Буровое долото
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к шарошечным буровым долотам. Обеспечивает более эффективное разрушение породы в центральной зоне скважины, повышение технико-экономических показателей работы долота. Буровое долото содержит полый корпус с цапфой, закрепленную на цапфе шарошку с тангенциальными, центральными и периферийными каналами и кольцевой расточкой. Тангенциальные каналы шарошки сообщены с тангенциальными каналами цапфы и периферийными каналами шарошки. Центральные каналы шарошки выполнены под углом к продольной оси шарошки и направлены в зону пересечения осей скважины и цапфы, при этом цапфа оснащена экраном с осевыми каналами, периодически сообщающимися в процессе работы долота с центральными каналами шарошки. Как вариант, экран цапфы выполнен съемным, а осевые каналы его имеют разный диаметр. Как вариант, шарошка выполнена составной, при этом поверхность разъема образована цилиндром, радиус которого больше наружного диаметра экрана. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к шарошечным буровым долотам, преимущественно одношарошечным.
Известно буровое долото, включающее корпус с цапфой, на которой посредством замкового подшипника смонтирована шарошка, и промывочные узлы для очистки забоя от шлама (см. авт. св. СССР №314876, кл. Е21В 10/18, 1971 г.).
Недостатком данного промывочного узла является сложность конструкции, связанная с необходимостью изготовления шарошки со щелевидными пазами. К тому же такая конструкция шарошки значительно ослабляет ее корпус и при значительных осевых нагрузках может привести к сколу и оставлению ее на забое. Другим недостатком его является низкая механическая скорость бурения, связанная с зависанием шарошки на керне, образующемся в центре забоя. Это связано с тем, что в центре забоя окружная скорость вращения шарошки приближается к нулю и порода разрушается раздавливанием.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, содержащее полый корпус с цапфой, выполненную с тангенциальными каналами и закрепленную на цапфе шарошку с тангенциальными, центральными и периферийными каналами и кольцевой расточкой, сообщенными с тангенциальными каналами цапфы и периферийными каналами шарошки (см. авт. св. СССР №104301, кл. Е21В 10/18, 1958).
Данное долото имеет по сравнению с аналогом более простую конструкцию. Однако оно также не решает проблему зависания долота на керне, который образуется в центре забоя, что значительно снижает эффективность работы долота.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение технико-экономических показателей работы долота за счет более эффективного разрушения образующейся в центре «сахарной головки».
Указанный технический результат достигается тем, что в шарошечном долоте, содержащим полый корпус с цапфой, выполненную с тангенциальными каналами и закрепленную на цапфе шарошку с тангенциальными, центральными и периферийными каналами и кольцевой расточкой, сообщенной с тангенциальными каналами цапфы и периферийными каналами шарошки, согласно изобретению, центральные каналы шарошки выполнены под углом к продольной оси шарошки и направлены в зону пересечения осей скважины и цапфы, при этом цапфа оснащена экраном с осевыми каналами, периодически сообщающимися в процессе работы долота с центральными каналами шарошки.
Дополнительными признаками изобретения, направленным на достижение указанного технического результат, являются также и то, что:
- экран цапфы выполнен съемным, а осевые каналы его имеют разный диаметр;
- шарошка выполнена составной, при этом поверхность разъема образована цилиндром, радиус которого больше наружного диаметра экрана.
На фиг.1 изображен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.
Предложенное долото содержит полый корпус 1, на цапфе 2 которого посредством замкового подшипника 3 установлена шарошка 4 с центральными 5, периферийными 7 и тангенциальными 6 промывочными каналами и кольцевой расточкой 8. Цапфа 2 долота выполнена с радиальными тангенциальными каналами 9, которые при вращении шарошки 4 периодически сообщаются с его тангенциальными каналами 6. Цапфа 2 снабжена экраном 10 с осевыми каналами 11. Экран 10 выполнен съемным, а его осевые каналы 11 имеют разный диаметр и сообщаются периодически с центральными промывочными каналами 5 шарошки 4. Каналы 5 выполнены наклонными к продольной оси цапфы 2 и направлены в центральную зону забоя. Каналы 5 могут быть оснащены гидромониторными насадками (не показаны) с разным выходным сечением. Шарошка 4 выполнена составной, причем поверхность разъема образована цилиндром, радиус которого больше наружного диаметра экрана 10, что обеспечивает свободную смену экрана 10 после разъединения составной шарошки 4.
Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента вооружение шарошки 4 разрушает породу, которая выносится на поверхность промывочной жидкостью, прокачиваемой через промывочные каналы 5 и 6. При этом вследствие периодического разобщения тангенциальных каналов 6 и 9 шарошки 4 и цапфы 2 промывочная жидкость подается в каналы прерывисто, создавая гидравлический удар на породу. Благодаря направленной подаче промывочной жидкости в центральную зону скважины обеспечивается эффективное разрушение образующейся там «сахарной головки». Усиление этого эффекта достигается за счет изменения диаметра сменных сопел гидромониторных насадок, а также благодаря использованию сменных экранов 10 с осевыми каналами 11 разного диаметра, подбираемого в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород.
Применение предложенного долота позволяет повысить технико-экономические показатели буровых работ.
1. Буровое долото, содержащее полый корпус с цапфой, выполненную с тангенциальными каналами и закрепленную на цапфе шарошку с тангенциальными, центральными и периферийными каналами и кольцевой расточкой, сообщенными с тангенциальными каналами цапфы и периферийными каналами шарошки, отличающееся тем, что центральные каналы шарошки выполнены под углом к продольной оси шарошки и направлены в зону пересечения осей скважины и цапфы, при этом цапфа оснащена экраном с осевыми каналами, периодически сообщающимися в процессе работы долота с центральными каналами шарошки.
2. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что экран цапфы выполнен съемным, а осевые каналы его имеют разный диаметр.
3. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что шарошка выполнена составной, при этом поверхность разъема образована цилиндром, радиус которого больше наружного диаметра экрана.
