Буровое долото Советский патент 1982 года по МПК E21B10/18 

Изобретение относится к долотостроению, а более конкретно - к буроBfcJM долотам.

Известны буровые долота с боковой промывкой, в которых отверстие на выходе струи npoNSJBочной жидкости круглого сечения 1.

Однако струя промывочной жидкости направлена на забой таким образом, что без учета веерности струи, касается стенки скважины в месте ее встречи с забоем. Поэтому гидромоторный эффект используется на незначительном кольцевом участке забоя рядом со стенкой скважины.

Известны также буровые долота с боковой промывкой, отверстие на выходе струи промывочной жидкости которых имеет конусное сечение 2.

Однако изменение направления струи и приближение ее к оси скважины ведет к тому, что значительная часть промывочной жидкости ударяет по шарошкам и ускоряет износ зубьев на фрезерованном вооружении или размывает тело шарошки и обнажает вставные зубки при твердосплавном вооружении. Уменьшение же диаметра промывочного отверстия ведет к уменьшению количества промывочной жидкости,

подаваемой непосредственно на забой, несмотря на получающуюся увеличенную скорость истечения жидкости из насадки, это связано с ограниченной возможностью создания давления промьюочной жидкости в долоте (мощность насосов, качество и толщина стенок труб, прочность шлангов, потери на турбобуре и т.д.).

Цель изобретения - устранение указанных недостатков за счет лучшей очистки забоя.

Указанная цель достигается тем, что сечение отверстия на выходе струи промывочной жидкости (агента) выполнено в виде частей окружностей с разными радиусами, соединенных касательными с расстоянием между центрами окружности не более суммы их радиусов.

На фиг.1 изображено долото с боковой промывкой, общий вид; на фиг. 2 - долото со стороны цнрошек; на фиг.З - вид А на фиг.1 (выходное отверстие в насадке) .

Буровое долото имеет корпус 1 с присоединительной резьбой 2. От корпуса 1 отходят вниз лапы 3 с цапфами. На идпфе лапы 3 на подтиипниках крепится инронжа 4. В корпусе

1 имеется боковоЯ прсжялвочный канал 5, в котором гидромониторная насадка 6 с уплотнением 7 крепится стопорным кольцом 8. В выходном отверстии 9 радиус R больше радиуса .З), к ним проведены внешние касательные 10 и 11. Выходное отверстие 9 в насадке 6 конгруэнтно зазору между шарошками 4.

Выходное отверстие такой формы позволяет поразить большой участок по радиусу забоя при той же плоиеди поперечного сечения выходящей струи.

Из теории гидродинамики и тече- ния струи жидкости в какой-либо среде известно, что, чем меньше площадь соприкосновения струи со средой, тем меньше потери энергии струи на преодоление сопротивления при течении. Значит для струи с одинаковой площадью поперечного сечения наименьшее сопротивление будет у струи круглого сечения, так как у нее малый периметр поперечного сечения. Самое наибольшее сопротивление у струи с прямоугольным сечением (типа щели). Из этого следует что всякое отклонение от круглого сечении ведет к увеличению сопротивления на прохождение в среде, а значит и к увеличению потерь энергии струи. Овальное сечение струи ближе к круглому и имеет меньшие потери энергии, чем сечение с острыми краями (многоугольник), Но круглое сечение струи в буровом долоте не полностью проходит через зазор между шарошками и до 80% потока жидкости теряется за счет попадания на шарошки.

Предлагаемая форма отверстия, отличаясь от круглого, имеет наименьшие потери энергии при прохождении через среду, а значит и наиболее экономична.

С точки зрения потерь энергии ограничена протяженность удлиненной части поперечного сечения струи.

чтобы определив наименьший радиус сечения отверстия величиной зазора (с расчетом веерности струи) меяду шарошками по потребному сечению струи, вычислить необходимый больший радиус. Если расстояние «1ежду центрами радиусов будет больше их суммы, то отверстие превращается в щель и потери энергии увеличиваются. Расстояние между центрами радиусов меньше их суммы ведет к благоприятному фактору, так как приближает сечение струи к кругу. При указанной выие форме промывочного отверстия перераспределяются наиболее возможное количество промывочной жидкости, попадающее на шарошки, в суженную часть сечения насадки, чтобы подать эту жидкость на забой, не расходуя ее на вредный размыв шарошек. Отверстие может быть выполнено в насадке или в корпусе долота.

Формула изобретения

Буровое долото, содержащее корпус с боковыми промывочньми каналами, лапу с цапфой, шарошку, закрепленную на цапфе посредством подшипников , отличающеес я тем, что, с целью повышения эффективности работы долота за счет лучшей очистки забоя, промьюочное отверстие имеет сечение на выходе струи промывочной жидкости в виде частей окружностей разных радиусов, соединенных касательными, с расстоянием между центрами окружностей не более суммы их радиусов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР 370332, кл. Е 21 В 9/10, 1971.

2.Патент США 2068327,

кл. 175-340, опублик. 1937 (прототип) .