Буровое долото

 

Использование: бурение скважины на нефть и газ. Сущность изобретения: долото содержит корпус с рабочей головкой, центральным и боковыми промывочными каналами . В центральном канале размещена породоразрушающая втулка с продольным отверстием. Долото армировано сменными резцами дугообразной формы с алмазосодержащим слоем на рабочем торце и хвостовиками, зафиксированными винтами в пазах. При бурении с отбором керна втулка снимается. При бурении сплошным забоем втулка устанавливается. Сменные резцы по мере износа заменяются новыми. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Е 21 В 10/62

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ > (лЭ

1 (21) 4947960/03 (22) 24.06.91 (46) 23.01.93. Бюл. N 3 (71) Сургутское отделение Западно-Сибирского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института технологии глубокого разведочного бурения (72) Г.К.Ешимов (73) Сургутское отделение Западно-Сибирского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института технологии глубокого разведочного бурения (56) Авторское свидетельство СССР

N 791890, кл. Е 21 В 10/02, 1977.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту для бурения глубоких скважин, Известны буровые долота, содержащие корпус со вставными закрепляемыми с помощью штифтов сменными резцами, размещаемыми в сквозных отверстиях.

Известно также буровое долото, содержащее корпус с центральным и боковыми промывочными каналами и рабочую головку с выпуклой поверхностью, характеризующейся определенной кривой, огибающей профиль, и резцами, установленными в пазах рабочей головки корпуса по винтовой линии.

Недостатками известного устройства являются низкая технологичность изготовления и сложность конструкции, обусловленные необходимостью высверливания отверстий в пазах для размещения резцов, „„ 4 „„1790659 А3 (54) БУРОВОЕ ДОЛОТО (57) Использование: бурение скважины на нефть и газ. Сущность изобретения: долото содержит корпус с рабочей головкой, центральным и боковыми промывочными каналами. В центральном канале размещена породоразрушающая втулка с продольным отверстием. Долото армировано сменными резцами дугообразной формы с алмазосодержащим слоем на рабочем торце и хвостовиками, зафиксированными винтами в пазах. При бурении с отбором керна втулка снимается. При бурении сплошным забоем втулка устанавливается. Сменные резцы по мере износа заменяются новыми. 7 ил, невозможностью оперативной замены изношенных резцов, невозможностью использования долота как для бурения с сплошным забоем, так и для бурения коль- 0 цевым забоем с целью получения столбика,() керна. lo

Целью изобретения является повыше- у ние технологичности изготовления и упро- щения конструкции, Это достигается благодаря надежному закреплению вставных резцов в торце долота, их рациональному размещению на поверхность торца и уменьшению количества дополнительных крепежных деталей.

Предложенное устройство представляет собой универсальную легкотрансформирующую конструкцию для бурения скважин кольцевым и сплошным забоем.

Поставленная цель достигается тем, что известное буровое долото, содержащее корпус с центральным и боковыми промывоч1790659 ными каналами и рабочую головку с выпуклой поверхностью, характеризующейся кривой, огибающей профиль, и резцами, установленными в пазах рабочей головки корпуса по винтовой линии, снабжено перекрывающей центральный канал породоразрушающей втулкой с продольным отверстием и вогнутой сферической поверхностью, кромки которой совмещены с кромками рабочей головки, а резцы выполнены в виде дугообразных секторов с хвостовиками и радиальными отверстиями в них и алмазосодержащим слоем на рабочем торце, размещенном параллельно поверхностям втулки и головки, причем пазы и отверстия выполнены общими для втулки и головки.

Снабжение долота перекрывающей центральный канал породоразрушающей втулкой с продольным отверстием и вогнутой сферической поверхностью, кромки которой совмещены с кромками рабочей головки, позволяет создать долото с поверхностью, имеющей одинаковый износ в любой своей точке, надежно отцентрированное в скважине и при необходимости быстро трансформируемое в колонковое долото путем съема втулки.

Выполнение резцов в виде дугообразных секторов с хвостовиками и радиальными отверстиями в них и алмазосодержащим слоем на рабочем торце, размещенном параллельно поверхностям втулки и головки, причем пазы и отверстия выполнены общими для втулки и головки, обеспечивает надежное соединение втулки с головкой без привлечения дополнительных крепежных деталей, что способствует упрощению конструкции, Таким образом, указанная совокупность признаков обеспечивает достижение поставленной цели, На фиг.1 изображено предлагаемое буровое долото, вид снизу; на фиг,2 — сечение

А — А на фиг,1; на фиг.3 — фрагмент вида снизу с нанесением логарифмических спиралей; на фиг.4 — вид Б на фиг.3; на фиг.5 — вид.

В на фиг.1; на фиг.б — схема размещения в выемке; на фиг.7 — схема наклона резца в зависимости от опорной поверхности.

Буровое долото содержит корпус 1 с рабочей головкой 2 с центральным каналом и боковыми промывочными каналами 3 в ней.

Выпуклая поверхность торца рабочей головки имеет в сечении форму дуги, профиль которой характеризуется определенной кривой, например, вида у = х + а. Перпен2 дикулярно поверхность торца в рабочей головке 2 выфрезерованы дугообразные пазы

4, размещенные вдоль кривых, так называемых логарифмических спиралей, определя5

55 емых в полярных координатах зависимостью Р = Poe " начальная точка которых совмещена с центральной осью долота, и направленных в сторону, противоположную вращению долота при бурении, В пазах 4 размещены дугообразные вставные резцы 5 в виде секторов с алмазосодержащим слоем

6 на рабочем торце и упругие прокладки 7, контактирующие с хвостовиками резцов 5 и стенками пазов 4, B качестве вставных резцов можно использовать дугообразные сектора алмазных коронок, распиленных вдоль образующих в районе промывочных каналов. В хвостовиках резцов 5, прокладках 7 и теле рабочей головки 2 просверлены отверстия, причем в теле головки 2 и прокладках

7 — резьбовые, посредством которых и винтов 8 резцы 5 закреплены в рабочей головке 2. В центральном канале корпуса 1 размещена породоразрушающая втулка 9 центральным 10 и боковыми промывочными отверстиями 11 в ней, Втулка 9 имеет вогнутую поверхность рабочего торца и удерживается от осевого перемещения в корпусе 1 торцом бурильных труб, с которыми свинчивается долото при спуске на забой. Во втулке 9 выполнены пазы 4, общие с рабочей головкой 2, и отверстия для винтов 8, соединяющих резцы 5 с втулкой 9 и головкой 2.

Отверстие 10 выполнено асимметрично относительно центральной оси долота, а резцы 5 во втулке 9 располагаются на тех же логарифмических кривых, что и на головке 2.

Соединительные винты 8 и хвостовики резцов 5, размещенные в пазах 4 втулки 9 и головки 2, удерживают втулку 9 от проворачивания вокруг оси относительно корпуса 1 и головки 2. Участки резцов 5 с алмазосодержащим слоем размещены параллельно поверхностям втулки 9 и головки 2. Для этого пазы 4 наклоняют; если резцы 5 расположены на вогнутой поверхности втулки 9, так, чтобы хвостовик был повернут в сторону вогнутой поверхности сектора, а если резцы

5 расположены на выпуклой поверхности головки 2, так, чтобы хвостовик был повернут в сторону выпуклой поверхности сектора (фиг,7), Упругие прокладки могут быть изготовлены, например, из пружинной стали с радиусом дуги большим или меньшим, чем радиуС дуги сектора вставного резца.

Буровое долото работает следующим образом.

Перед бурением осматривают алмазосодержащий слой 6 каждого вставного резца 5 и при необходимости заменяют изношенные резцы 5, вывинчивая винты 8, извлекая их и вставляя новые, и свинчивают долото с буровым снарядом, При бурении резцы 5, расположенные по спиральным ли1790659 ниям, способствуют улучшению условий разрушения горных пород, наиболее эффективно воздействуют на забой и формируют его сферическую поверхность. При этом резцы 5 испытывают только тангенциальные нагрузки, что обеспечивает их длительную стойкость, и кроме того, резцы 5 работают как лопасти, выносящие шлам изпод торца долота. При проходке перемежающихся по твердости или трещиноватых горных пород резцы 5 могут совершать колебания вдоль оси винта 8 и в пределах упругости хвостовиков — вокруг нее. При этом предотвращаются сколы алмазосодержащего слоя 6, Хвостовики резцов 5, располагаемые в пазах 4, выполненных во втулке 9 и головке 2, обеспечивают надежное соединение втулки 9 с корпусом 1 долота. Этому же способствуют и винты 8, соединяющие по три резца 5 с телом втулки

Формула изобретения

Буровое долото, содержащее корпус с центральным и боковыми промывочными каналами и рабочую головку с выпуклой поверхностью, характеризующейся кривой, огибающей профиль, и резцами, установленными в пазах рабочей головки корпуса повинтовойлинии,отл и чаю щееся тем, что, с целью повышения технологичности изготовления и упрощения конструкции, оно снабжено перекрывающей централь9 и головки 2, Упругие прокладки 7, выполненные с резьбовыми отверстиями, предотвращают саморазвинчивание винтов 8 в процессе бурения. Буровой раствор поступает к забою через отверстия 10 и 11 и каналы 3 и обеспечивает совместно с резцами 5 вынос шлама из-под торца долота, охлаждение резцов 5 и снижение прочности пород, слагающих забой, При необхо10 димости бурения скважины кольцевым забоем, например, с целью отбора керна, втулку 9 извлекают из корпуса 1, предварительно отвинтив винты 8 и вынув. резцы

5 из совместных с втулкой пазов 4 в головке 2. Полученное таким образом колонковое долото свинчивают с колонковым снарядом.

После извлечения снаряда из скважины, осмотра и замены резцов 5 цикл бурения повторяют. ный канал породоразрушающей втулкой с

25 продольным отверстием и вогнутой сферической поверхностью, кромки которой совмещены с кромками рабочей головки, а резцы выполнены в виде дугообразных секторов с хвостовиками и радиальными

30 отверстиями в них и алмазосодержащим слоем на рабочем торце, размещенном параллельно поверхностям втулки и головки, причем пазы и отверстия выполнены общими для втулки и головки.

35 ф

1790659

1790659

Редактор О,Стенина

Заказ 369 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

/ l

Составитель В.Ешимова

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор А. Обручар