Долото для вращательного бурения Советский патент 1992 года по МПК E21B10/04 

Изобретение относится к породоразру- шающему инструменту, а именно к долотам для вращательного бурения преимущественно мерзлых грунтов.

Известны долота для вращательного бурения, содержащие корпус со шнеками, которые крепятся в прямоугольных пазах корпуса и оснащаются твердосплавными резцами, наклоненными к лопасти забоя под углом 15°.

Резцы, расположенные на шнеках, разрушают весь забой, что при бурении мерзлых грунтов вызывает повышенное тепловыделение.

Известно также долото для вращательного бурения, состоящее из корпуса и шнеков со скважинообразующими резцами.

Для увеличения производительности бурения каждый последующий шнек по направлению, противоположному подъему спирали транспортирующего шнека, выполнен с уменьшением высоты по отношению к предыдущему, считая от шнека, сопряженного со спиралью транспортирующего шнека, За счет увеличения площади шламоотво- дящих окон смежных шнеков достигается повышение производительности бурения.

Недостатком известных долот для вращательного бурения является низкая эффективность при бурении сезонномерзлых и талых грунтов вследствие того, что бурение указанных грунтов долотами со сплошной схемой поражения забоя происходит интенсивное тепловыделение. Это вызывает размораживание грунта и его налипание на транспортирующие шнеки, что в условиях отрицательных температур приводит к прекращению процесса бурения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является долото, предназначенное для вращательного бурения скважин в талых и мерзлых грунтах и содержащее корпус с керноприемной полостью, закрепленные на корпусе шнеки, скважинс- образующие резцы, закрепленные на шнеках, размещенный в керноприемной полости керноломатель, нижняя кромка которого наклонена к оси долота, и кернообасо

с

4

О

ел

со

зующие резцы, установленные с опережением относительно- скважинообразующих резцов. С целью расширения технологических возможностей в корпусе долота между шнеками выполнено боковое окно в виде винтовой прорези, угол подъема которой равен или превышает угол подъема шнеков.

Известное долото обеспечивает эффективное бурение талых и мерзлых грунтов в случае, если отсутствует налипание грунта на рабочие органы. В случае бурения пластичных сезонномерзлых грунтов происходит забивание грунтом керноприемной полости и размораживание грунта.

В результате эффективность процесса бурения снижается.

Целью изобретения является повышение эффективности долота при бурении сезонномерзлых грунтов за счет уменьшения их размораживания.

Это достигается тем, что в долоте для вращательного бурения, содержащем корпус с керноприемной полостью, закрепленные на корпусе шнеки, скважинообазующие резцы, закрепленные на шнеках, размещенный в керноприемной полости кернолома- тель, нижняя кромка которого наклонена к оси долота, и кернообразующие резцы, установленные с опережением относительно скважинообразующих резцов, согласно изобретению керноломатель установлен своей нижней кромкой на уровне основания кернообразующих резцов, причем отношение расстояния L от шнеков до нижнего торца скважинообразующих резцов к расстоянию В между смежными скважинообра- зующими резцами находится в пределах

.

На чертеже изображено долото для вращательного бурения, общий вид.

Долото содержит корпус 1 с керноприемной полостью 2, закрепленные на корпусе 1 шнеки 3, скважинообразующие резцы

4,закрепленные на шнеках 3, размещенный в керноприемной полости 2 керноломатель

5,нижняя кромка которого наклонена к оси долотами кернообразующие резцы 6, установленные с опережением относительно скважинообразующих резцов 4. Керноломатель 5 установлен своей нижней кромкой на уровне основания кернообразующих резцов 6. При этом отношение расстояния L от шнеков 3 до нижнего торца скважинообразующих резцов 4 к расстоянию В между смежными скважинообразующими резцами 4 находится в пределах

.

Обоснование существенности заявляемого интервала содержит в таблице, в которой приведены результаты сравнительных испытаний долот при бурениисезонномерзлых грунтов на буровой машине МРК-750. Частота вращения долота составляла

150 об/мин, при этом у долот изменялось отношение расстояния L от шнеков до нижнего торца скважинообразующих резцов к расстоянию В между смежными скважинообразующими резцами.

Как видно из приведенных данных, использование предлагаемого долота обеспечивает более высокую скорость бурения по сравнению с прототипом при бурении сезонномерзлых грунтов. Применение известной конструкции долота приводит к забиванию грунтом керноприемной полости, что снижает эффективность бурения.

Долото работает следующим образом.

В процессе бурения на долото передается осевая нагрузка и крутящий момент, под действием которых скважинообразующие 4 и кернообразующие 6 резцы внедряются в сезонномерзлый грунт, разрушая его

с образованием в центральной части керна. Образовавшийся керн по мере углубления долота входит в керноприемную полость 2, образуемую при вращении долота керно- образующими резцами 6. При упоре в наклонную поверхность керноломателя 5 происходит деформация керна, который вследствие высокой вязкости сезонномерз- лого или талого грунта не ломается, а деформируется. Поскольку керноприемная

полость 2 не ограничена стенками корпуса 1 долота, а нижняя кромка керноломателя 5 находится на уровне шнеков 3, то деформированный керн свободно выпадает из керноприемной полости 2, попадает на шнеки

3 и транспортируется на дневную поверхность. Благодаря заявляемому соотношению между расстоянием L от шнеков 3 до нижнего торца скважинообразующих резцов 4 к расстоянию В между смежными

скважинообразующими резцами 4 образующиеся целики разрушаемого грунта попадают непосредственно на шнек 3, что исключает их многократное деформирование в забое. Тем самым исключается один

из источников тепловыделения при бурении мерзлого грунта, что предотвращает его размораживание и налипание на рабочие элементы долота. В результате повышается эффективность бурения сезонномерзлых грунтов.

Формула изобретения Долото для вращательного бурения, содержащее корпус с керноприемной полостью, закрепленные на корпусе шнеки, скважинообразующие резцы, закрепленные на шнеках, размещенный в керноприемной полости керноломатель, нижняя кромка которого наклонена к оси долота, и кернообразующие резцы, установленные с опережением относительно скважинообра- зующих резцов, отличающееся тем,

что, с целью повышения эффективности работы долота при бурении сезонномерзлых грунтов за счет уменьшения их размораживания, керноломатель установлен своей нижней кромкой на уровне основания кер- нообразующих резцов, причем отношение расстояния L от шнеков до нижнего торца скважинообразующих резцов к расстоянию В между смежными скважинообразующими

резцами находится в пределах 1 4.

b

Использование: вращательное бурение вечномерзлых грунтов. Сущность изобретения: долото содержит корпус с керноприемной полостью, шнеки, скважинообразую- щие и кернообразующие резцы, кернолома- тель, нижняя кромка которого наклонена к оси долота. Кернообразующие резцы установлены с опережением относительно сква- жинообразующих резцов. Керноломатель установлен своей нижней кромкой на уровне основания кернообразующих резцов. Отношение расстояния L от шнеков до нижнего торца скважинообразующих резцов к расстоянию В между смежными сква- жинообразующими, резцами находится в пределах 1 4. 1 ил., 1 табл. D