Результат интеллектуальной деятельности: БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения с использованием центрального промывочного узла.

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 надшарошечного пространства как в процессе бурения, так и в процессе прихвата бурового инструмента.

Поставленный технический результат по первому варианту 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 патрубок выполнен из двух полукольцевых секторов, верхняя часть одного из которых выполнена с гофрированным участком, смещенным в сторону выходного торца патрубка на величину не менее его наружного диаметра.

По второму варианту указанный 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 патрубок выполнен из двух полукольцевых секторов, верхняя часть которых выполнена с гофрированными участками, смещенными в сторону выходного торца патрубка на величину не менее его наружного диаметра, при этом гофрированный участок одного из секторов выполнен с гофрами как на наружной, так и на внутренней поверхности, а у второго сектора - только на наружной поверхности.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг. 2 и 3 вид патрубка в осевом сечении по двум вариантам в увеличенном масштабе.

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 патрубок 5 выполнен из двух полукольцевых секторов 8 и 9, верхняя часть одного из которых выполнена с гофрированным участком 10, смещенным в сторону выходного торца патрубка 5 на величину не менее его наружного диаметра. По другому варианту гофрированный участок 10 сектора 8 выполнен с гофрами как на наружной, так и на внутренней поверхности, а у второго сектора 9 - только на наружной поверхности.

При такой конструкции и параметрах патрубка 5 обеспечивается гарантированное отклонение патрубка от оси долота и размещение его в надшарошечной полости даже при работе насосов в неполную мощность. Это в свою очередь обеспечивает возможность очистки надшарошечной полости долота от шлама как при работе, так и в случае прихвата бурового инструмента и тем самым 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 надшарошечное, от шлама. В случае возникновения аварийной ситуации, когда буровой вал не вращается, для предохранения призабойной части скважины, где располагается долото, осуществляется усиленная промывка скважины. В этом случае, благодаря выполнению патрубка 5 из двух полукольцевых секторов 8 и 9, верхняя часть которых выполнена с гофрами 10 с различным поперечным сечением, а следовательно, и различным коэффициентом растяжения, обеспечивается отклонение патрубка 5 от оси долота и направление потока промывочной жидкости на шарошки и в надшарошечное пространство. Этому способствует также и смещение гофрированного участка 10 сектора 8 и 9 в сторону выходного торца патрубка 5 на величину нe менее его наружного диаметра. Этим достигается отклонение патрубка 5 с минимальным затратами, т.е. при минимальном расходе промывочной жидкости. При этом отклонение патрубка 5 обеспечивается за счет удлинения его секторов 8 и 9 на разную величину под действием давления прокачиваемой промывочной жидкости и возникающих при этом сил трения между внутренней поверхностью патрубка 5 и промывочной жидкостью. Отклонение патрубка от оси долота обеспечивает эффективное удаление шлама из надшарошечной полости и исключает заклинивание шарошек 3 вязкий шламом, а следовательно, и проведение дополнительного спуска-подъема снаряда для очистки бурового долота или его замены.

В целом это повышает все технико-экономические показатели работы долота и ведет к снижению стоимости буровых работ.