Долото для вращательного бурения

 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту и позволяет повысить скорость бурения мерзлых грунтов и исключить их размораживание за счет улучшения транспортировки керна. Долото (Д) содержит корпус 1 и шнеки 3 и 4, оснащенные породоразрушающими элементами 6 и 7 соответственно. В корпусе 1 выполнена керноприемная полость 2 и боковое окно 8. В полости 2 размещен керноломатель 9, рабочая поверхность 10 которого наклонена к оси Д и имеет угловое смещение относительно плоскости окна 8 в направлении вращения Д. Керноломатель 9 установлен с возможностью изменения величины углового смещения. Керноломатель 9 может быть оснащен твердосплавной пластиной 13, выступающей над поверхностью 10. Отношение диаметра полости 2 к диаметру Д находится в пределах от 0,3 до 0,5. В процессе бурения керн входит в полость 2 и при контакте с поверхностью 10 скалывается в сторону окна 8. Благодаря наличию углового смещения поверхности 10, обломки керна при вращении Д точно попадает в окно, чем исключается дополнительное разрушение и затирание керна задней по ходу вращения Д стенкой окна 8. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

сОюз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ fHHT СССР (21) 4384344/23-03 (22) 2!.12,87 (46) 23.04,90, Бюл. У l5 (71) Институт сверхтвердых материалов АН УССР и Трест "Мегионэлектросетьстрой" (72) В,Г,Красник, И.А.Свешников, Ю.А,Кособродов, Л.Н; Вировец, В,В.Коршунов и П,И.Ткаченко (53) 622.233.051.7(088.8) (56) Патент США Ф 2514586,кл,175-333, опублик. 1950.

Патент США У 4258808,кл,175-394, опублик, 1981. (54) ДОЛОТО ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к породоразрушающему инструменту и позволяет

„.Я0„„1559096 A 1 (5I) 5 Е 21 В 10/44.2 повысить скорость бурения мерзлых

1 . грунтов и исключить их разморажива ние за счет улучшения транспортиров-ки керна. Долото (Д ) содержит корпус 1 и шнеки 3 и 4, оснащенные породоразрушающими элементами 6 и 7, соответственно. В корпусе 1 выполнены керноприемная полость 2 и боковое окно 8, В полости 2 размещен керноломатель 9, рабочая поверхность 10 которого направлена к оси Д и имеет угловое смещение относительно плоскости окна 8 в направлении вращения Д. Керноломатель 9 установлен с возможностью изменения величины углового смещения, Керноломатель 9 может быть оснащен твердосплавной пластиной 13, выступающей над поверх1559096 ностью 10. Отношение диаметра полости 2 к диаметру Д находится в пределах от 0,3 до 0,5, В процессе бурения керн входит в полость 2 и при контакте с поверхностью 10 скалывается в сторону окна 8. Благодаря наличию углового смещения поверхносИзобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к долотам для вращательного бурения 15 преимущественно мерзлых грунтов.

Целью изобретения является повышение скорости бурения мерзлых грунтов и исключение их размораживания за счет улучшения транспортировки керна, На фиг.l изображено долото для вращательного бурения, общий вид; на фиг,2 — часть корпуса долота с боковым окном и керноломателем; на 25 фиг,3 - то же, но с керноломателем, оснащенным твердосплавной пластиной; на фиг.4 — сечение А-А на фиг.2.

Долото содержит корпус 1 с керноприемной полостью 2 и закрепленные 30 на корпусе шнеки 3 и 4. Корпус и шнеки снабжены втулками (приливами) 5, в которых установлены сменные породоразрушающие элементы 6 и 7 сооТВеТсТВеННо В корпусе 1 между шнеками 3 и,4 выполнено боковое окно 8, сообщающее керноприемную полость 2 с межшнековым пространством.

В керновой полости 2 напротив верхней части бокового окна 8 размещен 40 керноломатель 9, рабочая поверхность 10 которого наклонена к оси долота и имеет угловое смещение относительно плоскости указанного окна в направлении вращения долота. Керно- 45 ломатель 9 установлен с возможностью изменения величины углового смеще- ния а(, для чего он соединен с корпусом .1 посредством резьбы II, а между корпусом и керноломателем имеются ре- 50 гулировочные прокладки 12.

Керноломатель 9 может быть оснащен твердосплавиой пластиной 13, выступающей над его рабочей поверхно55 стью 10. В этом случае отношение диаметра керноприемной полости 2 к диаметру долота должно находиться в пределах 0,3-0,5. Для соединения долота ти 10 обломки керна при вращении Д точно попадают в окно, чем исключается дополнительное разрушение и затирание керна задней по ходу вращения Д стенкой окна 8, l з.п.ф-лы, 4 ил. с колонной шнековых штанг (не показана) служит хвостовик 14, Долото работает следующим образом.

Перед началом бурения керноломатель 9 с помощью прокладок 12 устанавливается в корпусе 1 с требуемым угловым смещением 4 . Подготовленное таким образом долото соединяется посредством хвостовика 14 с колонкой шнековых штанг, на него передаются осевая нагрузка и крутящий момент для осуществления процесса бурения.

Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 6 и 7 долота внедряются в мерзлый грунт и разрушают его, При этом установленные на корпусе элементы 6 разрушают центральный участок забоя и образуют керн, а установленные на шнеках элементы 7 разрушают средний и периферийные участки забоя и образуют ствол скважины, По мере углубления скважины керн входит в керноприемную полость 2 корпуса 1 до вступления в контакт с наклонной рабочей поверхностью 10 керноломателя 9, При контакте с такой поверхностью керн начинает скользить вдоль нее и скалывается в направлении бокового окча 8. Поскольку эта поверхность имеет угловое смещение a( относительно плоскости бокового окна, то скол и перемещение обломившегося керна в сторону бокового окна происходит под тем же углом к его плоскости, Так как долото вращается с частотой < у, то за время перемещения обломков керна к боковому окну 8 последнее успевает повернуться на тот же угол o((величина углового смещения рабочей поверхности керноломателя в каждом конкретном случае выбирается, исходя из заданной частоты вращения долота), кусочки керна .точно попадают в боковое окно, а иэ него - на шнеки, по которым они вместе с остальными продуктами разру!

5 щения мерзлого грунта транспортируются на поверхность, Если диаметр керна составляет

0,3-0,5 диаметра долота, то используется керноломатель, оснащенный твердосплавной пластиной, выступающей над его рабочей поверхностью, В этом случае образующийся керн предварительно разрушается этой пластиной на крупные части, которые затем выпадают из бокового окна на шнеки по описанной схеме.

В результате улучшаются условия транспортировки разрушенного мерзлого грунта за счет исключения разрушения и затирание керна задней по ходу вращения долота стенкой бокового окна корпуса, Все это повышает скорость и снижает энергоемкость бурения, а также тормозит процесс размораживания керна, Формула изобретения

1, Долото для вращательного бурения, содержащее корпус с керноприем"

5909á 6 ной полостью, закрепленные на корпусе шнеки, породоразрушающие элементы, выполненное в корпусе между шнеками боковое окно и размещенный в керноприемной полости напротив верхней части окна керноломатель, рабочая поверхность которого наклонена к оси долота, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости бурения мерзлых грунтов и исключения их размораживания за счет улучшения транспортировки керна, рабочая поверхность керноломателя имеет угловое смещение относительно плоскости бокового окна корпуса в направлении вращения долота, причем керноломатель установлен с возможностью изменения величины этого углового смещения.

20 2. Долото по п.1, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что керноломатель оснащен твердосплавной пластиной; выступающей над его рабочей поверхностью, при этом отношение диаметра

25 керноприемной полости керпуса к диаметру долота изменяется от 0,3 до 0,5.

1559096

Редактор А.Мотыль

Заказ 826

Тираж 478

Подписное

ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР!

33035, Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фиа3

Составитель В,Якимов

Техред М.Дидык Корректор Т.Палий