Буровое долото для лабораторных исследований Советский патент 1992 года по МПК E21B10/00 E21B10/26 E21B10/46 

Изобретение относится к породоразру- шающему инструменту, а именно к буровым долотам для лабораторных исследований, и может быть использовано при исследовательских работах с целью проектирования новых буровых долот (калибровочно-цент- рирующих частей буровых долот).

Известна модель долота для лабораторных исследований распределения различных физических параметров по рабочей поверхности бурового долота.

Модель состоит из нескольких невзаимодействующих друг с другом цилиндров, жестко прикрепленных основаниями к переводнику. Форма рабочей поверхности и взаимное расположение элементов изменяется практически неограниченное количество раз. Данная модель позволяет моделировать различные типы и формы рабочей поверхности долота

Недостатком описанной модели является то, что она не позволяет моделировать работу долота при различных типах и формах калибрующей поверхности, не позволяет исследовать влияние калибровочной части на режимные характеристики долота и темп уменьшения номинального диаметра долота.

Известно буровое шарошечное долото содержащее корпус, лапы с шарошками, установленный на корпусе съемный калибратор и узел крепления калибратора на корпусе.

Недостатком данного долота является невозможность варьирования калибрующей способностью долота, поскольку предлагаемый авторами узел крепления на калибраторе не предполагает крепление на долоте калибрующих поверхностей различных типов, форм и т.п.

(Л

С

ч

CN VI

Ј VI

Цель предлагаемого изобретения - обеспечение возможности варьирования калибрующей способностью долота путем изменения количества и формы калибрующих элементов.

Указанная цель достигается тем, что в буровом долоте содержащем корпус, размещенные на рабочем торце корпуса поро- доразрушающие элементы, установленный на корпусе съемный калибратор и узел креп- ления калибратора на корпусе, калибратор выпблнен в виде отдельных лопастей, торцы которых имеют скосы по типу ласточкин хвост и заканчиваются хвостовиками, а узел крепления выполнен в виде двух уста- новленных на корпусе стопорных шайб с пазами на наружной боковой поверхности, выступами на внутренней боковой поверхности и конусной поверхностью на одном из их торцов, причем хвостовики лопастей вхо- дят е пазы и своими скосами взаимодействуют с конусными поверхностями последних, а на боковой поверхности корпуса выполнены продольные пазы, в которые входят выступы шайб, при этом лопасти со стопорными шайбами жестко закреплены на корпусе посредством гайки с контргайкой.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что выявленное решение отличается тем, что калибратор выполнен в виде отдельных лопастей, торцы которых имеют скосы по типу ласточкин хвост и заканчиваются хвостовиками, а узел крепления выполнен в виде двух установленных на корпусе стопорных шайб с пазами на н-аружной боковой поверхности, выступами на внутренней боковой поверхности и конусной поверхностью на одном из их торцов, причем хвостовики лопастей входят в пазы шайб и своими скосами взаимодействуют с конусными поверхностями последних, а на боковой поверхности корпуса выполнены продольные пазы, в которые входят выступы шайб, при этом лопасти со стопорными шайбами жестко закреплены на корпусе посредством гайки с контргайкой.

Таким образом, заявляемой буровое долото для лабораторных исследований соот- ветствует критерию новизна.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявленное решение от прототипа.

Калибровочная часть долота выполняет ряд важных функций при работе породораз- рушающего инструмента. Она расширяет и

калибрует отдельные участки ствола скважины, сузившиеся в результате потери диаметра долота, улучшает условия работы и стабилизирует направление оси скважины.

Для каждого типо-размера долота, для различных горных пород, режимов работы необходима своя конструкция калибрующей части, Необоснованное увеличение количества калибрующих лопастей, увеличение вооружения калибрующей части приводит к увеличению момента на долоте (увеличению мощности) и, следовательно, к увеличению энергоемкости. Таким образом, происходит неэффективная затрата мощности на калибрующей части долота. В противном же случае происходит изнашивание калибрующей части долота, что приводит к преждевременному выходу из строя всего долота из-за потери диаметра долота при неполном использовании рабочей (торцовой) части долота, что в дальнейшем осложняет углубление скважины, требует дополнительных трудоемких операций по расширению ствола скважины.

Существуют различные виды калибрую- ще-центрирующего инструмента. Конструирование его проводится без учета оценки моментоемкости, нагруженное™ и потери диаметра долота при различном выполнении калибрующей части. В результате калибрующая часть изнашивается преждевременно или же происходит неэффективная затрата мощности на инструменте.

Заявленнное техническое решение позволит моделировать самые различные виды калибровочных лопастей и исследовать влияние калибровочной части на режимные характеристики работы и темп уменьшения диаметра долот непрерывного действия, что позволяет проектировать долота с улучшенными технико-экономическими показателями, позволит более эффективно использовать подводимую мощность и предотвратить преждевременный износ калибрующих лопастей.

Наличие новых свойств указывает на соответствие заявленного технического решения критерию существенные отличия.

На фиг,1 показана модель долота в сборе; на фиг. 2 показан пример выполнения калибровочной лопасти 4; на фиг. 3 показана стопорная шайба 5; на фиг. 4 показана гайка 6,

Модель состоит из корпуса долота 1, в который устанавливается съемный рабочий торец 2 с породоразрушающими элементами 3. На боковую поверхность корпуса долота устанавливаются калибрующие лопасти 4 при помощи невращающихся стопорных шайб 5, для чего в конструкции шайб предусмотрены пазы В, а стопорные верхние и нижние части лопастей выполнены по схеме ласточкин хвост (4а, 46). Невозможность вращения шайб 5 обеспечивается выполнением вдоль боковой поверхности долота установочных пазов А, в которых закрепляются внутренние выступы 6 стопорных шайб 5. Лопасти 4 и шайбы 5 закрепляются неподвижно на долоте при помощи гайки 7 и стандартной контргайки 8.

Модель используется следующим образом.

Выбирается какая-либо форма калибровочной лопасти 4 с определенным вооружением и устанавливается на корпусе 1 модели долота при помощи шайб 5, гайки 7 и контргайки 8. Устанавливается рабочий торец 2, армированный породоразрушаю- щими элементами 3. Затем модель долота устанавливается на экспериментальной буровой установке.

Производится разрушение блоков горной породы. При бурении калибровочные лопасти 5 калибруют ствол скважины, потребляя на это определенную мощность от общей мощности, подводимой к долоту, Общую потребляемую мощность при этом можно оценить, измерив при помощи датчиков нагрузки и момента режимные характеристики бурения. В качестве датчиков нагрузки и момента можно использовать мостовые схемы тензодатчиков, которые наклеиваются на боковую поверхность долота (ниже калибровочных лопастей, шайбы, гайки, контргайки - для удобства и компактности) и заливаются эпоксидной смолой для изоляции проводов, отходящих от датчиков к измерительной системе от влияния промывочной жидкости.

В дальнейшем результаты обрабатываются, сравниваются с полученными ранее при бурении с другими формами калибровочных лопастей и т.п. и в дальнейшем используются для проектирования новых долот с улучшенными технико-экономическими показателями.

Использование данного изобретения позволит:

1)повысить механическую скорость бурения за счет оптимальной реализации

мощности (момента) и нагрузки на калибрующей части долота и увеличения за счет этого эффективного использования мощности на рабочей поверхности долота;

2)предотвратить преждевременный из- нос калибрующей части долота, что приведет в дальнейшем к увеличению проходки на долото;

3)предотвратить самопроизвольное искривление скважины, связанное с несовершенством конструкции калибрующей части долота;

4)исключить радиальные биения долота и за счет этого повысить стойкость вооружения.

Формула изобретения

Буровое долото для лабораторных исследований, содержащее корпус, размещен- ные на рабочем торце корпуса породоразрушающие элементы, установленный на корпусе съемный калибратор и узел крепления калибратора на корпусе, о т- личающееся тем, что, с целью обеспечения возможности варьирования калибрующей способностью долота путем

изменения количества и формы калибрующих элементов, калибратор выполнен в виде отдельных лопастей, торцы которых имеют скосы по типу ласточкин хвост и заканчиваются хвостовиками, а узел крепления выполнен в виде двух установленных на корпусе стопорных шайб с пазами на наружной боковой поверхности, выступами на внутренней боковой поверхности и конусной поверхностью на одном из их торцов, причем хвостовики лопастей входят в пазы шайб и своими скосами взаимодействуют с конусными поверхностями последних, а на боковой поверхности корпуса выполнены продольные пазы, в которые

входят выступы шайб, при этом лопасти со стопорными шайбами жестко закреплены на корпусе посредством гайки с контргайкой.

US i

P.

L: j jid

.

Использование: изменение количества и форм калибрующих элементов долота при лабораторных исследованиях. Сущность изобретения: долото содержит корпус с продольными пазами на боковой поверхности. На корпусе установлены с помощью стопорных шайб съемные калибрующие лопасти. Торцы лопастей имеют скосы по типу ласточкина хвоста и заканчиваются хвостовиками, Стопорные шайбы выполнены с пазами на наружной боковой поверхности, выступами на внутренней боковой поверхности и конусной поверхностью на одном из их торцов. Выступы стопорных шайб входят в продольные пазы корпуса, а хвостовики лопастей - в пазы шайб. При этом скосы лопастей взаимодействуют с конусными поверхностями стопорных шайб. Лопасти to стопорными шайбами жестко закреплены на корпусе посредством гайки с контргайкой. 4 ил.

., iimUl -I

n I 1 L-1-J-J-A-Ч

ЈW 3