Буровое гидромониторное долото Советский патент 1993 года по МПК E21B10/18 

И-зобретение относится к бурению скважин, а именно к гидромониторному породоразрушающему инструменту, преимущественно шарошечного типа.

Известно также буровое гидромониторное долото, включающее полый корпус с присоединительной резьбой и наклонными цапфами, на которых установлены шарошки с породоразрушающими элементами, лопасть с режущими элементами и узел промывки, содержащий насадки и систему каналов в лопасти, диаметр которых значительно меньше подводящего промывочного канала.

К недостаткам этого долота следует отнести низкую механическую скорость бурения. Это связ ано с отсутствием связи между работой, совершаемой породоразрушающими элементами шарошек и напорными струями, подаваемыми через насадки на забой скважины.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности к достигаемому результату является буровое гидромониторное долото, содержащее корпус с присоединительной резьбой и цапфами, установленные на цапфах шарошки с породоразрушающими венцами и промывочные узлы в виде гильз с отверстиями на дне, соединенных с корпусом посредством стопоров, установленных в совмещенных проточках на сопрягаемых поверхностях корпуса и гильз, оси отверстий которых направлены на окружность с радиусом, равным расстоянию от оси долота до середины ширины соответствующего породоразру- шающего венца в нижней его точке.

Данное долото обеспечиваегэффектив- ное разрушение забоя только при сохранении заданной схемы промывки. Однако это условие в известном долоте выполняется только в начальный момент работы. А затем из-за постоянной вибрации, характерной для работы .бурового инструмента, и особенно шарошечных долот, гильза, удерживаемая стопором, постепенно проворачивается, что приводит к нарушению заданной схемы промывки, Последнее же ведет к тому, что струя жидкости из насадок не будет попадать в зону контакта зубьев шарошки с забоем, а это резко снижает эффективность работы долота.

Другим недостатком долота является низкая надежность из-за малой несущей способности стопора и промывочного узла, что при значительных перепадах давления может привести к выходу из строя стопора и выпаданию гильзы на забой с созданием аварийной ситуации.

Целью изобретения является повышение эффективности работы долота за счет . сохранения заданной схемы промывки в течение всего времени работы долота при од- 5 повременном повышении надежности его в работе за счет увеличения несущей способности стопора.

Поставленная цель достигается тем, что в буровом гидромониторном долоте, содер0 жащем корпус с присоединительной резьбой и цапфами, установленные на цапфах шарошки с породоразрушающими венцами, промывочные узлы в виде гильз с отверстиями на дне, соединенных с корпусом по5 средством стопоров, установленных в совмещенных проточках на сопрягаемых поверхностях корпуса и гильз, оси отверстий которых направлены на окружность с радиусом, равным расстоянию от оси доло0 та до середины ширины соответствующего породоразрушающего венца в нижней его точке, согласно изобретению, каждый стопор выполнен в виде кольцевого элемента с уширением на одном конце, а гильза - с

5 радиальным каналом, сообщенным с проточкой под стопор, при этом кольцевой элемент расположен под острым углом к продольной оси гильзы, причем конец кольцевого элемента с уширением размещен в

0 радиальном канале гильзы.

Выполнение стопора в виде кольцевого элемента позволяет повысить несущую способность за счет увеличения контактной поверхности с корпусом. Этому способствует

5 и наклонное расположение кольцевого элемента. Кроме того, наклонное расположение стопора исключает проворот гильзы относительно корпуса и тем самым предотвращает нарушение заданной схемы подачи

0 струй промывочной жидкости на забой скважины.

Выполнение стопора с одной стороны с заостренным концом, а с другой стороны - с уширенным концом позволяет ускорить мон5 таж и демонтаж промывочного узла из-за возможного размыва отверстий в гильзе, учитывая значительный перепад давлений в промывочных узлах. Этой же цели служит выполнение гильзы с радиальным каналом для

0 размещения уширенного конца стопора.

Расположение уширенного конца стопора над заостренным концом в рабочем положении долота предохраняет стопор от выпадения в случае разрыва его из-за каких5 либо дефектов или изготовления меньшего диаметра по сравнению с кольцевой проточкой.

Нафиг.1 изображен общий вид долота, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Предложенное буровое долото, спускаемое в скважину на колонке труб, включает полый корпус 1 с присоединительной резьбой 2 и напорными каналами 3, промывочные узлы в виде гильз 4 с отверстиями 5 на дне, закрепленные к корпусу цапфы (не показаны), на которых установлены шарошки 6 с породоразрушающими венцами 7. Для герметизации промывочного узла предусмотрено уплотнительное кольцо 8, размещенное в канавке на приливе 9 корпуса 1 или на внутренней поверхности гильзы 4, закрепленной на приливе 9 стопором 10. Стопор 10 выполнен в виде кольцевого элемента с уиирением 11 на одном конце и заостренной вершиной 12 на другом конце и расположенными в совмещенных проточках 13а и 136 с полукольцевым поперечным сечением на сопрягаемых поверхностях прилива 9 и гильзы 4. Проточки 13а и 136 расположены под острым углом к продольной оси гильзы 4, которая имеет радиальный канал 14, сообщенный с проточкой 136 и служащий для размещения уширенного конца 11 стопора 10, причем уширенный конец 11 стопора 10 смещен относительно заостренного конца 12 в сторону присоединительной резьбы 2 корпуса 1, Отверстия 5 на дне гильзы 4 расположены под разным углом и ориентированы таким образом, что оси их направлены на окружность с радиусом, равным расстоянию от оси долота до середины ширины соответствующего поро- доразрушающего венца в нижней его точке 15. При этом отверстия 5 могут быть оснащены насадками.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушаю- щие венцы 7 шарошек 6 разрушают породу. Разрушенная порода удаляется с забоя потоком промывочной жидкости, подаваемой через напорные каналы 3 и отверстия 5 в гильзе 4. Одновременно с очисткой забоя от разрушенной породы струи жидкости, истекающие из отверстий 5, производят дополнительное разрушение породы благодаря направлению струй в зону внедрения 15 по- родоразрушающих венцов 7 в горную породу, в которой вооружение шарошек б образует систему трещин. Воздействие высокоскоростной струи на разрушенные зубцами венцов 7 участки, приводит к глубокому проникновению жидкости в трещины и, тем самым, к пол ному их раскрытию

и дополнительному разрушению породы по всему забою. При этом необходимая скорость истечения струи достигается выбором соотношения сечений между напорным каналом 3 и отверстиями 5 в гильзе, которое должно быть не менее, чем 5:1. Применение предложенного долота позволяет повысить стойкость вооружения и механическую скорость бурения за счет сохранения заданной

схемы поражения забоя в течение всего времени работы, что достигается исключением проворота гильзы 4 относительно приливов 10 корпуса 1. Одновременно с этим обеспечивается возможность увеличения скоростного воздействия струй за счет повышения несущей способности стопора 10 при одинаковом его сечении с прототипом.

Формула изобретения

1. Буровое гидромониторное долото, со- держащее корпус с присоединительной резьбой и цапфами, установленные на цапфах шарошки с породоразрушающими венцами, промывочные узлы в виде гильз с отверстиями на дне, соединенные с корпусом посредством стопоров, установленных в совмещенных проточках на сопрягаемых поверхностях корпуса и гильз, оси отверстий которых направлены на окружность с радиусом, равным расстоянию от оси долота до середины ширины соответствующего породоразрушающего венца в нижней его точке, отличающееся тем, что, с целью

повышения эффективности в работе долота путем сохранения заданной схемы промывки в течение всего времени работы при одновременном повышении надежности за счет увеличения несущей способности стопора, каждый стопор выполнен в виде кольцевого элемента с уширением на одном конце, а гильза выполнена с радиальным каналом, сообщенным с проточкой под стопор, причем кольцевой элемент расположен

под острым углом к продольной оси гильзы, а его конец с уширением размещен в радиальном канале гильзы.

2. Долото поп. 1,отличающееся тем, что другой конец кольцевого элемента выполнен в заостренной вершиной.

3. Долото по п. 1, отличающееся тем, что конец кольцевого элемента с уширением смещен относительно заостренного конца в сторону присоединительной резь- бы.

А -Алойернулю

Использование: гидромониторный по- родоразрушающий инструмент, преимущественно шарошечного типа, для бурения скважин. Сущность: стопор 10 выполнен в виде кольцевого элемента с уширением 11 на одном конце, а другой конец может быть заострен. Радиальный канал гильзы 4 сообщен с проточкой под стопор 10. Стопор 10 расположен под острым углом к продольной оси гильзы 4. Уширение 11 смещено в сторону присоединительной резьбы 2 относительно заостренного конца. При работе за счет наклонного расположения стопора 10 увеличивается его нагрузочная способность и обеспечивается жесткое крепление гильзы 4. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

фи г. 2