торцами 3 Ц 2. На поверхностях 9 П 8, контактирующих с торцом 3 Ц 2. выполнены радиальные канавки. Выполнены П 8 из меди или медного сплава, а поверхности 4 вылсГлнены со слоем меди или медного сплава. Долото содержит лубрикатор 11 и герметизирующий узел 12, расположенный между Ш 6 и Ц 2. При вращении шарошки П 8 истираются рифленым торцем 3. Продукты истирания уносятся смазочным материалом через канавки к трущимся поверхностям и слой меди на них постоянно поддерживается. Это позволяет снизить коэффициент трения между трущимися поверхностями и увеличить стойкость опор. 2 ил.

10

Фиг. 2