Буровое долото

 

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться для бурения скважин лопастными долотами с промывкой. Технический результат - повышение работоспособности долота. Буровое долото содержит корпус, лопасти с опорной поверхностью 3, на которой впереди каждого режущего элемента 4 по ходу вращения долота расположены износостойкие клиновые вставки с малым углом резания, а сзади режущего элемента 4 наклонно гидромониторные насадки 7. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения скважин лопастными долотами с промывкой.

Известно буровое долото, содержащее корпус, лопасти с опорной поверхностью, армированной износостойкими режущими элементами с поликристаллическими вставками, и гидромониторные насадки [1] .

Недостатком его является низкая эффективность работы из-за отсутствия предварительного разрушения породы и значительного нагрева материала режущих элементов.

Наиболее близким к предлагаемому является буровое долото, содержащее корпус, лопасти с опорной поверхностью, армированной износостойкими режущими элементами, клиновые вставки с передним углом, равным 90^о, установленные на опорной поверхности впереди режущих элементов, и гидромониторные насадки.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность работы за счет перегрева материала режущих элементов и повышения энергоемкости процесса разрушения, т. к. предварительное разрушение породы происходит только под действием вращающего момента.

Предлагаемое изобретение позволит повысить эффективность работы за счет эффективного отвода тепла от места его выделения - контакта режущего элемента с породой - направленным скоростным потоком промывочной жидкости, осуществляющим гидравлическое расклинивание микротрещин в момент их образования. Кроме того, оно позволит снизить энергоемкость процесса, т. к. предварительное разрушение породы клиновыми вставками с отрицательным передним углом осуществляется в основном за счет осевой нагрузки.

Указанный результат достигается тем, что в отличие от известного бурового долота, содержащего корпус, лопасти с опорной поверхностью, армированной износостойкими режущими элементами, клиновые вставки, установленные на опорной поверхности впереди режущих элементов и гидромониторные насадки, клиновые вставки выполнены с отрицательным передним углом и расположены ступенчато относительно режущих элементов, а гидромониторные насадки расположены сзади режущих элементов наклонно в их сторону.

На фиг. 1 изображено предлагаемое буровое долото; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1.

Буровое долото содержит корпус 1, лопасти 2 с опорной поверхностью 3, на которой установлены предварительно отформованные поликристаллические режущие элементы 4 с отрицательным передним углом 50-70^о. Впереди режущих элементов 4 на опорной поверхности 3 установлены износостойкие клиновые вставки 5 с отрицательным передним углом 5-20^о. Передние углы выбираются в зависимости от прочности породы. Клиновые вставки 5 расположены ступенчато относительно режущих элементов 4. Сзади режущих элементов 4 в корпусе 1 выполнены промывочные отверстия 6, снабженные гидромониторными насадками 7, оси отверстий которых наклонены к оси вращения долота под углом 50-70^о. Угол наклона оси насадки и расстояние от плоскости ее выходного отверстия до точки пересечения осью отверстия плоскости забоя определяется в каждом конкретном случае так, чтобы скоростной поток жидкости был направлен в зону контакта режущего элемента с забоем. Например, при бурении роторным способом твердых пород долотом диаметром 215, 9 мм расход промывочной жидкости составит 40 л/сек. Передний угол режущих элементов выбирается равным 50^о, а передний угол клиновой вставки -5^о, угол наклона насадок относительно оси вращения долота составит 45^о, а при отверстии насадки диаметром 8 мм и скорости истечения струи в 120 м/с расстояние Н равно 25 мм. Количество и расположение режущих элементов 4 на лопастях 2 выбирается из расчета полного перекрытия корпуса вращения долота. Боковая калибрующая ствол скважины поверхность лопастей армирована твердосплавными вставками 8. Все поверхности долота, не соприкасающиеся с поверхностью забоя и стенками скважины, покрыты эрозионно-стойким сплавом, опорная поверхность 3 армирована твердосплавными пластинами.

Долото работает следующим образом. Вращение от бурильной колонны передается на корпус 1 долота и лопасти 2. Под воздействием осевой нагрузки от веса разгруженной на забой части бурильной колонны клиновые вставки 5 врезаются в забой и при вращении долота образуют на забое кольцевые полосы предварительного разрушения. Режущие элементы 4 врезаются в забой на большую глубину и довершают разрушение, начатое клиновыми вставками 5. Промывочная жидкость, истекающая из гидромониторных насадок 7, скоростным, сконцентрированным потоком направляется сзади режущих элементов 4 в зону контакта последних с горной породой, создавая эффект дополнительного гидравлического расклинивания трещин, образованных в породе режущими элементами 4, и тем самым облегчая дальнейшее разрушение горной породы. Одновременно с этим поток жидкости смывает заднюю обнаженную поверхность режущих элементов 4, создавая интенсивный отвод тепла от них, и очищает забой от шлама в направлении вращения долота и далее вверх с восходящим потоком промывочной жидкости через зазоры между лопастями 2.

Формула изобретения

БУРОВОЕ ДОЛОТО, содержащее корпус, лопасти с опорной поверхностью, армированной износостойкими режущими элементами, клиновые вставки, установленные на опорной поверхности впереди режущих элементов, и гидромониторные насадки, отличающееся тем, что клиновые вставки выполнены с отрицательным передним углом и расположены ступенчато относительно режущих элементов, а гидромониторные насадки расположены сзади режущих элементов наклонно в их сторону.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3