Буровое трехшарошечное долото

 

Изобретение относится к горной промыЕПленности и позволяет повысить эффективность очистки забоя и вооружения шарошек 2 долота. Для этого на конусе 8 центральной втулки 5 размещены и сообщаются с центральным выходным отверстием ра диальные каналы (РК) 6 н 7. Сечение РК 7 вдвое меньше РК 6. Ориентирован РК 7 диаметрально противоположно РК 6 на поверхность шарошек 2. Суммарная площадь , выходных отверстий боковых гидромониторных насадок (БГН) 3 и 4, площадь Рц.оть. с Ф центрального выходного отверстия втулки 5 и суммарная площадь ZFp.K. СП Х-/4 ю о ос

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1270284 А1 (51) 4 E 21 В 10/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

67

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3931536/22-03 (22) 31 .05.85 (46) 15. 11.86. Бюл. У 42 (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышпенности им. М.И.Губкина (72) Н.А.Жидовцев, И.К.Бикбулатов, Э.С.Гинзбург, А.В.Васильев, В.Б.Марик, Р.И.Гук, P.À.Ðûìàð, У.Н.Якимчук и В.Н.Матвиевский (53) 622.24.051.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 891883, кл. Е 21 B 10/18, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 548700, кл. Е 21 В 10/18, 1974.

Я-А (54) БУРОВОЕ ТРЕХШАРО111ЕЧНОЕ ДОЛОТО (57) Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить эффективность очистки забоя и вооружения шарошек 2 долота. Для этого на конусе 8 центральной втулки

5 размещены и сообщаются с центральным выходным отверстием радиальные каналы (РК) 6 и 7. Сечение

PK 7 вдвое меньше PK 6. Ориентирован PK 7 диаметрально противоположно PK 6 на поверхность шарошек 2.

Суммарная площадь ЕР„„ выходных отверстий боковых гидромониторных насадок (БГН) 3 и 4, площадь Рчоть. центрального выходного отверстия втулки 5 и суммарная площадь ЕРр„

РК 6 и 7 связаны следующим соотноРсн. Лрк. +Рй,оте=.1 3-1 э 5

XF q/Р „, 3,5-4, Струя жидкости из

БГН 3 и 4 создает гидромониторное действие на периферии забоя. Струи жидкости из БГН сливаются и поступают в проем между двумя шарошками

Струя из БГН 6 очищает одновременно забой и вооружение этих двух шарошек. А струя из БГН 7 очищает

1270284 вооружение соответствующей третьей шарошки. Струи жидкости препятствуют образованию сальника на вооружение шарашек, что важно при бурении в мягких и вязких породах.

Струя жидкости иэ центрального выходного отверстия очищает вооруГ жение вершинных венцов шарашек 2 и забой в его центральной части .

6 ил.

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к промывочной системе буровых трехшарошечных долот.

Цель изобретения — повышение эффективности очистки забоя и вооружение шарошек долота.

На фиг. 1 дан разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 — схема размещения насадок в долоте и их ориентация относительно шарошек долота, на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1; на фиг. 4-6 — графики результатов стендовых исследований по оптимизации геометрических параметров системы промывки долота. lO

15.н. — — -" — — — =1,3-1,5, Рр,к,+Р отв.

Долото содержит установленные на опорах 1 шарошки 2 и комбинированную систему промывки, включающую 20 две боковые гидромониторные насадки

3 и 4, ориентированные в проемы между шарошками 2, и центральную втулку 5. Радиальные каналы 6 и 7 центральной втулки имеют различное сече- 25 ние и расположены на конусе 8 втулки 5. Канал 6 ориентирован между шарошками .2 в свободный от гидромониторной насадки проем 9, а второй канал 7 выполнен вдвое меньше- Зп го сечения, чем канал 6, и направлен .на поверхность противолежащей свободному проему 9 шарошки 2. При этом площади боковых гидромониторных насадок 3 и 4 центрального выходного отверстия 10 и радиальных каналов

6 и 7 связаны соотношениями

7Рр — =3,5-4 р

Р„.ото, где ZF„„ — суммарная площадь выходных отверстий боковых гидромониторных каналов; Рр„„ - суммарная площадь радиальных каналов центральной втулки;

Р„„ - площадь центрального выходного отверстия втулки.При проектировании долота из укаэанного соотношения площадей определяется длина и ширина каналов 6 и 7 центральной втулки 5 и диаметр ее выходного отверстия 10. Центральная втулка 5 устанавливается в долоте таким образом, чтобы больший по площади канал 6 был направлен в проем между шарошками без гидромониторной насадки 9, а диаметрально противоположный канал 7 — на ось противолежащей этому проему шарошки 2. При этом втулка 5 устанавливается по возмож ности ниже, т.е. необходимо максимально ее приблизить к шарашкам и забою скважины.

Долото работает следующим образом.

Промывочная жидкость действует на забой скважины через две боковые; гидромониторные насадки 3 и 4 и центральную втулку 5. При этом потоки жидкости, выходящие из двух боковых на-. садок 3 и 4, создают гидромониторное действие на периферию забоя. Далее эти потоки направляются к центру за,боя и после их слияния в проем 9 без третьей боковой насадки. В этом проеме они ускоряются потоком з 1 жидкости, выходящим из большего. канала 7 центральной втулки 5, и выносятся в затрубное пространство.

Струя жидкости, выходящая из большего канала б.центральной втулки 5 в проем 9 между двумя шарошками, очищает одновременно забой и вооружение этих шарошек, а струя жидкости из меньшего канала 7 очищает вооружение соответствующей третьей шарошки, препятствуя этим образованию сальника на вооружении. шарошек, что особенно важно при бурении в мягких и вязких породах. Поток жидкости из центрального выходного отверстия 10 смывает вооружение вершинных венцов шарошек 2 и забой в его центральной части.

Установлено, что забой скважины очищается от выбуренного шлама тем эффективнее, чем выше скорость потоков промывочной жидкости по всей

его плоскости. Резкое уменьшение скорости потока промывочной жидкости в какой-либо области забоя приводит к образованию в этом месте за- стойной эоны — зоны скопления шлама. Такими наиболее зашламленными зонами, как правило, являются центр и периферия забоя (у стенки скважины) в свободном от гидромониторной насадки проеме. В предлагаемой системе промывки долота величины скоростей потоков промывочной жидкости в указанных зонах зависят от соотношения геометрических параметров центральной втулки и боковых гидромониторных насадок.

На фиг. 4 показан график изменения скорости поперечного потока промывочной жидкости на периферии забоя у стенки скважины в проеме без боковой насадки (кривая 1) и в центре забоя (кривая 2) в зависимости от различного соотношения геометрических параметров промывочных узлов долота. Зависимость представлена в безразмерных величинах, где V„„ скорость потока . промывочной жидкости в данной точке; Ч вЂ” скорость истечения промывочной жидкости иэ насадки долота.

На фиг. 5 приведен аналогичный график зависимости указанных параметров îr соотношения суммарной площади радиальных каналов центральной втулки и ее выходного от270284 4

t5

55 верстия. Оптимальными выбирались геометрические прааметры промывочных узлов долота, соответствующие максимальной скорости потока промывочной жидкости как в центре забоя, так и на его периферии в исследуемом проеме. Такими для графика, показанного на фиг. 4, является эона (1,3 — 1,5)KFr /XFÄ +Fö а для грабив ка на фиг. 5 — (3,5-4) XFр„/F«, На фиг. 6 представлен сравнительный график, показывающий изменение скорости движения поперечных потоков промывочной жидкости по радиусу забоя скважины (от центра забоя — точка 0 до его периферии — точка d/2) в долоте с системой промывки, выбранной за прототип (кривая I), и в долоте с предлагаемой схемой промывки (кривая 2). При этом в обоих случаях суммарный расход жидкости и скорость ее истечения из насадок долота были одинаковыми. Стрелкой показано направление течения промывочной жидкости по забою. Из графика видна, что при равных условиях предлагаемая схема промывки долота обеспечивает более высокую скорость поперечных потоков по забою скважины, что положительно сказывается на качест— ве его очистки и выносе отбуренного шлама в затрубное пространство. формулаизобретения

Буровое трехшарошечное долото, содержащее корпус с боковыми гидромониторными насадками, шарошки, установленные на цапфах лап посредством подшипников, и центральную промывочную втулку с конусом, центральным выходным отверстием и двумя радиальными каналами, один из которых ориентирован в межшарошечное пространство, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения эффективности очистки забоя и вооружения шарошек долота, радиальные каналы центральной втулки размещены на ее конусе и сообщаются с ее центральным выходным отверстием, причем второй радиальный канал центральной промывочной втулки выполнен вдвое меньшего сечения по отношению к первому и ориентирован диаметрально противоположно ему на поверхность шарошки, а суммарная площадь XF выходных отверстий боковых гидромо1270284

XF

3,5-4.

Fg ото, В ниторных насадок, площадь Гц,, центрального выходного отверстия втулки и суммарная площадь EF>„ радиальных каналов связаны следующими соотношениями.

1,3-1,5; Ft. Р. +Fq отв.

1270284

Verger

Veer.

Е/губ

Г,„р iF„ Ð, аз

at

7 1

Составитель С.Денисова

Редактор С.Лисина Техред М.Ходанич

Корректор Т, Колб

Заказ 6211/27 Тираж 548 Лодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.. Ужгород, ул. Проектная, 4