Результат интеллектуальной деятельности: ОДНОШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано при производстве буровых долот, предназначенных для строительства скважин.

Известно одношарошечное буровое долото [1], принятое за аналог. Однарошечное долото состоит из корпуса и шарошки сферической формы, подвижно закрепленной на цапфе корпуса посредством подшипниковой опоры. Шарошка выполняется с продольными вырезами на ее наружной поверхности, способствующими лучшей промывке долота, и оснащается вставными твердосплавными зубками. Долото имеет верхнюю систему промывки. На поверхности шарошки выполнены промывочные каналы для облегчения протекания жидкости, выходящей через боковой канал в корпусе и центральный канал долота, а также для обратного потока шламовой жидкости с забоя в кольцевое пространство. Зона вооружения для разрушения сферического забоя на шарошке представлена зубками, установленными между промывочными пазами.

К недостаткам данного долота следует отнести сравнительно малую эффективность разрушения горной породы. Это связано с небольшой глубиной внедрения вооружения в забой, ограниченной величиной вылета зубка и соответственно, ограниченным удельным давлением зубка при одновременном контакте сферической поверхности корпуса шарошки с забоем.

Также затруднена очистка забоя от шлама, бурение характеризуется повторным измельчением шлама, недостаточной циркуляцией бурового раствора. Это в свою очередь ведет к быстрому выходу вооружения из строя и снижению эффективности работы долота.

Кроме этого, конструкция долота имеет шарошку, по диаметру перекрывающую на 97-98% ствол скважины, что может вызвать поршневание при спускоподъемных операциях, то есть при спуске или подъеме буровой колонны с долотом возможно создание повышенных давлений на пласты, их гидроравзрыв и как следствие, поглощение бурового раствора.

Задачей, на которое направлено техническое решение, является повышение эффективности процесса бурения.

Техническим результатом является повышение эффективности процесса бурения.

Указанный технический результат достигается тем, что, одношарошечное долото для бурения мягких и средних абразивных горных пород, состоящее из корпуса и шарошки сферической формы, подвижно закрепленной на цапфе корпуса посредством подшипниковой опоры, имеет шарошку, выполненную полой. Полая шарошка содержит центральную втулку, которая с цапфой корпуса долота образует опорно-замковый подшипниковый узел, а так же периферийные ребра, оснащенные режущими элементами, образующие сферический корпус шарошки.

В связи с изложенным, техническим результатом изобретения является повышение эффективности бурения за счет активного и глубокого внедрения вооружения в забой и улучшения работы очистной системы долота. Обеспечивается безаварийность в производстве спуско-подъемных операций, полый корпус шарошки позволяет избежать эффекта поршевания что позволит увеличить скорость спуско-подъема и снизить риски гидроразрыва пластов.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что исключается повторное измельчение шлама вооружением шарошки, сокращается износ вооружения, увеличивается скорость бурения.

Изобретение поясняется фиг. 1.

Долото состоит из корпуса 1 и шарошки 2 сферической формы. Корпус выполнен с консольной цапфой 3, ось которой наклонена под острым углом к оси долота. Шарошка содержит центральную втулку 4, которая с цапфой корпуса долота образует опорно-замковый подшипниковый узел, а так же периферийные ребра 5 образующие сферический корпус шарошки. Ребра оснащены режущими твердосплавными зубками 6.

Описание работы долота. По достижении долотом забоя скважины через колонну бурильных труб начинают закачивать буровой раствор, вращать долото с одновременным созданием на него нагрузки. При этом цапфа 3 долота будет описывать окружности вокруг продольной оси симметрии корпуса и скважины, а шарошка 2 при этом будет перекатываться по забою скважины и своими породоразрушающими элементами 6 скалывать и срезать породу. Расположение зубьев на ребрах 5 с ограниченной площадью обеспечивает увеличение удельного давления на забой и глубины внедрения зубков. Непосредственно после разрушения выбуренный шлам удаляется через полости шарошки потоком промывочной жидкости в затрубное пространство.

Очистка вооружения и полостей шарошки осуществляется через гидромониторные промывочные каналы 7, выполненные в корпусе долота и направленные в зону между ребрами долота.

Использование предлагаемого долота позволяет повысить эффективность разрушения породы, устранить эффект поршневания. В результате увеличивается скорость бурения, снижается себестоимость буровых работ и их безаварийность.

Источник информации

1. Палий П.Α., Корнеев К.Е. Буровые долота. Справочник. М.: Недра, 1971. 446 с.