Буровое шарошечное долото
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам преимущественно для бурения с использованием центрального промывочного узла. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота. Буровое шарошечное долото включает корпус с центральным ступенчатым каналом, закрепленные на лапах шарошки и размещенный в центральном канале патрубок из эластичного материала. Внутренняя поверхность эластичного патрубка с одной стороны выполнена, по меньшей мере, с одним выступом, оснащенным излучателем ультразвуковых колебаний. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам с центральным промывочным узлом.
Известно буровое шарошечное долото, включающее корпус с осевым каналом, закрепленные на цапфах конусные шарошки и размещенный в осевом канале патрубок с насадкой (см. авт. св. СССР №1010246, кл. Е21В 10/08, 1981 г.).
Недостатком этого долота является малая эффективность работы из-за высокой вероятности образования шламовой пробки в надшарошечном пространстве.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее корпус с центральным ступенчатым каналом, закрепленные на лапах шарошки, и размещенный в центральном канале патрубок из эластичного материала (см. авт. св. СССР №1514900, кл. Е21В 10/08, 1989 г.).
Данное долото благодаря использованию гибкого патрубка обеспечивает более качественную очистку забоя от шлама.
К недостаткам известного долота следует отнести невозможность очистки шламовой пробки в надшарошечной зоне в случае возникновения аварийной ситуации, связанной с прихватом инструмента, когда буровой вал не вращается.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота путем обеспечения очистки вооружения долота и надшарошечной полости как в процессе бурения, так и в процессе прихвата бурового инструмента.
Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем корпус с центральным каналом, закрепленные на лапах шарошки, и размещенный в центральном канале патрубок из эластичного материала, согласно изобретению внутренняя поверхность эластичного патрубка с одной стороны выполнена, по меньшей мере, с одним выступом, оснащенным излучателем ультразвуковых колебаний.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:
- длина дуги основания выступа составляет 0.3-0.6 от длины окружности патрубка в плоскости выступа;
- выступ расположен на нижнем конце патрубка.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.
Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с центральным ступенчатым каналом 4, закрепленные на лапах 2 шарошки 3, и размещенный в центральном канале 4 Т-образный патрубок 5, выполненный из эластичного материала. Патрубок 5 закреплен в центральном канале 4 посредством шайбы 6 и гайки 7. В предложенном долоте внутренняя поверхность эластичного патрубка 5 с одной стороны выполнена с выступом 8. Длина дуги основания выступа составляет 0.3-0.6 от длины окружности патрубка 5 в плоскости выступа 8, а сам выступ 8 расположен на нижнем конце патрубка 5 и оснащен излучателем ультразвуковых колебаний 9. Последний выполнен в виде тонкой пластины, консольно закрепленной на выступе 8. Количество выступов 8, оснащенных излучателями ультразвуковых колебаний, определяется в первую очередь диаметром долота и физико-механическими свойствами разбуриваемых пород. Наличие выступа 8 на одной стороне патрубка 5 обеспечивает разное удлинение его по длине при прокачке промывочной жидкости, что объясняется значительным увеличением сопротивления той части патрубка, где расположен выступ 8. При вращении долота патрубок 5, выполненный с такими параметрами выступа 8 и схеме его расположения, гарантированно отклоняется даже при работе насосов в неполную мощность. Причем предложенная конструкция патрубка 5 обеспечивает возможность очистки надшарошечной полости долота от шлама как при работе, так и в случае прихвата бурового инструмента, т.е. когда буровое долото не вращается. Причем благодаря оснащению выступа 8 излучателем 9, который создает зону колебаний жидкости ультразвукового диапазона, значительно повышается эффективность разрушения шламовых пробок. Это в свою очередь исключает заклинивание шарошек 3 долота осевшим шламом, особенно при продолжительных сроках ликвидации аварии и при бурении по вязким породам.
Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы шарошек 3 долота осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. Разрушенная порода выносится на поверхность потоком промывочной жидкости, подаваемой на забой через центральный канал 4 и патрубок 5. При вращении долота за счет центробежных сил гибкий патрубок 5 отклоняется от оси долота и располагается в полости, расположенной над шарошками 3, при этом канал патрубка 5 направлен на шарошки долота, обеспечивая очистку межзубцовых и межвенцовых впадин и всего забойного пространства, включая надшарошечную полость, от шлама. В случае возникновения аварийной ситуации, когда буровой вал не вращается, для предохранения призабойной части скважины от оседания шлама, где располагается долото, осуществляется усиленная промывка скважины. В этом случае благодаря выполнению патрубка 5 с выступом 8 на его внутренней его поверхности под действием давления прокачиваемой промывочной жидкости стенки патрубка 5 удлиняются на разную величину. Причем нижний конец патрубка 5 отклоняется от оси долота в сторону участка, выполненного без выступа, направляя поток промывочной жидкости в надшарошечную зону. Этим обеспечивается эффективное удаление шлама из надшарошечной полости и исключается заклинивание шарошек 3 вязким шламом, а следовательно, и проведение дополнительного спуско-подъема снаряда для очистки вооружения бурового долота и его шарошек, или его замены. Повышению качества очистки надшарошечной полости от шлама способствует также и ультразвуковой излучатель 9, который создает зону колебаний жидкости. Эта колеблющаяся зона воздействует на весь поток промывочной жидкости, проходящий через патрубок 5, и заставляет его колебаться с такой же частотой и оказывает разрушающее воздействие на крупные частицы шлама. Ультразвуковой излучатель 9 может работать по заданному режиму в зависимости от расхода промывочной жидкости. Например, при нормальном режиме работы долота ультразвуковой излучатель 9 может быть отключен, а при заклинивании бурового вала включен путем увеличения расхода промывочной жидкости.
Такое выполнение долота повышает все технико-экономические показатели его работы и ведет к снижению стоимости буровых работ в целом.
1. Буровое шарошечное долото, включающее корпус с центральным ступенчатым каналом, закрепленные на лапах шарошки и размещенный в центральном канале патрубок из эластичного материала, отличающееся тем, что внутренняя поверхность эластичного патрубка с одной стороны выполнена, по меньшей мере, с одним выступом, оснащенным излучателем ультразвуковых колебаний.
2. Буровое шарошечное долото по п. 1, отличающееся тем, что длина дуги основания выступа составляет 0,3-0,6 от длины окружности патрубка в плоскости выступа.
3. Буровое шарошечное долото по п. 1, отличающееся тем, что выступ расположен на нижнем конце патрубка.
