Буровое долото Советский патент 1992 года по МПК E21B10/60 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровым долотам.

Одним из направлений совершенствования техники и технологи и бурения скважин в многолетнемерзлых породах является создание буровых долот, имеющих повышенную стойкость, увеличенную скорость проходки и предотвращающих изменение агрегатного состояния мерзлой породы на забое и вследствие этого нарушения очистки скважины от продуктов разрушения при бурении взрывных, разведочных скважин и скважин специального назначения в горнодобывающей, геологоразведочной и строительной отраслях промышленности.

Известно буровое шарошечное долото, принятое за прототип, содержащее корпус, лапы с шарошками, центральный продувочный канал, каналы для подвода охлаждающего агента к опорам шарошек и вихревые трубки.

Недостатком такого долота является отсутствие подачи охлажденного агента к по- родоразрушающим элементам и забою скважины, что приводит к уменьшению

стойкости породоразрушающих элементов, оттаиванию частиц буровой мелочи и снижению эффективности их отрыва от забоя при продувке скважины, а следовательно ухудшению очистки забойной зоны от продуктов разрушения.

Целью настоящего изобретения является повышение скорости бурения и работоспособности долота за счет эффективности охлаждения режущих кромок породоразрушающих элементов и очистки призабойной зоны скважины от буровой мелочи,

Указанная цель достигается тем, что буровое долото, включает корпус с породораз- рушающими элементами, обойму с внутренней кольцевой проточкой, центральный продувочный канал и боковые каналы с насадками для подвода охлаждающего агента и вихревые трубки, причем внутренняя кольцевая проточка обоймы сообщается с центральным продувочным каналом для отвода от него горячего воздуха, а оси боковых продувочных каналов направлены к режущим кромкам породоразрушающих элементов, количество боковых каналов с

(Л

С

х

XI

Q,

hO 00

ел

W

насадками соответствует количеству поро- доразрушающих элементов и отношение диаметра сопел насадок к расстоянию между соплами насадок к режущим кромкам находится в пределах 0,17-0,20.

Новым в буровом долоте является то, что оси боковых продувочных каналов направлены к режущим кромкам породораз- рушающих элементов, количество резцов соответствует количеству боковых продувочных каналов с насадками, а также соотношение диаметра сопла насадки, из которой подается охлажденный продувочный агент, поступающий из вихревых трубок по наклонным каналам в корпусе долота, с расстоянием между соплом насадки и забоем скважины составляет 0,17-0,2.

В процессе бурения продувочный поток воздуха от компрессорной установки подается в буровой став и далее к центральному продувочному каналу долота на продувку скважины. Часть воздуха поступает в вихревые трубки через сопловые вводы. В трубках происходит разделение воздуха на холодный и горячий потоки. Холодный поток через боковые наклонные каналы поступает к породоразрушающим элементам и обдувает их режущие кромки, не допуская их перегрева и оттаивания буровой мелочи. При этом оси боковых наклонных продувочных каналов направлены к режущим кромкам породоразрушающих органов, а отношение диаметра (Д) сопла насадки, установленной в боковые продувочные каналы корпуса, к расстоянию (L) между насадками и забоем скважины, равное 0,17- 0,20, обеспечивает необходимый подпор охлаждающего агента для эффективного охлаждения режущих кромок, отрыва продуктов разрушения с забоя и предотвраще- ния их растепления. Это позволяет достигать максимальных значений механической скорости бурения.

Через вихревые трубки в соответствии с соотношением площадей суммарного их сечения и сечения центрального продувочного канала проходит около 25% общего расхода продувочного агента. Поэтому количество теплоты, выделяемое вихревыми трубками и поступающее в общий продувочный поток, подаваемый через центральный продувочный канал долота невелико, что не позволяет значительно изменить температуру основной массы продувочного воздуха. С другой стороны, 25% общего расхода продувочного потока, будучи охлажденным вихревыми трубками, поступает через боковые каналы в корпусе долота и подается к режущим кромкам породоразрушающих .элементов, что позволяет охлаждать их, а

следовательно, и повысить работоспособность. Кроме того, в результате подачи охлажденного агента на контакт породоразрушающих элементов с забоем скважины

5 предотвращаются растепление продуктов разрушения и нарушения режима очистки скважины при бурении мерзлых пород. Данное явление будет явно проявляться даже, если центральные породоразрушающие

0 элементы окажутся менее эффективно обдуваемыми охлажденным потоком. Необходимо иметь также ввиду тот факт, что центральная часть забоя скважины резцами не разрушается, так как в центре скважины

5 линейная скорость резания равна нулю. Поэтому первые внутренние иородоразруша- ющие элементы отнесены от центра и, следовательно, продувочный поток, поступающий через центральный продувочный

0 канал, не поступает непосредственно к их режущим кромкам.

На фиг. 1 изображено буровое долото; на фиг. 2 - сечение А-Б-В-Г на фиг. 1.

Буровое долото содержит конический

5 резьбовой ниппель 1 для соединения с буровой штангой бурового става и корпус 2, в гнездах которого размещены породоразрушающие элементы 3. В корпусе долота имеется центральный продувочный канал 4 для

0 подвода основной части продувочного потока, поступающего от компрессорной установки станка, боковые каналы 5 с насадками б для подвода охлаждающего агента на контакт режущих кромок породо5 разрушающих элементов с забоем. Внутрь ниппеля долота на резьбе ввернута обойма 7, и отверстиях которой закреплены вихревые трубки 8 с сопловыми вводами 9 и трубчатыми диафрагмами 10. Обойма имеет вмутрен0 нюю кольцевую проточку 11.

Долото работает следующим образом. При бурении сжатый воздух от компрессорной установки по буровому ставу и центральному продувочному каналу 4 долота

5 подается на забой для продувки скважины. Часть воздуха поступает в вихревые трубки 8 через сопловые вводы 9. В трубках происходит разделение воздуха на холодный и горячий потоки. Холодный поток через

0 трубчатые диафрагмы 10, кольцевую проточку 12, образованную между внутренней расточкой корпуса 2 и торцом обоймы 7, и боковые каналы5 с насадками 6 подается на контакт режущих кромок породоразрушаю5 щих элементов 3 с забоем, Горячий воздух через внутреннюю кольцевую проточку 11 обоймы 7 отводится в центральный продувочный канал 4. Во внутренней кольцевой проточке происходит развихрение горячего воздуха, Отсос его из вихревых трубок обеспечивается за счет эжекции, создаваемой центральным конусным отверстием обоймы. Степень охлаждения воздуха, подаваемого к режущим кромкам породо- разрушающих элементов, регулируется за счет изменения положения вихревых трубок относительно внутренней кольцевой проточки.

Применение бурового долота позволяет при бурении многолетнемерзлых глиносо- держащих пород повышенной влажности повысить скорость бурения на 25% и увеличить стойкость долота в 4 раза.

Формула изобретения Буровое долото, включающее корпус с породоразрушающими элементами, обойму с внутренней кольцевой проточкой, центральный продувочный канал и боковые

каналы с насадками для подвода охлаждающего агента, вихревые трубки, при этом внутренняя кольцевая проточка обоймы сообщается с центральным продувочным каналом для отвода от него горячего воздуха, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости бурения и работоспособности долота за счет эффективности охлаждения режущих кромок породораз0 рушающих элементов и очистки призабой- ной зоны скважины от буровой мелочи, оси боковых продувочных каналов направлены к режущим кромкам породоразрушающих элементов, при этом количество боковых ка5 налов с насадками соответствует количеству породоразрушающих элементов, а отношение диаметра сопл насадок к расстоянию между соплами и режущими кромками находится в пределах 0,17-0,20. /

9и8 /

Использование: бурение скважин с продувкой воздухом. Сущность изобретения: долото содержит корпус с породоразрушающими элементами, обойму с внутренней кольцевой проточкой и вихревыми трубками. Проточка сообщается с центральным продувочным каналом для отвода горячего воздуха. В боковых каналах установлены насадки. Оси насадок направлены к режущим кромкам породоразрушащих элементов. Количество боковых каналов с насадками равно количеству породоразрушающих элементов, Отношение диаметра сопел насадок к расстоянию между соплом и режущей кромкой находится в пределах 0,17-0,20. 2 ил.

Фиг. 2