Результат интеллектуальной деятельности: ОДНОШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к одношарошечным долотам для бурения нефтяных и газовых скважин.

Известно одношарошечное долото, содержащее корпус с наклонной цапфой, на которую надевается шарошка с породоразрушающими зубками, шарошка закрепляется замковым подшипником. Долото имеет верхнюю промывку [SU 1303694 А1, МПК E 21 B 10/16, опубл. 1982 г.].

Недостатком известной конструкции является затрудненная очистка забоя от выбуренной породы, недостаточная циркуляция бурового раствора для охлаждения породоразрушающих элементов (зубков), а также конструкция долота имеет шарошку, по диаметру перекрывающую на 97-98% ствол скважины, и может вызвать поршневание при спускоподъемных операциях: при спуске возможно создание повышенных давлений на пласты, их гидроравзрыв и поглощение бурового раствора.

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

Техническим результатом является повышение эффективности процесса бурения путем улучшения системы промывки забоя скважины.

Указанный технический результат достигается тем, что одношарошечное долото содержит корпус с наклонной цапфой, на которую надевается шарошка и закрепляется замковым подшипником, в корпусе долота выполнены четыре промывочных канала для подачи бурового раствора на забой скважины. Каналы разделяют общий поток жидкости и омывают шарошку с четырех сторон. Два канала выведены в козырек корпуса долота и омывают шарошку в передней части. Еще два канала расположены на боковых поверхностях корпуса долота и омывают шарошку с боковых сторон. Наибольший эффект очистки забоя достигается при расположении передних промывочных каналов под углом α, находящимся в пределах от 20° до 60°, и углом β от 60° до 90° между двумя боковыми каналами. Такое распределение жидкости способствует стабилизации работы долота и более эффективной очистке шарошки. Для циркуляции промывочной жидкости и выноса шлама с забоя в центральной части долота выполнен дополнительный промывочный канал, проходящий через усеченную вершину шарошки, цапфу долота и выводящий раствор на тыльную сторону корпуса долота. Между поверхностью забоя и поверхностью шарошки долота образуется зазор, способствующий улучшению промывки, облегчая приток промывочной жидкости. Также на козырьке корпуса выполнены выемки для дополнительного отвода выбуренной породы. Центральный дополнительный промывочный канал соединяет пространства над долотом и под ним, выравнивая давления, и тем самым предотвращает возможное поршневание при спускоподъемных операциях.

На фиг.1 изображен аксонометрический вид одношарошечного долота, на фиг.2 изображен аксонометрический вид корпуса долота, на фиг.3 показан вид корпуса долота сбоку, на фиг.4 изображен вид корпуса долота спереди.

Одношарошечное долото (фиг.1) включает корпус 1 с наклонной цапфой 2 (фиг.3), на которую надевается шарошка 3. Для подачи жидкости на забой выполняются четыре промывочных канала 4, 8 в верхней части корпуса 1. Два промывочных канала 8 направлены по бокам корпуса 1 и расположены под углом β от 60° до 90°. Другие два промывочных канала 4 - передних, корпуса 1 направлены на шарошку 3 в передней части. Угол α между передними каналами находится в диапазоне от 20° до 60° (фиг.4). Для циркуляции промывочной жидкости и выноса шлама с забоя в центральной части долота выполнен дополнительный промывочный канал 5, проходящий через вершину шарошки 3, цапфу 2 долота и выводящий раствор на тыльную сторону 9 корпуса 1 долота. На козырьке 10 корпуса 1 выполнены выемки 7 для дополнительного отвода выбуренной породы. Шарошка 3 представляет собой усеченную сферу с образованной на вершине поверхностью 6 и имеет продольно направленные, равномерно распределенные промывочные пазы 11 на своей внешней стороне.

Долото работает следующим образом.

При вращении корпуса 1 долота происходит перекатывание шарошки 3 по поверхности забоя, в результате чего твердосплавными зубками разрушается порода. Через промывочные каналы 4 и 8 подается буровой раствор, который омывает шарошку 3 с четырех сторон. Для циркуляции промывочной жидкости и выноса шлама с забоя в центральной части долота выполнен дополнительный промывочный канал 5. Поверхность 6 на шарошке 3 образует дополнительное пространство в центральной части, что способствует улучшению процесса притока промывочной жидкости. Часть выбуренной породы вместе с раствором проходит по дополнительному промывочному каналу 5 и попадает на тыльную сторону долота, а другая часть жидкости через промывочные пазы 11 на шарошке 3 и выемку 7 в козырьке 10 корпуса 1 поднимается в затрубное пространство. Центральный дополнительный промывочный канал 5 соединяет пространства над долотом и под ним, выравнивая давления, и тем самым предотвращает возможное поршневание при спускоподъемных операциях.