Патент на изобретение №2390616
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО
(57) Реферат:
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
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 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 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 d3 – 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 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 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)d3, 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.
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)d3, 2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что глубина – h и ширина – b выемки определяются по формуле
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
, 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.
3389761, кл. 175-374, 1968 г.).
0, где k – коэффициент пропорциональности, равный (0.9-1.1), 
