Шарошка бурового долота Советский патент 1982 года по МПК E21B10/16 

(54) ШАРОШКА БУРОВОГО ДОЛОТА

Изобретение относится к породе разрушающему инструменту, а именно к шарошкам буровых долот.

Известна шарсяшса бурового долота с клиновидными зубьями с углом заострения 30-.40 и шириной площадки притупления в пределах 2,5-3,0 toA, имеющими равную высоту в каждом венце . 1 .

Наиболее близка к изобретению шарошка бурового долота, содержащая корпус с зубьями со ступенчатым расположением на соседних венцах Г 21.

Недостатком этих шарсяиек является малая эффективность в работе, так как их вооружение не учитывает особенности процесса разрушения горной породы.

Цель изобретения - повышение эффективности работы шарошки за счет обеспечения объемного разрушения породы.

Поставленная цель достигается тем, что в каждом венце соседние зубья также установлены ступенчато, приэтом высота ступени между венцами и зубьями в каждом венце находится в пределах от 0,2 до 1,0 мм.

На фиг. 1 изображена шарошка, общий вид сбоку; на фиг. 2 - вид со

стороны торца, на фиг. 3 - график зависимости объема разрушенной породы Vpj5.OT высоты ступени дЬ для разных пород.

Шарошка включает корпус 1 с зубьями 2, которые на соседних венцах 3 и в каждом венце поочередно имеют разную высоту, при этом высота сту- . пени лЬ как вдоль образующей кону10са шарошки, так и в каждом венце находится в пределах от 0,2 до 1,0 мм. Эта величина определена с учетом физико-механических свойств горных пород. Для разрушения горной породы

15 в ней необходимо создать зону упругой деформации по глубине в пределах 0,2-1,0 мм, после чего в ней происходит необратимый процесс - объемное разрушение. При этом глубина лунки

20 разрушения в 5-10 раз больше глубины зоны упругой деформации. Осевая нагрузка, передаваемая зубу, деформирует одновременно породу и колонку бурильных труб. Величина упругой

25 деформации породы значительно меньше по сравнению с деформацией колонны труб, а скорость затухания упругой деформации в колонне труб меньше скорости разрушения горной

30 породы. Это приводит к тому, что зуб за счет этой разности проваЛивается и ударяется о дно лунки, что приводит к разрушению его кромок. В этом случае коленце бурильных труб является пружинным двигателем, энергия которого при заявленной схеме воору жения предотйращает удар и использу ется на дополнительное расширение ранее образовавшейся лунки. Процесс разрушения породы предло женной шарсшкой осуществляется -следующим образом. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента шарошка перекатывается по забою и производит единич ные удары по породе. В первую очере изнашивается более высокий зуб 2 разрушения породы, образуя выпол. Накопленная в колонне труб энергия разрушения горной породы используется не для перемещения его на глуб ну лунки, а передается соседнему, более низкому зубу на венце, который в свою очередь производит дальнейшее разрушение породы. Такая кар тина разрушения характерна для всех венцов 3 шарошки. Последовательное взаимодействие зубьев шарошки позво ляет более полно использовать перед ваемую на забой нагрузку и уменьшает вибрацию бурильной колонны. На основании проведенных исследо ваний (фиг.З) установлено, что при высоте ступени больше 1,0 мм эффективность работы шарошки снижается из-за невозможности использования энергии колонны бурильных труб, и пЕЮцесс разрушения породы про .:сходит одноступенчато. Аналогичная картина наблюдается и при uh меньше 0,2 мм. В этом случае все зубья вдоль образующей практически одновременно принимают участие в работе осуществляя упругую деформацию порез ды. Применение шарошек предложенной конструкции позволяет значительно повысить эффективность разрушения горных пород и тем самым увеличить проходку и механическую скорость бурения. Формула изобретения Ыарошка бурового долота, содержащая корпус с зубьями со ступенчатым расположением на соседних венцах, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности ее работы за счет обеспечения обьемного разрушения породы, в каждом венце соседние зубья также установлены ступенчато, при этом высота ступени между венцами и зубьями Б каждом венце находится в пределах от 0,2 до 1,0 мм. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №362126, кл, Е 21 В 9/00, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР W458645, кл. Е 21 В 9/18, 1964 (прототип).