буровое шарошечное долото
Классы МПК: | E21B10/16 отличающиеся формой или расположением зубьев |
Автор(ы): | Смирнов Вячеслав Геннадьевич (RU), Смирнов Игорь Вячеславович (RU), Кремилев Виталий Игоревич (RU), Панин Николай Митрофанович (RU) |
Патентообладатель(и): | Смирнов Вячеслав Геннадьевич (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2009-02-20 публикация патента:
27.05.2010 |
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым трехшарошечным долотам, преимущественно малого диаметра. Технический результат - повышение надежности крепления зубков, что приводит к повышению проходки и механической скорости бурения. Буровое трехшарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами и установленные на них посредством замкового подшипника шарошки с твердосплавными зубками, между которыми на корпусе шарошки выполнены выемки. Выемки расположены с набегающей стороны зубков на расстоянии s, определяемом по математической формуле. Причем оси зубков и оси симметрии выемок на периферийных венцах расположены в одной плоскости, проходящей перпендикулярно к оси шарошки, а на венцах основного конуса линия, соединяющая ось симметрии выемки с осью сзади расположенного зубка, образует с плоскостью, проходящей перпендикулярно к оси шарошки, угол , определяемый по математическому выражению. При этом ось симметрии выемок смещена относительно плоскости, проходящей через оси зубков соответствующего венца в сторону оси долота. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Формула изобретения
1. Буровое шарошечное долото, включающее лапы с наклонными цапфами, на которых посредством подшипников установлены шарошки с твердосплавными зубками, между которыми на корпусе шарошки выполнены выемки, отличающееся тем, что выемки расположены с набегающей стороны зубков на расстоянии - s, равном (0.1-0.3)d 3,
где d3 - диаметр твердосплавных зубков соответствующего венца, мм, причем оси зубков и оси симметрии выемок на периферийных венцах расположены в одной плоскости, проходящей перпендикулярно к оси шарошки, а на венцах основного конуса линия, соединяющая ось симметрии выемки с осью сзади расположенного зубка, образует с плоскостью, проходящей перпендикулярно к оси шарошки, угол =k °,
где k - коэффициент пропорциональности, равный (0.9-1.1);
° - угол наклона зубков основного конуса к оси долота,
при этом ось симметрии выемок смещена относительно плоскости, проходящей через оси зубков соответствующего венца в сторону оси долота.
2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что глубина - h и ширина - b выемки определяются по формуле
h=b=(0.1-0.5)d3, причем выемка в поперечном сечении имеет форму сегмента, хорда которого обращена к зубку.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым трехшарошечным долотам, преимущественно малого диаметра.
Известно буровое шарошечное долото, включающее корпус и закрепленные на цапфах лап конусные шарошки с твердосплавными зубками с ребристыми боковыми поверхностями (см. патент США № 3389761, кл. 175-374, 1968 г.).
Недостатком этого долота является значительная стоимость, связанная со сложностью технологии изготовления твердосплавных зубков с ребристыми боковыми поверхностями. Именно по этой причине долота с подобным вооружением не нашли широкого применения в практике бурения.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы с наклонными цапфами, на которых посредством подшипников установлены шарошки с твердосплавными зубками, между которыми на корпусе шарошки выполнены выемки (см. патент США № 3599737, кл. 175-374, 1971 г.).
Данное долото нашло более широкое применение. Однако оно также не лишено определенных недостатков, к которым следует, в первую очередь, отнести необходимость выполнения специальных пазов на наружной поверхности зубков и точного совмещения выемок с пазами для повышения надежности крепления зубков. Это усложняет технологию изготовления как зубков, так и всего долота в целом, что, в свою очередь, ведет к росту стоимости буровых работ.
Другим недостатком данного долота является неоптимальная схема расположения выемок, а также форма их выполнения, на основных конусах шарошек, что имеет особо важное значение для долот малого диаметра (59-93) мм. Это снижает надежность крепления зубков и как следствие этого - уменьшает проходку и скорость бурения.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет повышения надежности крепления зубков и снижение его, а также затрат на проведение буровых работ.
Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы с наклонными цапфами, на которых посредством подшипников установлены шарошки с твердосплавными зубками, между которыми на корпусе шарошки выполнены выемки, согласно изобретению, выемки расположены с набегающей стороны зубков на расстоянии s, равном (0.1-0.3)d3, где d 3 - диаметр твердосплавных зубков соответствующего венца, мм, причем оси выемок на периферийном ряду расположены с осями зубков в одной плоскости, проходящей перпендикулярно к оси шарошки, а на венцах основного конуса оси выемок смещены относительно осей зубков в сторону оси долота на угол =k 0, где k - коэффициент пропорциональности, равный (0.9-1.1), 0 - угол наклона зубков основного конуса к оси долота.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что глубина h и ширина b выемки определяются по формуле: h=b=(0.1-0.5)d3, причем выемка в поперечном сечении имеет форму сегмента, хорда которого обращена к зубку.
Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг.1 представлен общий вид долота, а на фиг.2 - схема развертки зубков периферийного ряда; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - схема развертки зубков на венцах основного конуса и на фиг.5 - разрез В-В на фиг.4.
Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с наклонными цапфами 2, на которых посредством замкового шарикового подшипника качения 3 установлены конические шарошки 4 с твердосплавным вооружением. Периферийные венцы шарошек 4 армированы твердосплавными зубками 6, а венцы основного конуса шарошек - зубками 7. Перед каждым твердосплавным зубком 6 и 7 по ходу вращения выполнены выемки 5, которые располагают от них на расстоянии s, равном (0.1-0.3)d3, где d3 - диаметр твердосплавных зубков соответствующего венца, мм, причем оси симметрии выемок на периферийном ряду расположены с осями зубков 6 в одной плоскости, проходящей перпендикулярно к оси шарошки 4, а на венцах основного конуса оси симметрии выемок 5 смещены в плане относительно осей зубков 7 соответствующего венца в сторону оси долота на угол =k 0, где k - коэффициент пропорциональности, равный (0.9-1.1), 0 - угол наклона зубков 7 основного конуса к оси долота.
Повышению надежности крепления твердосплавных зубков способствует также и то, что глубина h и ширина b выемки выполняются равными и определяются по формуле: h=b=(0.1-0.5)d 3, причем выемки 5 в поперечном сечении имеют форму сегмента (см. фиг.2 и 4), хорда 8 которого обращена к зубку.
Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы шарошек 4 осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. В процессе бурения усилие со стороны забоя и стенок скважины воспринимается породоразрушающими зубками 5, 6 и 7, которые под действием сил реакции расшатываются, что может привести к их выпадению. При этом в наиболее благоприятном положении оказываются зубки, ось симметрии которых расположены перпендикулярно оси шарошки 4, т.к. в этом случае отсутствуют изгибающие нагрузки. Именно эти нагрузки являются основной причиной смятия стенок отверстий под твердосплавные зубки и как следствие этого - причиной их выпадения. Именно поэтому в заявленном долоте выемки на основных конусах шарошек смещены вдоль оси шарошки на определенную величину относительно зубков того же венца, определяемую по предложенной выше формуле с учетом угла наклона зубков к плоскости забоя.
Такое выполнение долота обеспечивает оптимальные условия для работы вооружения его шарошек, что способствует увеличению срока службы как самих зубков, так и всего долота в целом, а следовательно, и повышению проходки и скорости бурения, а следовательно, и снижению себестоимости буровых работ.
Класс E21B10/16 отличающиеся формой или расположением зубьев
буровое шарошечное долото - патент 2522608 (20.07.2014) | |
буровое шарошечное долото - патент 2520974 (27.06.2014) | |
буровое шарошечное долото с асимметричной схемой промывки - патент 2520656 (27.06.2014) | |
зубок шарошечного долота для бурения непроницаемых пород - патент 2517656 (27.05.2014) | |
буровое шарошечное долото - патент 2515795 (20.05.2014) | |
буровое шарошечное долото - патент 2514021 (27.04.2014) | |
многоступенчатый шарошечный буровой инструмент - патент 2513650 (20.04.2014) | |
буровое шарошечное долото - патент 2509198 (10.03.2014) | |
буровое шарошечное долото - патент 2509197 (10.03.2014) | |
шарошечное долото - патент 2508441 (27.02.2014) |