Насадка гидромониторного долота

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для промывки бурового долота. Обеспечивает повышение производительности бурения и снижение себестоимости бурения. Насадка гидромониторного долота выполнена в виде конфузора с прямолинейным участком канала. Диаметр насадки d₀ выбирается в зависимости от плотности промывочной жидкости, подачи бурового насоса, коэффициента сопротивления насадки, степени раскрытия насадки, коэффициента расхода подводящих каналов, коэффициента расхода насадки, числа насадок в долоте, давления, создаваемого буровым насосом, а длина прямолинейного участка насадки определяется по формуле ℓ=Kd₀, где ℓ - длина прямолинейного участка канала; К - опытный коэффициент (K=0,51÷0,53). Износостойкость материала рабочей части насадки выше, чем износостойкость материала ее остальной части. 1 ил.

 

Техническое решение относится к горной промышленности и предназначено для промывки бурового долота.

Известна насадка гидромониторного долота, выполненная в виде конфузора (см. авторское свидетельство СССР, М. кл. Е21В №1609937). Недостатком этой насадки является то, что в ней отсутствует четко выраженный прямолинейный участок канала насадки, а диаметр насадки выбран нерациональным, что снижает гидромониторный эффект и эффективность разрушения породы и выноса шлама с забоя.

Наиболее близким аналогом является насадка гидромониторного долота в виде конфузора с прямолинейным участком канала (см. Маковей Н. Гидравлика бурения. Пер. с рум. - М.: Недра, 1986 - 536 с.).

Недостатком этой насадки является отсутствие рационального выбора диаметра насадки и длины прямолинейного участка канала насадки.

Техническое решение направлено на повышение гидромониторного эффекта и эффективности разрушения породы и выноса шлама с забоя путем рационального выбора диаметра насадки долота и длины прямолинейного участка канала насадки.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в насадке гидромониторного долота в виде конфузора с прямолинейным участком канала диаметр насадки определяется по зависимости

где d_o - диаметр насадки долота;

ρ_ж - плотность промывочной жидкости;

Q - подача бурового насоса;

е_о - коэффициент сопротивления насадки (е_о=1,1-1,4);

m - степень раскрытия насадки (m=0,30-0,55);

µ_K - коэффициент расхода подводящих каналов (µ_K=0,85-0,90);

µ_o - коэффициент расхода насадки (µ_o=0,85-0,95);

Z - число насадок в долоте;

P_δ - давление, создаваемое буровым насосом,

а длина прямолинейного участка канала определяется по формуле

ℓ=кd_o,

где ℓ - длина прямолинейного участка канала;

d_о - диаметр насадки долота;

к - опытный коэффициент (к=0,51-0,53),

при этом износостойкость материала рабочей части насадки выше, чем износостойкость материала ее остальной части.

Вследствие того, что зависимость для определения диаметра насадки имеет вид

,

где d_o - диаметр насадки долота;

ρ_ж - плотность промывочной жидкости;

Q - подача бурового насоса;

е_о - коэффициент сопротивления насадки (е_о=1,1-1,4);

m - степень раскрытия насадки (m=0,30-0,55);

µ_K - коэффициент расхода подводящих каналов (µ_K=0,85-0,90);

µ_o- коэффициент расхода насадки (µ_o=0,85-0,95);

Z - число насадок в долоте;

P_δ - давление, создаваемое буровым насосом.

Возникает возможность выбрать рациональное значение диаметра насадки в зависимости от подачи бурового насоса и давления, развиваемого им.

Благодаря тому, что длина прямолинейного участка канала определяется по формуле ℓ=кd_o,

где ℓ - длина прямолинейного участка канала;

d_o - диаметр насадки долота;

к - опытный коэффициент (к=0,51-0,53),

в процессе бурения при прохождении промывочной жидкости по прямолинейному участку канала насадки формируется компактная струя жидкости, которая при истечении из насадки эффективно разрушает горную породу. Это способствует повышению механической скорости бурения.

При значении коэффициента к, равного 0,51-0,53, формируется максимальный коэффициент расхода насадки, что способствует повышению скорости истечения жидкости из насадки и механической скорости бурения.

При значении коэффициента к менее 0,51 повышение скорости истечения жидкости не происходит, а при его значении более 0,53 наблюдается повышенный износ насадки.

Благодаря тому, что износостойкость материала рабочей части насадки выше, чем износостойкость материала ее остальной части, значительно снижается абразивный износ насадки по ее рабочей части. Это повышает ресурс долота и механическую скорость бурения им.

Повышение износостойкости рабочей части насадки достигается покрытием ее износостойким составом.

На чертеже показан продольный разрез насадки гидравлического долота, которая имеет рабочую часть 1, зону повышения износостойкости рабочей части насадки 2, диаметр подводящего канала насадки Д_К, диаметр насадки d_о, длину прямолинейного участка канала насадки ℓ, длину насадки L.

Насадка работает следующим образом.

При бурении промывочная жидкость из подводимых каналов долота с диаметром Д_K поступает в рабочую часть насадки 1 (конфузор канала) и вследствие рационального значения степени раскрытия насадки и плавного сужения канала получает ускорение и поступает в прямолинейную часть канала, где благодаря рациональной длине этой части канала и повышенной износостойкости рабочей части формируется компактная струя, которая истекает из насадки с диаметром d_o с высоким запасом кинетической энергии. Ударяясь о забой с большой скоростью, струя жидкости размывает породы забоя и улучшает очистку его от шлама, что способствует повышению механической скорости бурения.

Данное техническое решение может быть осуществлено при помощи описанных в заявке средств. Оно было внедрено при сооружении нагнетательных скважин на пл.XXVII горно-химического комбината г.Железногорск.

Технико-экономическая эффективность предлагаемой полезной модели заключается в повышении производительности бурения и снижении себестоимости бурения 1 п.м. на 200 руб.

Насадка гидромониторного долота в виде конфузора с прямолинейным участком канала, отличающаяся тем, что диаметр насадки определяется по зависимости

где d₀ - диаметр насадки долота;
ρ_ж - плотность промывочной жидкости;
Q - подача бурового насоса;
e₀ - коэффициент сопротивления насадки (е₀=1,1÷1,4);
m - степень раскрытия насадки (m=0,30÷0,55);
µ_K - коэффициент расхода подводящих каналов (µ_K=0,85÷0,90);
µ₀ - коэффициент расхода насадки (µ₀=0,85÷0,95);
Z - число насадок в долоте;
P_δ - давление, создаваемое буровым насосом,
а длина прямолинейного участка канала определяется по формуле
ℓ=кd₀,
где ℓ - длина прямолинейного участка канала;
d₀ - диаметр насадки долота;
к - опытный коэффициент (к=0,51÷0,53),
при этом износостойкость материала рабочей части насадки выше, чем износостойкость материала ее остальной части.