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. АС СССР №1010246, кл. Ε21В 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. АС СССР №1514900, кл. Ε21В 10/08, 1989 г.).

Данное долото благодаря использованию гибкого патрубка обеспечивает более качественную очистку вооружения шарошек и 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 улучшения очистки вооружения долота и надшарошечного пространства как в процессе бурения, так и в процессе возникновения аварий, связанных с прихватом 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 эластичный патрубок в поперечном сечении выполнен в виде двух кольцевых секторов, один из которых армирован продольно расположенными пружинами растяжения, верхний конец которых жестко закреплен с корпусом, а нижний - с выходным концом патрубка.

По другому 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 эластичный патрубок в поперечном сечении выполнен в виде двух кольцевых секторов, армированных продольно расположенными пружинами растяжения, верхний конец которых жестко закреплен с корпусом, а нижний - с выходным концом патрубка, причем коэффициент растяжения у пружин одного сектора отличается от коэффициента растяжения пружин другого сектора.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг. 2 - сечение Α-A на фиг. 1, на фиг. 3 - сечение Α-A на фиг. 1 по второму варианту.

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 эластичный патрубок 5 в поперечном сечении выполнен в виде двух кольцевых секторов 8 и 9, один из которых армирован продольно расположенными пружинами растяжения 10, верхний конец которых жестко закреплен с корпусом 1, а нижний - с выходным концом патрубка 5.

По другому варианту оба сектора 8 и 9 армированы пружинами растяжения 10, при этом пружины 10 одного сектора имеют коэффициент растяжения больше, чем у второго сектора. Это может быть достигнуто путем использования в секторах 8 и 9 разного количества одинаковых пружин растяжения 10 в секторах 8 и 9 или применением одинакового количества пружин 10, но с различной характеристикой.

Такая конструкция выполнения эластичного патрубка 5 обеспечивает возможность очистки его надшарошечной полости от шлама в случае прихвата бурового инструмента, что исключает заклинивание шарошек долота осевшим шламом, особенно при продолжительных сроках ликвидации аварии. А это в свою очередь исключает проведение дополнительных спуско-подъемных операций бурового инструмента для очистки шарошек долота от шлама.

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 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 от шлама призабойной части скважины, где располагается долото, осуществляется усиленная промывка. В этом случае благодаря армировке сектора 8 пружинами растяжения удлинение секторов 8 и 9 под действием сил трения между промывочной жидкостью и внутренней поверхностью патрубка 5 будет различным. Вследствие этого нижний конец патрубка 5 отклоняется от оси долота в сторону сектора с меньшим коэффициентом удлинения и направляет поток жидкости в надшарошечное пространство. Тем самым обеспечивается эффективное удаление шлама из надшарошечной полости и исключается заклинивание шарошек 3 шламом, особенно при бурении по вязким породам.

В целом это повышает все технико-экономические показатели работы долота и в первую очередь скорости бурения и проходки и ведет к снижению стоимости буровых работ.