Патент на изобретение №2387787
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО
(57) Реферат:
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым трехшарошечным долотам, преимущественно малого диаметра. Технический результат – повышение ресурса работы породоразрушающих элементов и всего долота, что приводит к повышению проходки и скорости бурения. Буровое трехшарошечное долото включает лапы с наклонными цапфами и установленные на них посредством замкового подшипника шарошки, основные и обратные конуса которых армированы соответственно твердосплавными зубками и вращающимися породоразрушающими элементами. Каждый породоразрушающий элемент на обратном конусе шарошки выполнен с осевым каналом ступенчатой формы, в котором размещен фиксатор ответной формы, жестко соединенный с корпусом шарошки. При этом в полости ступени большего диаметра осевого канала каждого породоразрушающего элемента размещена алмазно-твердосплавная пластина. Эта пластина жестко соединена с породоразрушающим элементом. Полости между породоразрушающим элементом и фиксатором с одной стороны и стенками канала с другой стороны заполнены гидропластом и уплотнением. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
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 породоразрушающими элементами на основных и обратных конусах (см. авт. св. СССР Недостатком этого долота является высокая стоимость, связанная со сложностью технологии изготовления специального калибрующего венца, расположенного на обратном конусе каждой шарошки. Именно по этой причине долота с подобным вооружением не нашли 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, основные и обратные конуса которых армированы соответственно твердосплавными зубками и вращающимися породоразрушающими элементами (см. авт. св. СССР Данное долото также не лишено определенных недостатков, к которым следует в первую очередь отнести сложность обеспечения возможности вращения твердосплавных зубков на обратных конусах шарошек, а также их недостаточную износостойкость, что снижает ресурс работы как самих породоразрушающих элементов, так и долота в целом. В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет повышения ресурса работы породоразрушающих зубков и снижение 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, основные и обратные конуса которых армированы соответственно твердосплавными зубками и вращающимися породоразрушающими элементами, согласно изобретению каждый породоразрушающий элемент на обратном конусе шарошки выполнен с осевым каналом ступенчатой формы, в котором размещен фиксатор ответной формы, жестко соединенный с корпусом шарошки. Достижению указанного технического результата способствует также и то, что: – каждый породоразрушающий элемент оснащен алмазно-твердосплавной пластиной, размещенной в полости ступени осевого канала большего диаметра и жестко соединенной с породоразрушающий элементом; – полость между фиксатором и породоразрушающим элементом заполнена гидропластом. Изобретение поясняется чертежами, на которых на фиг.1 представлен общий вид долота, а на фиг.2 – узел А на фиг.1; на фиг.3 – вид породоразрушающего элемента сбоку. Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с наклонными цапфами 4, на которых посредством замковых шариковых подшипников качения 3 установлены конические шарошки 2 с твердосплавным вооружением. Основные конуса шарошек армированы твердосплавными зубками 7, а обратные конуса 3 – вращающимися породоразрушающими элементами 6. Последние на обратном конусе 3 каждой шарошки 2 выполнены с осевым каналом 13 ступенчатой формы, в котором размещен фиксатор 8 ответной формы, жестко соединенный с корпусом шарошки 2. Головка 9 фиксатора 8 не препятствует повороту породоразрушающего элемента 6. В полости ступени большего диаметра осевого канала 13 каждого породоразрушающего элемента 6 жестко установлена алмазно-твердосплавная пластина 10. Полость между фиксатором 8 и породоразрушающим элементом 6 заполнена гидропластом 12, который одновременно выполняет функции уплотнителя и подшипника. Полость между породоразрушающим элементом 6 и каналом 14 под него в корпусе шарошки 2 герметизируется уплотнительным кольцом 11, который также может быть выполнен из гидропласта. Возможен вариант выполнения уплотнительного кольца 11 из гидропласта по всей длине контакта породоразрушающего элемента 6 со стенками канала 14. Алмазно-твердосплавная пластина 10 и породоразрушающий элемент 6 образуют кулачковое соединение 15, исключающее их проворот одного относительно другого, что повышает калибрующую способность долота 6 в целом. Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента твердосплавные зубки 7 шарошек 2 осуществляют разрушение забоя, а калибровку стенок скважины осуществляют породоразрушающие элементы 6 и периферийный ряд твердосплавных зубков 7. В процессе бурения породоразрушающие элементы 6 своими алмазно-твердосплавными пластинами 10 постоянно контактируют со стенками скважины и за счет трения о породу поворачиваются вокруг фиксатора 8, жестко соединенного с корпусом шарошки 2. Этому способствует также использование гидропласта 12, выполняющего роль подшипника, а также наличие уплотнения 11 между породоразрушающим элементом 6 и каналом 14 в корпусе шарошки 2, препятствующего попаданию шлама между вращающимся породоразрушающим элементом 6 и стенками канала 14. По мере износа опоры долота шарошки 2 отжимаются к оси долота и усилие на породоразрушающие элементы 6 увеличивается, в результате чего алмазно-твердосплавные пластины 10 начинают вращаться с большей скоростью. Это способствует более равномерному износу алмазно-твердосплавных пластин 10, что позволяет максимально использовать их ресурс. В целом это повышает как проходку на долото, так и скорость бурения и, как следствие этого, снижает затраты на буровые работы.
Формула изобретения
1. Буровое шарошечное долото, включающее лапы с наклонными цапфами, на которых посредством подшипников установлены шарошки, основные и обратные конуса которых армированы соответственно твердосплавными зубками и вращающимися породоразрушающими элементами, отличающееся тем, что каждый породоразрушающий элемент на обратном конусе шарошки выполнен с осевым каналом ступенчатой формы, в котором размещен фиксатор ответной формы, жестко соединенный с корпусом шарошки. 2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что каждый породоразрушающий элемент оснащен алмазно-твердосплавной пластиной, размещенной в полости ступени осевого канала большего диаметра и жестко соединенной с породоразрушающим элементом. 3. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что полость между фиксатором и породоразрушающим элементом заполнена гидропластом.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
219491, кл. E21B 10/16, 1966 г.).
