Буровое шарошечное долото Советский патент 1992 года по МПК E21B10/18 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к трехшарошечным долотам с центральной схемой промывки.

Известно буровое шарошечное долото, содержащее установленные на опорах шарошки и расположенную в центральном отверстии долота насадку с конусным внутренним гидравлическим каналом, в стенке кЪторой выполнены продольные прорези, число кдтор х равно числу шарошек. Недостатке его является дискретное воздействие истекающих из прорезей струй промывочной жидкости на шарошки или плоскость забоя (в зависимости от типа долота и вида проходимых пород) и невозможность их одновременного смывания из-за жесткого закрепления насадки в корпусе долота.

Известно буровое долото, содержащее корпус с лапами, прикрепленные к лапам шарошки, установленный по оси долота патрубок и расположенный внутри патрубка на его нижнем конце насадок. Недостатком его является невозможность одновременного струйного охвата всей плоскости забоя, зависимость частоты смывания забоя от частоты вращения долота, ненадежность узла промывки из-за наличия в его конструкции эластичного элемента.

Известно также шарошечное долото, включающее корпус с центральным и боковыми промывочными каналами, шарошки, ступенчатую втулку, установленную в центральном канале корпуса и имеющую на боковой поверхности щелевидные сквозные прорези. Недостатком данной схемы промывки является то, что выходящая из щеле- видных прорезей промывочная жидкость не принимает никакого участия в очистке от шлама плоскости забоя или вооружения шарошек, а направлена на лапы и стенки сква- жины, что создает струйный заслон восходящему с забоя потоку жидкости со шламом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является буровое гидромониторное долото, содержащее корпус, центральный патрубок с кольцевым выступом и боковыми промывочными отверстиями.

Недостатком его является ориентация выходных отверстий центрального патрубка на тыльный конус шарошек, невозможность смывания центра забоя и большей части его площади.

Цель изобретения - повышение эффективности бурения за счет улучшения очистки вооружения шарошек и плоскости забоя. Применение предложенного узла л ромывки позволяет обеспечить одновременное и

полное смывание вооружения шарошек и всей плоскости забоя, что делает узел промывки универсальным для всех типов шарошечных долот. При этом рационально

используется кинетическая энергия истекающих из тангенциальных каналов струй жидкости, происходит полная очистка забоя от шлама и вооружения шарошек от сальни- ка, равномерное охлаждение рабочих элементов долота.

Это достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, содержащем корпус с внутренней полостью, закрепленные на корпусе шарошки с вооружением и установленный во внутренней полости корпуса с возможностью вращения центральный промывочный узел, нижняя часть центрального промывочного узла выполнена в виде конуса с боковыми тангенциальными каналами,

выходные сечения которых направлены в сторону вращения долота, и сквозным осе- вым каналом, сообщенным с тангенциальными каналами, причем тангенциальные каналы выполнены спиральными.

На фиг. 1 представлен общий вид бурового шарошечного долота; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Буровое шарошечное долото состоит из

корпуса 1 с закрепленными на нем шарошками 2 и узла промывки, размещенного во внутренней полости 3 корпуса 1. Центральный промывочный узел 4 включает конус 5 с выходными тангенциальными каналами б и

сообщенный с ними сквозной осевой канал 7. При этом выходные сечения тангенциальных каналов б выполнены спиральными и направлены в сторону вращения долота. На наружной цилиндрической поверхности промывочного узла А выполнены кольцевые выступы 8 по обе стороны которых размещены подшипники качения 9. От осевых перемещений промывочный узел предохраняется фиксатором 10. Образованная между выступами 8 полость 11 заполнена смазкой, которая предохранена от утечек уплотнениями 12.

Долото работает следующим образом.

После его спуска в скважину подается очистной агент в центральный промывочный узел 4, За счет тангенциального выполнения спиральных каналов б центральный узел 4 начинает вращаться от действия сил

реакции истекающих струй жидкости. При этом жидкость, выходящая из центрального осевого канала 7, омывает вершины шарошек и центр забоя, а веерные струи жидкости, выходящие из спиральных каналов б, одновременно омывают шлам с вооружения

шарошек и всей плоскости забоя. В результате на забое нет взаимогашения встречных потоков, гидродинамическое воздействие струй жидкости по всей плоскости забоя равномерное, а распределение поперечных потоков в плоскости забоя предопределено - от центра к периферии. Веерные струи жидкости, выходящие из спиральных каналов 6, направлены по касательной к поверхностям набегающих шарошек и плоскости забоя, что смывает шлам и минимизирует время его нахождения в области работы вооружения. Кинетическая энергия очищенного от шлама вооружения шарошек направлена только на углубление и разрушение забоя и не теряется на бесполезное вторичное измельчение шлама. Это обстоятельство особенно важно при бурении мягких, склонных к налипанию пород типа Западной Сибири, где предотвращение внутридолотных сальников и сальников на вооружении имеет решающее значение на эффективность бурения. При такой схеме промывки также обеспечивается равномерное и эффективное охлаждение рабочих органов долота. После отработки долота и его износе по опоре или вооружению промывочный узел может быть демонтирован и установлен на другое долото, что дает возBt/9 A

можность его многократного использования.

Все приведенные выше факторы позволяют повысить показатели бурения и стой- кость долота.

Изобретение может быть использовано не только в шарошечных, ной в других типах долот, предназначенных для бурения пород сплошным забоем. Формулаизобретения

1.Буровое шарошечное долото, содержащее корпус с внутренней полостью, закрепленные на корпусе шарошки с вооружением и установленный во внутренней полости корпуса с возможностью вращения центральный промывочный узел, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности бурения за счет улучшения очистки вооружения шарошек и

плоскости забоя, нижняя чисть центрального промывочного узла выполнена в виде конуса с боковыми тангенциальными каналами, выходные сечения которых направлены в сторону вращения долота, и сквозным осевым

каналом, сообщенным с тангенциальными каналами.

2.Долото по п. 1, отличающееся тем, что тангенциальные каналы выполнены спиральными.

фиг. 2

6-Б