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

со ступенью большего диаметра к оси долота в надшарошечное пространство и может иметь в сечении круг, овал или другую форму. Площадь поперечного сечения на входе центрального ступенчатого отверстия, на выходе из него тц, площадь бокового отверстия fe, причем fe соизмеримо с Тц и f.

Буровое шарошечное долото работает следующим образом.

Поток промывочной жидкости поступает в ниппель и боковые промывочные каналы шарошечного долота. Благодаря тому, что в насадках 2 выполнены центральное отверстие и боковое отверстие, расположенное на цилиндрической поверхности, происходит разделение потока промывочной жидкости, подведенного к насадке. При этом часть потока поступает непосредственно на забой скважины, участвуя в его разрушении и очистке от обломков выбуренной породы, а другая часть направляется в надшарошечное пространство долота и используется для ликвидации сальника на его вооружении.

Скорости истечения уц и ve соответственно из центрального и бокового отверстий должны быть разными в связи с тем, что для поражения забоя требуются существенно более высокие скорости, чем для очистки вооружения шарошек. При равенстве скоростей истечений и одновременной реализации гидромониторного эффекта, как правило, происходит эрозионный износ корпусов шарошек.

Как известно, для реализации гидромониторного эффекта в зависимости от буримо- сти пород и типа долота скорость истечения из насадки должна составлять 100-150 м/с, Из практики конструирования долота известно, что предельной скоростью, при которой сохраняется смывающее воздействие струи, но не происходит интенсивного износа корпуса шарошек долота, принята в зависимости от абразивности породы скорость в диапазоне 20-50 м/с. Таким образом, рациональным соотношением скоростей истечения из центрального и бокового каналов насадки, обеспечивающим, с одной стороны, реализацию гидромониторного эффекта на забое скважины и очистку вооружения долот, а с другой стороны, исключающим гидроабразивное изнашивание корпусов шарошек, является отношение скоростей ve и vu, находящееся в диапазоне 0.1-0,5.

Стендовыми испытаниями, проведенными ВНИИБТ показано, что величина - проvu

порциональна отношению площадей

5

центрального входного f и выходного fu отверстий, причем оказалось, что изменение площади бокового отверстия fe в диапазоне

f б f .. г- 1-1.5 на эту зависимость практически не

влияет.

Из анализа зависимости (см. фиг. 3) следует, что вышеупомянутое рациональное соотношение может быть достигнуто при

0f

выполнении условия 1,1 ,1,

Тц

Указанные геометрические неравенства позволяют сконструировать комбинированную насадку, обеспечивающую получение рационального соотношения между скоростями истечения из центрального и бокового отверстий.

Такая конструкция позволяет осуществить подачу раствора как непосредственно

0 на поверхность забоя (СМ, фиг. 2) в виде сконцентрированной струи перед набегающей шарошкой для создания гидромониторного .эффекта, так и в поперечном направлении - в надшарошечное простран5 ство и на. вооружение шарошек (02, фиг. 2). Последнее достигается за счет создания перепада давления на переходе от отверстия большего к отверстию меньшего диаметра и преследует две цели: предотвращение саль® никообразования в пространстве над шарошками и на самих шарошках за счет распыления потока 02 веером, вследствие чего, а также благодаря удаленности точки исхода указанного потока от тела шарошки

5 более чем в 2 раза по сравнению с прототипом размыв шарошек исключается; увеличение механической скорости за счет образования поперечного потока, при этом число насадок N соотносится с числом ша® рошек п как , что известно, а на месте отсутствующей насадки может быть выполнена выемка (фиг. 2). В этом случае потоки жидкости из центрального отверстия Qi, исходящие из боковых отверстий, складываясь в поперечный поток Оз, выходят из надшарошечного пространства через выемку на месте одной из насадок.

5

Формула изобретения Буровое шар.ошечное долото, содержащее корпус с боковым промывочным каналом, закрепленные на корпусе породо- разрушающие шарошки и насадку с боковым отверстием, выходная часть которого направлена в надшарошечное пространство, и соос- ными центральными отверстиями, из Которых отверстие большего диаметра расположено над боковым отверстием, отличающееся тем, что, с целью повышения

производительности долота за счет одновременного усиления гидромониторного воздействия струй на забой и предотвращения сальникообразования, выходная часть бокового отверстия насадки расположена в сторону оси долота, а сопряжение центральных отверстий выполнено ступенчатым, причем соотношение площадей центральных отверстий находится в пределах

l.f f/fy 2,1.

где f - площадь отверстия большего диаметра, мм ;

fy - площадь отверстия меньшего диаметра, мм2.

№/

Фиг 2

1

г

Фиг.З