Распределитель нагрузки бурового долота Советский патент 1981 года по МПК E21B10/00 

I

Изобретение относится к буровой технике, а мeннo к распределителям нагрузки бурового долота.

Известен распределитель нагрузки бурового долота, содержащий два трубчатых элемента, узел соединения этих элементов, выполненный в виде кольца с установленным на нем призматическим сухарем и шарнирную опору, включающую пяту и подпятник со сферическими рабочими поверхностями из которых вогнутая поверхность имеет больший радиус кривизны, чем выпуклая 1.

Недостатком данного распределителя нагрузки является неравномерное перераспределение последней между рабочими органами долота из-за невозможности отклонения связанного с долотом трубчатого элемента в плоскости, перпендикулярной оси пальца.

При отклонении долота пята должна обкатываться по подпятнику. Однако в плоскости, перпендикулярной оси пальца, такому обкатыванию препятствуют боковые стент окон соединенного с бурильной колонной трубчатого элемента, так как в них начинает упираться установленный на пальце сухарь. Последнее обусловлено тем, что сферическая поверхность пяты выполнена вогнутой, сферическая поверхность подпятника - выпуклой, а узел соединения трубчатых элементов расположен выше шарнирной опоры.

Цель изобретения - повышение равномерности распределения нагрузки между породоразрушаюшими органами долота.

Указанная цель достигается тем, что сферическая поверхность пяты выполнена выпуклой, а подпятника - вогнутой с соот10ношением радиусов кривизны 1:2, причем палец установлен так, что его ось совмещена с касательной к поверхности пяты в точке ее контакта с подпятником.

На фиг. 1 изображен распределитель грузки бурового долота, общий вид (разрез); на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Распределитель нагрузки бурового долота содержит два трубчатых элемента 1 и, 2, первый нз которых жестко соединен с долотом 3, а второй - с бурильной колон20 ной 4. Нижний конец трубчатого элемента 2 соосно с зазором помещен во внутреннюю . полость трубчатого элемента, в зазоре установлена упругая муфта 5. Внутри распределителя нагрузки расположена шарннрная опора, состоящая из закрепленной в трубчатом элементе I пяты 6 и закрепленного в трубчатом элементе 2 подпятника 7. Пята имеет выпуклую рабочую сферическую поверХность, а подпятник - вогнутую. Радиус кривизны (г) сферической поверхности пяты меньше радиуса кривизны (R) сферической поверхности подпятника, причем соотношение этих радиусов равно 1:2. Трубчатые элементы связаны между собой посредством узла соединения, состоящего из пальца 8, выполненного из двух частей, закрепленных в диаметрально противоположных отверстиях трубчатого элемента 1 и установленного на пальце призматического сухаря 9, также выполненного из двух частей, помещенных в окна 10 трубчатого элемента 2. Палец установлен так, что его ось совмещена с касательной к поверхности пяты б в точке ее контакта с подпятником 7. Распределитель нагрузки бурового долота работает следующим образом. В процессе бурения осевая нагрузка на долото передается через П1арнирную опору, а крутящий момент - через узел соединения трубчатых элементов. При качении по ПП7, .DiA c,.,c,«rn,. 1,(/„ глс,,ппг, и забою скважины, имеющему, как известно, неровную поверхность, долото 3 (например трехшарошечное), оказавшись в, какой-то момент одной или двумя шарошками на выступающих частях забоя и стремясь занять положение равновесия, которое достигается при касании забоя тремя шарошками, отклоняется от осп бурильной колонны на некоторый угол, благодаря наличию шарнирной опоры и узла соединения труб-, чатых элементов. Ве.шчнна угла отклонения корректируется упругой муфтой 5, она же возвращает долото в вертикальное положение при отсутствии отклоняющих сил. При этом отклонение долота от оси бурильной колонны возможно в любой плоскости, в том числе и в плоскости, перпендикулярной оси пальца. Так если долото начнет отклоняться в упомянутой плоскости, то обкатывание по подпятнику, вследствие того, что радиус ее сферической поверхности в два ряда меньше радиуса сферической поверхности подпятника, будет сопровождаться перемещением точки пяты, через которую проходит касательная, совпадающая с осью пальца, по вертикали, т. е. вверх-вниз, .и, следовательно, вверх-вниз будет перемещаться в окнах 10 палец 8 с сухарем 9. В этом случае боковые стенки окон 10 не будут препятствовать отклонениям трубчатого элемеита 1, жестко соединенного с долотом 3. Беспрепятственное отклонение долота от оси бурильной колонны в любом направлении . обеспечивает касание забоя всеми породоразрушающими органами долота, результате чего осевая нагрузка равномерно распределяется как между этими органами, так и между элементами их вооружения, что позволяет значительно повысить стойкость долота. Формула изобретения Распределитель нагрузки бурового долота, содержащий два трубчатых элемента, узел соединения этих элементов, выполиенный в виде пальца с установленным на нем призматическим сухарем, и шарнирную опору, вклк)чающую пяту и подпятник со сферическими рабочими поверхностями, из которых вогнутая поверхность имеет боль радиус кривизны чем выпуклая, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности распределения нагрузки между породоразрушающими органами долота, сферическая поверхность пяты выполнена выпуклой, а подпятника - вогнутой с соотношением радиусов кривизны 1:2, причем палец установлен так, что его ось совмещена с касательной к поверхности пяты в точке ее контакта с подпятником. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2352497, кл. Е 21 В 9/10,

Фиг. 2