Долото Советский патент 1993 года по МПК E21B10/12 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для роторного, колонкового и планетарного способов бурения в различных по крепости породах.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности долота путем снижения динамических нагрузок на породоразрушающие элементы при одновременном расширении области его применения.

На фиг.1 дано долото, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.З - одноша- рошечноо долото для планетарных буров; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.З.

Долото состоит из корпуса 1 с резьбо вым соединением 2. На корпусе с помощью осей 3 вращения установлены шарошки 4 с породоразрушающими элементами 5. Каждая шарошка снабжена эластичным ободом 6, выполненным из жесткой резины. Обод установлен на теле шарошки в кольцевом пазу 7. На ободе независимо друг от друга размещены секторы 8, выполненные в виде скоб, охватывающих обод с осевых сторон. Секторы крепятся к ободу с помощью элементов крепления, выполненных в виде пальцев 9 (см. фиг.1) или болтов 10 (см. фиг.З) с гайками. Пальцы 9 установлены в отверстиях 11 обода и соответствующих отверстиях секторов и зафиксированы, например, проволокой. Секторы 8 могут быть заглублены в тело обода (фиг.4), т.е. установлены в радиальных пазах, ответных внутренней поверхности обода. На рабочей поверхности обода 6 установлены породоразрушающие элементы 5, которые могут быть выполнены в виде резцов, твердосплавных штырей (фиг.2) или алмазосодержа- щего слоя (фиг.4), Отверстия 11 могут быть выполнены в виде радиальных прорезей 12 (фиг.4). Долото может быть выполнено одно- шарошечным (фиг.З) и в этом случае применяться для работы в планетарных бурах или же колонковым, когда шарошки смещены от центра корпуса для пропуска керна (данный вариант на чертежах не показан).

Работа предложенного долота на забое осуществляется следующим образом. При вращении долота шарошки 4 перекатываются по забою и входят в контакт с породой вооружением секторов 8. В процессе поражения забоя породоразрушающие элементы 5 воспринимают динамические нагрузки, возникающие вследствие неровностей забоя, а также неравномерных деформаций бурильной колонны, Эти нагрузки передаются на секторы 8, а от них на ободы 6 и, благодаря эластичности последних эффективно де- -мпфируются. Поскольку секторы выполнены раздельными, то они с различной

интенсивностью деформируют различные участки обода, причем наибольшей деформации подвергается крайняя нижняя часть обода, а наименьшей -участки, примыкающие к горизонтальной оси шарошки. Поэтому, несмотря на деформации в вертикальном направлении, долото обеспечивает стабильность заданного диаметра бурения своими недеформированными горизонтальными частями шарошек.

Преимущества предложенного долота по сравнению с известными устройствами заключаются в следующем. Интенсивно демпфируются нагрузки, воспринимаемые вооружением шарошек, за счет чего исключаются поломки и сколы породоразру- шающих элементов и в целом повышается надежность и долговечность долота. Данное свойство особенно ценно при использовании штыревых и алмазных элементов, подверженных сильному сколу в твердых породах. Расширяется область применения долота за счет возможности использования секторов с различного вида вооружением:

резцовым, штыревым, алмазным. При этом возникает возможность в ходе бурения оперативно менять вооружение в зависимости, от изменяющихся свойств пород путем замены секторов. Увеличивается долговечность долота за счет замены изношенных секторов новыми. При этом не исключается замена и самого эластичного обода вместе со всеми секторами. Упрощается изготовление долота, поскольку вооружение устанавливается на съемных секторах, а не на шарошках, как в известных долотах. Оснащение же съемных секторов породоразрушающими элементами гораздо проще и технологичнее.

Использование предложенного долота в народном хозяйстве позволит получить значительный экономический эффект. Формула изобретения

1. Долото, содержащее корпус и уста- новленные по периметру корпуса породоразрушающие элементы, отличающая- с я тем, что, с целью повышения долговечности шарошки за счет снижения динамических нагрузок на породоразрушающие элементы и расширения области применения, корпус выполнен в виде секторов, обода из эластичного материала и втулки с наружным кольцевым пазом, причем обод установлен в кольцевом пазу GOOCHO с втулкой, секторы закреплены на ободе посредством элементов крепления, а породоразрушающие элементы установлены на секторах.

2. Долото по п. 1,отличающееся тем, что секторы с породоразрушающими

элементами выполнены в виде алмазосодер- жащей матрицы, а элементы крепления выполнены в виде радиальных прорезей на ободе, ответных внутренней поверхности секторов. 3. Долото по п. 1,отличающееся тем, что секторы выполнены в виде скоб, расположенных с возможностью охвата обода с обеих его сторон, а элементы крепления выполнены в виде пальцев или болтов с гайками, установленных в отверстиях обода, выполненных по окружности, концентричной оси шарошки, и в соответствующих отверстиях секторов.

4. Долото по пп.1 иЗ.отличающее- с я тем, что отверстия на ободе выполнены в виде радиальных прорезей.

Использование: буровая техника для роторного, колонкового и планетарного способов бурения в различных по крепости породах. Сущность: корпус выполнен из секторов 8, обода 6 из эластичного материала и втулки с наружным кольцевым пазом 7. Секторы 8 закреплены на ободе 6 посредством элементов крепления, которые могут быть выполнены в виде радиальных прорезей на ободе 6, ответных внутренней поверхности секторов 8 или в виде пальцев 9, или болтов с гайками 10. Секторы 8 с поро- доразрушаю.щими элементами 5 могут быть выполнены в виде алмазосодержащей матрицы, а могут быть в виде скоб, установленных с возможностью охвата обода 6 с обеих сторон. Отверстия 11 для элементов крепления могут иметь вид радиальных прорезей. При работе снижаются динамические нагрузки на породоразрушающие элементы 5. 4 ил.

Фиа.2