Распределитель нагрузки бурового долота Советский патент 1981 года по МПК E21B9/10 

(54) РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ НАГРУ31Ш БУРОВОГО ДОЛОТА

Изобретение относится к бурению горных пород и может быть использова но при проходке скважин с применение долот шарошечных, режущего типа и др гих в горной или нефтедобывающей про мышленности, а также в геологоразве дочных работах. Известно устройство, в котором ра пределение нагрузки между mapomKai-iH осуществляется за счет того, что сек ции долота жестко не связаны между собой и имеют возможность переме1ца.ть сл в направлении, пара.гшельном оси скважины. При этом секции опираются хвостовиками лап в качающееся коромысло, которое и распределяетНагрузку между долота Dlr Недостаток этого распределителя нагрузки заключается в том, что в местах контактов коромысла с нвосто виками возникают большие напряжения, которые приводят к быстрому износу кинематических пар. аиболее близким по технической сущности к предлагаемому является распределитель нагрузки бурового долоч та, включающей две трубы, одна из которых жестко связана с бурильной колонной, а другая - с долотом, и mapimp ную опору с пpo sывочными каналами Г2 . Недостатком известного устройства является то, что при взаимодействии сферических поверхностей с равными ра« диусами кривизны возникает значительная сила трений., препятствуюп1ая скольжению шарового сегмента в опорном вкладьше, а следовательно, и распределеш-по нагрузки между секциями долота . Цель изобретения - увеличение стойкости долота путем равномерного распределения нагрузки на его элементы. Поставленная цель достигается тем, что рабочая поверхность подпятника опоры выполнена с большим, чем у пяты радиусом кривизны, при этом между трубами размещена упругая муфта. Причем радиус окружности рабочей поверхности подпятника выбран по формуле R :j А . R sin (arcsin -р-d ) где А - радиус окружности рабочей поверхности подпятника; r,R - радиусы кривизны рабочих поверхностей пяты и подпятника;d - максимальный угол отклонения долота от оси бурильной колонны при распределении нагрузки;а - радиус окружности деформации Кроме того, промывочные каналы вынесены за пределы рабочих поверхностей шарнирной опоры. На фиг. 1 изображен распределитель нагрузки бурового долота, общий вид; на фиг. 2 - вариант выполнения шарни1 ной опоры; на фиг. 3 - расчетная схема шарнирной опоры. Распределитель нагрузки бурового долота состоит из двух труб 1 и 2, элемента 3 для. их соединения, упругой муфты 4, шарнирной опоры с пятой 5 и подпятником 6. Радиус кривизны рабочей поверхности подпятника 6 больше, чем пяты 5. Труба 1 жестко соединена с бурильной колонной, а труба 2-е долотом 7. Промывочный агент для удаления выбуренной породы подается на забой ( скважины через центральный канал 8 и каналы 9 и 10, выполненные в пяте и подпятнике за пределами взаимодействующих поверхностей. Равномерное распределение нагрузки между элементами долота происходит ав /томатически. При этом упругая 4 препятствует свободному отклонению до лота 7 от оси скважины и нежелательно му искривлению последней. Осевая нагрузка на долото 7 передается от бури льной колонны через трубу 1 и шарнир ную опору трубе 2, жестко соединенной с долотом. Крутящий момент передается посредством элемента 3 для соединения труб от трубы I к трубе 2. Надежность работы шарнирной опоры, а следовательно, и распределителя нагрузки в цепом зависит от разницы меж ду радиусами кривизны рабочих поверхностей подпятника 6 и пяты 5. В процессе бурения неоднородньт пород доото 7 вместе с трубой 2 и подпятниом 6 отклоняется на угол d . При том подпятник 6 обкааъшается по неодвижной пяте 5, жестко связанной ерез трубу I с бурильной колонной. лощадь рабочей поверхности подпятика 6 характеризуется радиусом окружости А (фиг. 3). Величина А меньше адиуса кривизны подпятника из контруктивных соображений и подсчитыватся по формуле Rsinf Carcsinp+d), де А - радиус окружности рабочей поверхности подпятника; r,R- радиусы кривизны рабочих поверхностей пяты и подпятника} cL- максимальный угол отклонения оси долота от оси бурильной колонны; а - радиус окружности деформации Применение предлагаемого распределителя нагрузки на буровое долото позволит увеличить стойкость буровых долот и снизить уровень вибраций, что улучшит условия труда и повысит производительность буровых станков. Формула изобретения 1.Распределитель нагрузки бурового долота, включакщий две трубы, одна из которых жестко связана с бурильной колонной, а другая - с долотом, и шарнирную опору с промывочными каналами, отличающийся тем, Что, с целью увеличения стойкости долота путем равномерного распределения нагрузки на его элементы, рабочая поверхность подпятника о-поры выполнена с большим, чем у пяты радиусом кривизны, при этом между трубами размещена упругая муфта. 2.Распределитель по п. 1, о т личающийся тем, что радиус окружности рабочей поверхности подпятника выбран по формуде R / А / R sin - (arcsin- - dj}, где А - радиус окружности рабочей поверхности подпятника; r,R- радиусы кривизны рабочих поверхностей пяты и подпятника;d - максимальный угол отклонения долота от оси бурильной колонны при распределении нагрузки;

а- радиус окружности деформации пяты,

Источники информа1;ии, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР 250791, кл. Е 21 В 9/10, 1967,

2.Авторское свидетельство СССР № 373387, кл, Е 21 В 9/10, 1971.