Патент на изобретение №2291273

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2291273 (13) C1
(51) МПК

E21B10/22 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 17.12.2010 – действует

На основании пункта 3 статьи 13 Патентного закона Российской Федерации от 23 сентября 1992 г. № 3517-I патентообладатель обязуется передать исключительное право на изобретение (уступить патент) на условиях, соответствующих установившейся практике, лицу, первому изъявившему такое желание и уведомившему об этом патентообладателя и федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности, – гражданину РФ или российскому юридическому лицу.

(21), (22) Заявка: 2005124570/03, 03.08.2005

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

03.08.2005

(46) Опубликовано: 10.01.2007

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
SU 1588857 A1, 30.08.1990. SU 1023060 А, 15.06.1983. SU 1645437 A1, 30.04.1991. SU 723089 A1, 05.04.1980. SU 446620 A1, 15.12.1974. SU 705038 А, 25.12.1979. RU 2023857 C1, 30.11.1994. US 2091193 A, 24.08.1937.

Адрес для переписки:

123182, Москва, ул. Авиационная, 68-490, Н.М.Панину

(72) Автор(ы):

Мельничук Игорь Павлович (RU),
Панин Николай Митрофанович (RU),
Кремлев Виталий Игоревич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Панин Николай Митрофанович (RU)

(54) ОПОРА ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА “МЕЛЬПАК” И СПОСОБ ЕЕ МОНТАЖА

(57) Реферат:

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот, содержащих цапфу и шарошку, закрепленную на цапфе замковым узлом. Позволяет повысить надежность работы и упростить ее конструкцию. Цапфа выполнена с кольцевой проточкой, а замковый узел – в виде цанговой втулки с кольцевым буртом на внутренней поверхности на концевом участке со стороны цанговых лепестков, установленным в кольцевой проточке цапфы. Втулка выполнена с левой резьбой на наружной поверхности, а шарошка – с ответной резьбой на внутренней поверхности. Цанговая втулка зафиксирована в исходном положении от проворота относительно цапфы срезными элементами. Способ монтажа опоры включает установку на цапфе уплотнительного кольца и резьбовой цанговой втулки, кольцевой бурт которой размещают в ответной проточке цапфы, установку и фиксацию втулки относительно цапфы срезным элементом, соединение втулки с шарошкой посредством левой резьбы на наружной поверхности втулки и ответной резьбы на внутренней поверхности шарошки. После чего полость между лепестками цанговой втулки заполняют твердой смазкой и срезают срезной элемент. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровым шарошечных долот и способам их монтажа.

Известна опора шарошечного долота, содержащая цапфу, на которой посредством подшипников скольжения и качения, один из которых – замковый, установлена шарошка с породоразрушающими элементами (см. справочник “Буровые долота”, Палий П.А. и Корнеев К.Е., Москва, Недра, 1971 г., с.175, рис.V1.30).

К недостаткам данного долота следует отнести значительное ослабление цапфы в зоне расположения замкового подшипника, связанное с использованием замкового пальца большого диаметра. Особо это сильно сказывается в долотах малого диаметра.

Наличие сварного шва на спинке лапы, которая соприкасается со стенками скважины, ведет к быстрому износу наружного торца пальца и к выходу из строя всей опоры. При наличии же герметизирующего элемента в опоре долота, устанавливаемого, как правило, у основания цапфы, при проведении сварочных работ наблюдаются случаи быстрого выхода его их из строя из-за значительного влияния высокой температуры. Все это снижает эффективность работы долота в целом.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является опора шарошечного долота, содержащая цапфу и шарошку, закрепленную на цапфе замковым узлом с резьбовым кольцом (см. авт. св. СССР №1588857, кл. Е 21 В 10/22, 1990 г.).

В данном долоте благодаря исключению канала под замковый палец значительно повышается прочность цапфы, а также исключаются все негативные явления, связанные с креплением замкового пальца сваркой.

Недостатками его являются сложность конструкции и, как следствие, малая надежность в работе, а также трудоемкость монтажа и демонтажа. Все это усугубляется наличием пружинного элемента, который в скважинных условиях быстро выйдет из строя и может стать причиной заклинивания шарошки на цапфе.

В соответствии с изложенным технической задачей изобретения является улучшение эффективности работы долота путем повышения стойкости его опоры и упрощения конструкции.

Поставленная техническая задача решается тем, что в опоре шарошечного долота, содержащей цапфу и шарошку, закрепленную на цапфе замковым узлом с резьбовым кольцом, согласно изобретению цапфа выполнена с кольцевой проточкой, а резьбовое кольцо замкового узла – в виде цанговой втулки с кольцевым буртом на внутренней поверхности концевого участка со стороны цанговых лепестков, установленным в кольцевой проточке цапфы, при этом втулка выполнена с левой резьбой на наружной поверхности и в исходном положении жестко соединена с цапфой срезным элементом, а шарошка выполнена с ответной резьбой на внутренней поверхности.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что полость, образованная между внутренней поверхностью шарошки и между цанговыми лепестками, заполнена смазочным материалом.

Решению задачи по снижению затрат времени на сборку долота способствует также и реализация предложенного способа монтаж опоры шарошечного долота, включающего установку и фиксацию резьбовой втулки с одним из соединяемых элементов (шарошкой) с возможностью вращения и жесткое соединение с другим соединяемым элементом (цапфой), согласно изобретению перед жестким соединением с одним из соединяемых элементов втулку фиксируют от проворота относительно цапфы, а после жесткого соединения резьбовой втулки с шарошкой фиксатор освобождают.

Выполнение цапфы с кольцевой проточкой, а резьбового кольца замкового узла – в виде цанговой втулки с кольцевым буртом, размещенным в кольцевой проточке цапфы, обеспечивает надежную фиксацию втулки относительно цапфы от осевого перемещения и легкость изготовления опоры и ее монтажа. Выполнение втулки и шарошки с ответными резьбами обеспечивает жесткое соединение шарошки и втулки и совместное вращение их относительно цапфы. Жесткое соединение втулки в исходном положении с цапфой упрощает сборку опоры. Заполнение свободной полости между лепестками цанговой втулки и шарошкой смазочным материалом уменьшает вероятность попадания шлама в опору долота и тем самым заклинивания опоры, особенно при длительном хранении долот в складских условиях.

Использование предложенного способа, связанного с применением специального фиксатора для соединения резьбовой втулки с цапфой при монтаже опоры, позволяет значительно повысить производительность сборки долот и исключить вероятность возникновения аварийных ситуаций на забое скважины, возникающих в известном способе (авт. св. СССР №1588857) из-за возможности разрушения пружины замкового узла.

В целом это позволяет увеличить срок службы как опоры, так и долота в целом и тем самым повысить производительность долота и снизить стоимость буровых работ.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид опоры долота; фиг.2 – сечение А-А на фиг.1.

Опора бурового шарошечного долота включает цапфу 1 с закрепленной на ней шарошкой 2 посредством замкового узла с резьбовым кольцом. Цапфа 1 выполнена с кольцевой проточкой 3, а резьбовое кольцо замкового узла – в виде цанговой втулки 4 с кольцевым буртом 5 на внутренней поверхности со стороны цанговых лепестков 6. Кольцевой бурт 5 размещен в кольцевой проточке 3 цапфы 1. Другой конец втулки 4 выполнен с левой резьбой 7 на наружной поверхности, посредством которой она соединяется с шарошкой 2, выполненной с ответной резьбой 8 на внутренней ее поверхности. Полость 11 между лепестками 6 цанговой втулки 4 и внутренней полостью шарошки 2 заполняется смазочным материалом, преимущественно твердой смазкой, например графитом. Допускается использование и других смазок. В исходном положении втулка 4 фиксируется относительно цапфы 1 срезным элементом 9. Для герметизации опоры предусмотрено уплотнительное кольцо 10, устанавливаемое в совмещенных кольцевых канавках цапфы 1 и шарошки 2.

Монтаж опоры долота осуществляется следующим образом. Вначале на цапфе 1 устанавливают уплотнительное кольцо 10 и цветовую втулку 4, кольцевой бурт 5 которой размещают в ответной проточке 3 цапфы 1. Затем втулку 4 фиксируют относительно цапфы 1 срезным элементом 9 и посредством левой резьбы 7, 8 соединяют с шарошкой 2. При этом полость между цанговыми лепестками 6 заполняют твердой смазкой, например графитом или другой смазкой, которая благодаря уплотнительному кольцу 10 сохраняется длительное время. На заключительном этапе соединения шарошки 2 с втулкой 4 элементы 9, фиксирующие втулку 4 относительно цапфы 1, срезают и шарошка тем самым приводится в рабочее положение.

Принцип работы опоры долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, передаваемого с поверхности через колонну бурильных труб, породоразрушающие элементы шарошки 2 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода удаляется с забоя скважины промывочной жидкостью, подаваемой через промывочную систему долота. В процессе бурения осевая нагрузка воспринимается опорными элементами долота, в том числе цанговой втулкой 4, выполняющей роль плавающего подшипника, чем обеспечивается значительное снижение трения между контактирующими поверхностями шарошки 2 и цапфы 1 и тем самым увеличивается работоспособность как всей опоры, так и долота в целом. Этому способствует также и использование свободной полости между лепестками 6 цанговой втулки 4 под смазку. В процессе бурения шарошки долота вращаются против часовой стрелки и поэтому постоянно происходит довинчивание резьбового соединения втулки 4 с шарошкой 2. Все это позволяет повысить технико-экономические показатели буровых работ в первую очередь за счет применения форсированных режимов бурения.

Формула изобретения

1. Опора шарошечного долота, содержащая цапфу и шарошку, закрепленную на цапфе замковым узлом с резьбовым кольцом, отличающаяся тем, что цапфа выполнена с кольцевой проточкой, а резьбовое кольцо замкового узла – в виде цанговой втулки с кольцевым буртом на внутренней поверхности концевого участка со стороны цанговых лепестков, установленным в кольцевой проточке цапфы, при этом цанговая втулка выполнена с левой резьбой на наружной поверхности и в исходном положении жестко соединена с цапфой срезным элементом, а шарошка выполнена с ответной резьбой на внутренней поверхности.

2. Опора шарошечного долота по п.1, отличающаяся тем, что полость, образованная между внутренней поверхностью шарошки и между цанговыми лепестками, заполнена смазочным материалом.

3. Способ монтажа опоры шарошечного долота, включающий установку и фиксацию резьбовой втулки относительно цапфы, соединение резьбовой втулки с шарошкой, отличающийся тем, что в качестве резьбовой втулки используют цанговую втулку, при этом вначале на цапфе устанавливают уплотнительное кольцо и цанговую втулку, кольцевой бурт которой размещают в ответной проточке цапфы, фиксацию цанговой втулки относительно цапфы осуществляют срезным элементом, а соединение цанговой втулки с шарошкой осуществляют посредством левой резьбы на наружной поверхности цанговой втулки и ответной резьбы на внутренней поверхности шарошки, после чего полость между лепестками цанговой втулки заполняют твердой смазкой и срезают срезной элемент.

РИСУНКИ

Categories: BD_2291000-2291999