Буровое долото

 

Использование: бурение скважин с продувкой воздухом. Сущность изобретения: долото содержит корпус с породоразрушающими элементами, обойму с внутренней кольцевой проточкой и вихревыми трубками . Проточка сообщается с центральным продувочным каналом для отвода горячего воздуха. В боковых каналах установлены насадки . Оси насадок направлены к режущим кромкам породоразрушащих элементов. Количество боковых каналов с насадками равно количеству породоразрушающих элементов, Отношение диаметра сопел насадок к расстоянию между соплом и режущей кромкой находится в пределах 0,17-0,20. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИЛЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК оПз Е 21 В 10/60

ГОСУДЛРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;.! (ПАТЕ НТУ (21) 4899419/03 (22) 21 11.90 (46) 15.11.92. Бюл. М 42 (71) Иркутский политехнический институт (72) Н.Н.Страбыкин и Г.M.Ñèíèöèí (73) Иркутский политехнический институт (56) Авторское свидетельство СССР

N 885533, кл. Е 21 В 10/60, 1981. (54) БУРОВОЕ ДОЛОТО (57) Использование: бурение скважин с продувкой воздухом. Сущность изобретения: долото содержит корпус с породоразрушаИзобретение относится к буровой технике, а именно к буровым долотам.

Одним из направлений совершенствования техники и технологи и бурения скважин в многолетнемерзлых породах является создание буровых долот, имеющих повышенную стойкость, увеличенную скорость проходки и предотвращающих изменение агрегатного состояния мерзлой породы на забое и вследствие этого нарушения очистки скважины от продуктов разрушения при бурении взрывных, разведочных скважин и скважин специального назначения в горнодобывающей, геологоразведочной и строительной отраслях промышленности.

Известно буровое шарошечное долото, принятое за прототип, содержащее корпус, лапы с шарошками, центральный продувочный канал, каналы для подвода охлаждающего агента к опорам шарошек и вихревые трубки.

Недостатком такого долота является отсутствие подачи охлажденного агента к породоразрушающим элементам и забою скважины, что приводит к уменьшению Ы,, 1776285 АЗ ющими элементами, обойму с внутренней кольцевой проточкой и вихревыми трубками. Проточка сообщается с центральным продувочным каналом для отвода горячего воздуха. В боковых каналах установлены насадки, Оси насадок направлены к режущим кромкам породоразрушащих элементов, Количество боковых каналов с насадками равно количеству породоразрушающих элементов, Отношение диаметра сопел насадок к расстоянию между соплом и режущей кромкой находится в пределах 0,17 — 0,20, 2 ил, стойкости породоразрушающих элементов, оттаиванию частиц буровой мелочи и снижению эффективности их отрыва от забоя при продувке скважины, а следовательно ухудшению очистки забойной зоны от продуктов разрушения.

Целью настоящего изобретения является повышение скорости бурения и работоспособности долота за счет эффективности охлаждения режущих кромок породоразрушающих элементов и очистки призабойной зоны скважины от буровой мелочи, Указанная цель достигается тем, что буровое долото, включает корпус с породоразрушающими элементами, обойму с внутренней кольцевой проточкой, центральный продувочный канал и боковые каналы с насадками для подвода охлаждающего агента и вихревые трубки, причем внутренняя кольцевая проточка обоймы сообщается с центральным продувочным каналом для отвода от него горячего воздуха, а оси боко- вых продувочных каналов направлены к режущим кромкам породоразрушающих элементов, количество боковых каналов с

1776285

55 насадками соответствует количеству породоразрушающих элементов и отношение диаметра сопел насадок к расстоянию между соплами насадок к режущим кромкам находится в пределах 0,17 — 0,20.

Новым в буровом долоте является то, что оси боковых продувочных каналов направлены к режущим кромкам породоразрушающих элементов, количество резцов соответствует количеству боковых иродувочных каналов с насадками, а также соотношение диаметра сопла насадки, из которой падается охлажденный продувочный агент, поступающий из вихревых трубок по наклонным каналам в корпусе долота, с расстоянием между соплом насадки и забоем скважины составляет 0,17 — 0,2.

В процессе бурения продувочный поток воздуха от компрессорной установки подается в буровой став и далее к центральному продувочному каналу долота на продувку скважины. Часть воздуха поступает в вихревые трубки через сопловые вводы, В трубках происходит. разделение воздуха на холодный и горячий потоки. Холодный поток через боковые наклонные каналы поступает к породоразрушающим элементам и обдувает их режущие кромки, не допуская их перегрева и оттаивания буровой мелочи.

При этом оси боковых наклонных продувочных каналов направлены к режущим кромкам породоразрушающих органов, а отношение диаметра (Д) сопла насадки, установленной в боковые продувочные каналы корпуса, к расстоянию (L) между насадками и забоем скважины, равное 0,17—

0,20, обеспечивает необходимый подпор охлаждающего агента для эффективного охлаждения режущих кромок, отрыва продуктов разрушения с забоя и предотвращения их растепления, Это позволяет достигать максимальных значений механической скорости бурения.

Через вихревые трубки в соответствии с соотношением площадей суммарного их сечения и сечения центрального продувочного канала проходит около 25 общего расхода продувочного агента. Поэтому количество теплоты, выделяемое вихревыми трубками и поступающее в общий продувочный поток, подаваемый через центральный продувочный канал долота невелико, что не позволяет значительно изменить температуру основной массы продувочного воздуха, С другой стороны, 257, общего расхода продувочного потока, будучи охлажденным вихревыми трубками, поступает через боковые каналы в корпусе долота и подается к режущим кромкам породоразрушающих элементов, что позволяет охлаждать их, а следовательно, и повысить работоспособность, Кроме того, в результате подачи охлажденного агента на контакт породоразрушающих элементов с забоем скважины предотвращаются растеплен ив продуктов разрушения и нарушения режима очистки скважины при бурении мерзлых пород. Данное явление будет явно проявляться даже, если центральные породоразрушающие элементы окажутся менее эффективно обдуваемыми охлажденным потоком, Необходимо иметь также ввиду тот факт, что центральная часть забоя скважины резцами не разрушается, так как в центре скважины линейная скорость резания равна нулю. Поэтому первые внутренние породоразрушающие элементы отнесены от центра и, следовательно, продувочный поток, поступающий через центральный продувочный канал, не поступает непосредственно к их режущим кромкам, На фиг. 1 изображено буровое долото; на фиг. 2 — сечение А — Б —  — Г на фиг. 1.

Буровое долото содержит конический резьбовой ниппель 1 для соединения с буровой штангой бурового става и корпус 2, в гнездах которого. размещены породоразрушающие элементы 3. В корпусе долота имеется центральный продувочный канал 4 для подвода основной части продувочного потока, поступающего от компрессорной установки станка, боковые каналы 5 с насадками б для подвода охлаждающего агента на контакт режущих кромок породоразрушающих элементов с забоем, Внутрь ниппеля долота на резьбе ввернута обойма 7, в отверстиях которой закреплены вихревые трубки 8 с сопловыми вводами 9 и трубчатыми диафрагмами 10. Обойма имеет внутреннюю кольцевую проточку 11.

Долото работает следующим образом.

При бурении сжатый воздух от компрессорной установки по буровому ставу и центральному продувочному каналу 4 долота подается на забой для продувки скважины.

Часть воздуха поступает в вихревые трубки

8 через сопловые вводы 9. В трубках происходит разделение воздуха на холодный и горячий потоки. Холодный поток через трубчатые диафрагмы 10, кольцевую проточку 12, образованную между внутренней расточкой корпуса 2 и торцом обоймы 7, и боковые каналы 5 с насадками 6 подается на контакт режущих кромок породоразрушающих элементов 3 ; Горячий воздух через внутреннюю кольцевую проточку 11 обоймы 7 отводится в центральный продувочный канал 4. Во внутренней кольцевой проточке происходит развихрение горячето воздуха. Отсос его из вихревых трубок обес1776285 печивается за счет эжекции, создаваемой центральным конусным отверстием обоймы. Степень охлаждения воздуха, подаваемого к режущим кромкам породоразрушающих элементов, регулируется за 5 счет изменения положения вихревых трубок относительна внутренней кольцевой проточки.

Применение бурового долота позволяет при бурении многолетнемерзлых глиносо- 10 держащих пород повышенной влажности повысить скорость бурения на 25% и увеличить стойкость долота в 4 раза.

Формула изобретения 15

Буровое долото, включающее корпус с породоразрушающими элементами, обойму с внутренней кольцевой проточкой, центральный продувочный канал и боковые каналы с насадками для подвода охлаждающего агента, вихревые трубки, при этом внутренняя кольцевая проточка обоймы сообщается с центральным продувочным каналом для отвода от него горячего воздуха, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости бурения и работоспособности долота за счет эффективности охлаждения режущих кромок породоразрушающих элементов и очистки призабойной эоны скважины от буровой мелочи, оси боковых продувочных каналов направлены к режущим кромкам породораэрушающих элементов, при этом количество боковых каналов с насадками соответствует количеству породоразрушающих элементов, а отношение диаметра сопл насадок к расстоянию между соплами и режущими кромками находится в пределах 0,17 — 0,20.

1776285

Д-Б-В-Г

Составитель Н. Страбыкин

Техред M.Ìîðãåíòàë, Корректор А. Долинич

Редактор Т; Иванова

Заказ 4047 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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