буровое долото

Формула изобретения

1. Буровое долото, содержащее полый корпус с цапфой, выполненную с тангенциальными каналами и закрепленную на цапфе шарошку с тангенциальными, центральными и периферийными каналами и кольцевой расточкой, сообщенными с тангенциальными каналами цапфы и периферийными каналами шарошки, отличающееся тем, что центральные каналы шарошки выполнены под углом к продольной оси шарошки и направлены в зону пересечения осей скважины и цапфы, при этом цапфа оснащена экраном с осевыми каналами, периодически сообщающимися в процессе работы долота с центральными каналами шарошки.

2. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что экран цапфы выполнен съемным, а осевые каналы его имеют разный диаметр.

3. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что шарошка выполнена составной, при этом поверхность разъема образована цилиндром, радиус которого больше наружного диаметра экрана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к шарошечным буровым долотам, преимущественно одношарошечным.

Известно буровое долото, включающее корпус с цапфой, на которой посредством замкового подшипника смонтирована шарошка, и промывочные узлы для очистки забоя от шлама (см. авт. св. СССР № 314876, кл. Е21В 10/18, 1971 г.).

Недостатком данного промывочного узла является сложность конструкции, связанная с необходимостью изготовления шарошки со щелевидными пазами. К тому же такая конструкция шарошки значительно ослабляет ее корпус и при значительных осевых нагрузках может привести к сколу и оставлению ее на забое. Другим недостатком его является низкая механическая скорость бурения, связанная с зависанием шарошки на керне, образующемся в центре забоя. Это связано с тем, что в центре забоя окружная скорость вращения шарошки приближается к нулю и порода разрушается раздавливанием.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, содержащее полый корпус с цапфой, выполненную с тангенциальными каналами и закрепленную на цапфе шарошку с тангенциальными, центральными и периферийными каналами и кольцевой расточкой, сообщенными с тангенциальными каналами цапфы и периферийными каналами шарошки (см. авт. св. СССР № 104301, кл. Е21В 10/18, 1958).

Данное долото имеет по сравнению с аналогом более простую конструкцию. Однако оно также не решает проблему зависания долота на керне, который образуется в центре забоя, что значительно снижает эффективность работы долота.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение технико-экономических показателей работы долота за счет более эффективного разрушения образующейся в центре «сахарной головки».

Указанный технический результат достигается тем, что в шарошечном долоте, содержащим полый корпус с цапфой, выполненную с тангенциальными каналами и закрепленную на цапфе шарошку с тангенциальными, центральными и периферийными каналами и кольцевой расточкой, сообщенной с тангенциальными каналами цапфы и периферийными каналами шарошки, согласно изобретению, центральные каналы шарошки выполнены под углом к продольной оси шарошки и направлены в зону пересечения осей скважины и цапфы, при этом цапфа оснащена экраном с осевыми каналами, периодически сообщающимися в процессе работы долота с центральными каналами шарошки.

Дополнительными признаками изобретения, направленным на достижение указанного технического результат, являются также и то, что:

- экран цапфы выполнен съемным, а осевые каналы его имеют разный диаметр;

- шарошка выполнена составной, при этом поверхность разъема образована цилиндром, радиус которого больше наружного диаметра экрана.

На фиг.1 изображен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Предложенное долото содержит полый корпус 1, на цапфе 2 которого посредством замкового подшипника 3 установлена шарошка 4 с центральными 5, периферийными 7 и тангенциальными 6 промывочными каналами и кольцевой расточкой 8. Цапфа 2 долота выполнена с радиальными тангенциальными каналами 9, которые при вращении шарошки 4 периодически сообщаются с его тангенциальными каналами 6. Цапфа 2 снабжена экраном 10 с осевыми каналами 11. Экран 10 выполнен съемным, а его осевые каналы 11 имеют разный диаметр и сообщаются периодически с центральными промывочными каналами 5 шарошки 4. Каналы 5 выполнены наклонными к продольной оси цапфы 2 и направлены в центральную зону забоя. Каналы 5 могут быть оснащены гидромониторными насадками (не показаны) с разным выходным сечением. Шарошка 4 выполнена составной, причем поверхность разъема образована цилиндром, радиус которого больше наружного диаметра экрана 10, что обеспечивает свободную смену экрана 10 после разъединения составной шарошки 4.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента вооружение шарошки 4 разрушает породу, которая выносится на поверхность промывочной жидкостью, прокачиваемой через промывочные каналы 5 и 6. При этом вследствие периодического разобщения тангенциальных каналов 6 и 9 шарошки 4 и цапфы 2 промывочная жидкость подается в каналы прерывисто, создавая гидравлический удар на породу. Благодаря направленной подаче промывочной жидкости в центральную зону скважины обеспечивается эффективное разрушение образующейся там «сахарной головки». Усиление этого эффекта достигается за счет изменения диаметра сменных сопел гидромониторных насадок, а также благодаря использованию сменных экранов 10 с осевыми каналами 11 разного диаметра, подбираемого в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород.

Применение предложенного долота позволяет повысить технико-экономические показатели буровых работ.