Патент на изобретение №2166610
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) БУРОВОЕ ДОЛОТО
(57) Реферат: Изобретение относится к области буровой техники, а именно к буровым шарошечным долотам с клапанными узлами. Клапанный узел прост и надежен в работе. Он состоит из корпуса и двух подпружиненных рабочих створок со скосами на контактной поверхности обратной ориентации. Обе створки при прекращении подачи рабочего агента под действием пружин плотно прижимаются друг к другу и к плоскому кольцу корпуса, обеспечивая надежную герметизацию. Первой закрывается створка, поджимаемая пружиной с большим усилием сжатия и имеющая острый угол скоса в верхней части, за ней – створка, поджимаемая пружиной с меньшим усилием сжатия и имеющая угол скоса контактной поверхности противоположной ориентации. При возобновлении подачи воздуха обе створки поворачиваются на своих осях, открывая доступ воздуха в продувочные каналы и в каналы для охлаждения опор и обеспечивая максимальную свободную площадь для прохождения воздуха. Потери воздуха за счет перепада давления над и под клапаном практически нет. Буровое долото с простым и надежным в работе клапанным узлом обеспечивает резкое увеличение проходки на долото и механической скорости бурения. 3 з.п.ф-лы, 1 ил. Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано в буровых долотах, расширителях и других породоразрушающих инструментах, преимущественно при бурении взрывных скважин с продувкой забоя воздухом. Известно буровое долото, содержащее корпус с продувочными каналами и породоразрушающими органами в виде шарошек и обратный клапан, состоящий из патрубка с перфорированной воронкой и размещенный в центральной части полости корпуса для предотвращения попадания частиц выбуренной породы (шлама) и воды через каналы охлаждения в опоры шарошек бурового долота при наращивании труб или при остановке компрессора, подающего воздух в скважину [1]. Существенным недостатком данного долота является сложность конструкции клапанного узла и, как следствие этого, значительная стоимость. Кроме того, при остановке компрессора скважинная жидкость, попадая вместе со шламом через сопловую полость в перфорированную воронку, имеет возможность попадать в полость внутритрубного пространства над воронкой, а также и в узкое пространство между стенкой перфорированного патрубка и упругим уплотнением, уменьшая и без того ограниченное габаритами и размером отверстий сечение, затрудняя проход охлаждающего и очищающего агента (воздуха) к забою скважины. При этом конструкция узла клапана при возможном его засорении создает слишком большой перепад давления в пространствах под и над клапаном, снижая эффект охлаждения опор и очистки забоя от шлама. Известно также буровое долото с центральной продувкой забоя [2], в корпусе которого предусматривается центральное отверстие-сопло с установленным в нем обратным клапаном лепесткового типа. При создании давления в трубном пространстве рабочие лепестки клапана сжимают возвратную пружину, установленную между ними, открывая с двух сторон боковые окна в стенке клапана, в которые проходит сжатый воздух, попадающий в дальнейшем в центральную часть забоя для его очистки от шлама. Недостатком такого клапанного устройства является затрудненная очистка периферийной части забоя, поскольку весь очищающий агент поступает лишь в центральную зону. Техническим результатом данного изобретения является повышение проходки на долото и механической скорости бурения путем обеспечения более надежной и эффективной работы его клапанного узла. Достижение такого технического результата обеспечивается простотой и надежностью работы клапанного узла бурового долота, состоящего из корпуса и двух подпружиненных рабочих створок. Обе створки при прекращении подачи рабочего агента (воздуха) на забой скважины под действием пружин плотно прижимаются к плоскому кольцу корпуса и друг к другу, обеспечивая достаточную герметизацию. При возникновении давления над клапаном обе створки поворачиваются на своих осях и открываются, обеспечивая максимальную свободную площадь прохода очищающего агента. Потери воздуха за счет перепада давления над и под клапаном сводятся практически к нулю. Это позволяет улучшить условия для дальнейшего прохода очищающего агента в каналы для очистки забоя скважины от шлама для охлаждения и экранирования опор. При падении давления в трубном пространстве обе створки под действием пружин возвращаются в исходное положение, плотно прижимаясь друг к другу и к кольцу корпуса, предотвращая попадание скважинной жидкости и шлама в трубное пространство. Стопор для закрепления клапанного узла в ниппельной полости долота может быть выполнен различным, например, в виде разжимного пружинного кольца, установленного в кольцевом пазу в верхней части ниппеля бурового долота. На чертеже изображен участок бурового долота с клапанным узлом по настоящему изобретению. Буровое долото имеет корпус с ниппелем, предназначенным для присоединения долота к колонне бурильных труб. В верхней части ниппеля бурового долота размещается клапанный узел. Он состоит из кольца-корпуса 3 клапанного узла, в нижней части которого устанавливаются клапанные створки 1 и 2 и возвратные пружины 4 (с большим усилием сжатия) и 5 (с меньшим усилием сжатия), устанавливаемые на осях 6. Для фиксирования клапанного узла в ниппеле долота устанавливается стопорное кольцо 7. Для предотвращения попадания шлама и жидкости в опоры долота в верхней части полости охлаждения опор устанавливается фильтр 8. Продувочные полости бурового долота оснащаются сменными насадками 10, закрепляемыми в корпусе долота с помощью обводных шплинтов 9. Буровое долото работает следующим образом. В процессе бурения скважины исходящий поток очистного агента (воздуха или газа) подается под давлением в ниппель бурового долота. Под действием этого потока створки 1 и 2 клапанного узла, преодолевая сопротивление возвратных пружин, открываются, позволяя потоку очистного агента свободно проходить через продувочные отверстия на забой скважины и через охлаждающие отверстия в полости опор долота. При прекращении подачи очистного агента створки клапана под действием возвратных пружин возвращаются в исходное положение, надежно перекрывая проходное сечение ниппеля, тем самым создавая воздушную подушку и препятствуя проникновению частиц выбуренной породы в трубное пространство и в опоры долота через фильтр. Первой закрывается створка 1, поджимаемая пружиной 4 с большим усилием сжатия и имеющая острый угол скоса в верхней части, за ней – створка 2, поджимаемая пружиной 5 с меньшим усилием сжатия и имеющая угол скоса контактной поверхности противоположной ориентации (острый угол в нижней части). Преимуществом бурового долота с клапанным узлом по настоящему изобретению является простота устройства и надежность в работе, что позволяет достигнуть требуемый технический результат. Данное изобретение может быть применено в буровых долотах расширителях и других породоразрушающих инструментах преимущественно для бурения взрывных скважин в горнорудной промышленности. Возможность осуществления изобретения подтверждается успешными стендовыми и промысловыми испытаниями опытных образцов буровых долот, изготовленных с применением клапанных узлов по настоящему изобретению. Источники информации 1. Патент США N 4154313, кл. 175/318 (E 21 B 9/08), опубликован 15.05.1979. 2. Каталог-справочник. Горнодобывающее и нефтепромысловое оборудование.- ОАО “Волгабурмаш”, Лондон, 1998, с. 12. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 23.01.2008
Извещение опубликовано: 10.11.2009 БИ: 31/2009
|
||||||||||||||||||||||||||
