многошарошечный бур

Формула изобретения

Многошарошечный бур, включающий корпус с осевым каналом и отверстиями, переводник на буровую колонну, пилот-долото, долота-расширители, лапы которых имеют резьбовые хвостовики, и размещенные в отверстиях корпуса фиксаторы долот-расширителей, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены в виде закрытых резьбовых втулок с зубьями в своей верхней части, а переводник на буровую колонну выполнен фланцевым с зубьями в своей нижней части, установленными с возможностью взаимодействия с зубьями втулок фиксаторов, причем в корпусе и фиксаторах выполнены радиальные каналы, сообщающие полости осевого канала корпуса и осевых каналов долот-расширителей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной и строительной промышленности, а именно к устройствам для бурения скважин большого диаметра.

Известен многошарошечный бур, включающий корпус с промывочными каналами, пилот-долото и ряд одношарошечных долот, имеющих цапфы со сферическими шарошками, причем одношарошечные долота закреплены в корпусе так, что проекции их цапф на горизонтальную плоскость расположены под различными углами к осям, соединяющим ось скважины с осями долот, а в промывочных каналах установлены насадки, оси которых направлены по касательной к поверхности забоя расширения /см. авторское свидетельство СССР №343024, кл. Е 21 В 9/24, 1971 г./.

В указанном буре реализованы одновременно дробяще-скалывающий и режуще-истирающий способы разрушения породы забоя, однако к недостатку бура следует отнести большую трудоемкость его сборки по подбору одношарошечных долот из-за различного расположения в конических резьбах лап заходной нитки резьбы по отношению к проекции угла оси цапф к оси, соединяющей ось скважины с осью долота. Кроме того, указанное техническое решение не позволяет менять величины этих углов в процессе отработки долота при проходке пород различной твердости.

Известен также многошарошечный бур, включающий корпус с осевым каналом, переводник на буровую колонну, пилот-долото, долота-расширители, лапы которых имеют резьбовые хвостовики, и размещенные в отверстиях корпуса фиксаторы долот-расширителей, причем отверстия в корпусе выполнены фигурными, а фиксаторы выполнены конгруэнтными отверстиям, взаимодействующим соответственно с отверстием корпуса и хвостовиком лапы долот-расширителей /см. авторское свидетельство СССР №1461955, кл. Е 21 В 1/06, 1987 г./

Указанный многошарошечный бур наиболее близок к предложенному по технической сущности и достигаемому результату и принимается в качестве прототипа.

К недостатку прототипа следует отнести фиксацию долот-расширителей только в одном положении по отношению к корпусу бура, что не позволяет сочетать дробяще-скалывающий и режуще-истирающий способы бурения путем поворота и фиксации в промежуточных положениях долот-расширителей.

Кроме того, крепление долот-расширителей в прототипе производится выполнением пазов на их лапах ниже резьбовых хвостовиков, что исключает применение серийно изготавливаемых одношарошечных долот.

Техническим результатом изобретения является увеличение скорости проходки скважин в породах различной крепости путем сочетания дробяще-скалывающего и режуще-истирающего способов бурения различной интенсивности.

Технический результат достигается тем, что в многошарошечном буре, включающем корпус с осевым каналом и отверстиями, переводник на буровую колонну, пилот-долото, долота-расширители, лапы которых имеют резьбовые хвостовики и размещенные в отверстиях корпуса фиксаторы долот-расширителей, согласно изобретения фиксаторы выполнены в виде закрытых резьбовых втулок с зубьями в своей верхней части, а переводник на буровую колонну выполнен фланцевым с зубьями в своей нижней части, установленными с возможностью взаимодействия с зубьями втулок фиксаторов, причем в корпусе и фиксаторах выполнены радиальные каналы, сообщающие полости осевого канала корпуса и осевых каналов долот-расширителей.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображен общий вид предложенного бура.

Многошарошечный бур включает корпус 1, фланцевый переводник 2 на буровую колонну /не показана/ и нижний переводник 3 для подсоединении пилот-долота 4. На нижнем торце переводника 2 жестко закреплена шестерня 5 с зубьями 6, а в отверстиях корпуса 1 установлены фиксаторы в виде закрытых резьбовых втулок с кольцевой канавкой 8, выполненной на уровне радиальных каналов 9 в корпусе 1.

На верхнем торце фиксатора 7 имеются зубья 10, установленные с возможностью взаимодействия с зубьями 6 шестерни 5.

Фиксатор 7 взаимодействует с долотом-расширителем 11 /одношарошечным сферическим долотом/ конусной резьбой, над которой имеется закрытая полость 12, соединенная через каналы 9 с осевым каналом 13 бура. Верхний переводник 2, корпус 1 и нижний переводник 3 жестко связаны между собой стяжками 14.

Многошарошечный бур работает следующим образом.

К переводнику 3 подсоединяют пилот-долото 4, а в отверстия корпуса устанавливают фиксаторы 7 и завинчивают в них до отказа долота-расширители 11. Перед подсоединением фланцевого переводника 2 производят поворот долот-расширителей совместно с фиксаторами 7 на различный по величине угол между осью цапфы /наклонной частью лапы долота 11/ и плоскостью, соединяющей ось корпуса 1 с осью фиксаторов 7.

В долоте-расширителе 11, наклонная ось цапфы которого лежит в плоскости чертежа /величина угла равна нолю/, при вращении бура будет наблюдаться чистое качение сферической шарошки по забою и реализован дробяще-скалывающий способ разрушения породы с ударным воздействием зубков шарошки на породу. В долотах, наклонная ось цапфы которых лежит в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа, качения сферической шарошки по поверхности забоя не происходит и при вращении бура реализуется режуще-истиращий способ разрушения породы. Промежуточное положение цапф вызывает различную степень проскальзывания сферических шарошек по забою, а следовательно, и различные по степени интенсивности сочетания дробяще-скалывающего и режуще-истирающего способов разрушения породы.

Таким образом, развернув цапфу каждого из долот-расширителей 11 на некоторый угол по отношению к плоскости чертежа, переводник 2 подсоединяют к корпусу 1, при этом зубья 6 входят в зацепление с зубьями 10, выполненными на фиксаторе 7. Корпус 1 соединяют с переводниками 2 и 3 посредством стяжек 14, т.е. жестко фиксируют долота-расширители 11 под заданными углами поворота их цапф к плоскости чертежа.

В начале бурения скважины, когда проходят более мягкие породы, реализуют режуще-истирающий способ разрушения породы по мере углубления скважины, когда твердость пород возрастает, производят поворот цапф в плоскость чертежа, переходя таким образом на дробяще-скалывающий способ разрушения породы. Отработку долот ведут до полного износа их вооружения. Сборка-разборка предложенного бура не требует больших трудозатрат и механических повреждений не вызывает, что позволяет периодическую pecтаврацию вооружения долот.

Промывка забоя и шарошек осуществляется подачей жидкости через канал 13 к пилот-долоту 4 и через радиальные каналы 9 и полость 12 - к осевым каналам долот-расширителей 11.

Преимуществом предложенного бура является возможность применения наиболее производительного сочетания дробяще-скалывающего и режуще-истирающего способов разрушения породы забоя, возможность применения серийно изготавливаемых шарошечных долот и незначительная трудоемкость сборки-разборки долот в буре при отсутствии их механических повреждений.