Результат интеллектуальной деятельности: Одношарошечное долото

Изобретение относится к буровой технике, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа.

Известно буровое одношарошечное долото, включающее корпус с наклонной цапфой, на которой посредством замкового подшипника закреплена шарошка, наружная поверхность которой армирована вставными зубками (см. Масленников И.К. Справочник «Буровой инструмент», М. Недра, 1989, с. 16-18).

Недостатком данного долота является низкая эффективность в работе, а именно проходка и малая механическая скорость бурения, связанные с трудностью разрушения центральной части забоя из-за малой угловой скорости вращения вооружения шарошки.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа буровое одношарошечное долото, содержащее корпус с наклонной цапфой, на которой посредством подшипника и замкового пальца закреплена шарошка (авт. св-во СССР №269085, кл. Е21В 10/08, 1988 г.).

К недостаткам прототипа следует отнести сложность технологии изготовления узла ее крепления, особенно при использовании замкового пальца, проходящего через цапфу долота. При использовании же способа крепления шарошки- замковым пальцем, устанавливаемым через радиальный канал шарошки и фиксации пальца сваркой часто нарушается схема установки твердосплавных зубков, что ведет к образованию лысок на поверхности шарошек и резко снижает проходку и механическую скорость бурения.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение надежности крепления шарошки при одновременном упрощении технологии изготовления долота.

Указанный технический результат достигается тем, что в одношарошечном долоте, содержащем корпус с наклонной цапфой, на которой посредством подшипника и замкового пальца закреплена шарошка с вооружением на наружной поверхности, согласно изобретению корпус шарошки выполнен по радиусу, при этом замковый палец расположен в радиальном отверстии корпуса шарошки и выполнен в виде стержня с двумя эксцентрично расположенными ступенями, наружный торец которого армирован износостойкими вставками и выполнен в виде части сферы с радиусом, равным радиусу корпуса шарошки, а внутренняя поверхность радиального отверстия корпуса шарошки, в котором расположен замковый палец, конгруэнтна двум эксцентрично расположенным ступеням замкового пальца.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен общий вид долота в продольном разрезе.

Буровое одношарошечное долото содержит корпус 1 с наклонной цапфой 5, на которой посредством замкового шарикового подшипника 2 и замкового пальца 7 закреплена шарошка 3 с вооружением 4 на наружной поверхности. Корпус шарошки выполнен сферическим (по радиусу).

Узел замкового подшипника образован шарикоподшипником 2 и замковым (стопорным) пальцем 7, расположенным в радиальном отверстии корпуса шарошки и выполненным в виде стержня с двумя эксцентрично расположенными ступенями, наружный торец которого армирован износостойкими вставками 4. При этом наружный торец замкового пальца 7 выполнен в виде части сферы с радиусом - R, равным радиусу корпуса шарошки 3. Внутренняя поверхность радиального отверстия корпуса шарошки, в котором расположен замковый палец 7, конгруэнтна двум эксцентрично расположенным ступеням замкового пальца 7.

В процессе вращения шарошки 3 благодаря эксцентричному расположению ступеней стопорного пальца 7 происходит заклинивание и надежная фиксация пальца 7 в отверстии шарошки 3, исключающая нарушение схемы расположения вставок 4 и 8.

Промывочная система долота образована боковым каналом 6, направленным в корпусе 1 касательно к наружной поверхности шарошки 3. Возможен вариант выполнения промывочной системы с дополнительным каналом, проходящим через ось цапфы 5 (не показан).

Принцип работы бурового долота заключается в следующем. После спуска на колонне труб бурового долота на него прикладывают осевую нагрузку и крутящий момент. Под действием этих сил вооружение рабочих органов бурового долота внедряется в породу и разрушают ее. Разрушенная порода в виде шлама выносится на поверхность промывочной жидкостью, подаваемой через боковой промывочный канал 6 корпуса 1, а затем - через кольцевой зазор между стенками скважины и бурильной колонны на поверхность.

В предложенном долоте благодаря расположению стопорного пальца 7 в корпусе шарошки 3, а не в корпусе долота 1, значительно упрощается конструкция опорного элемента и тем самым упрощается и технология его изготовления и долота в целом. При этом благодаря эксцентричному выполнению стопорного пальца 7 гарантируется надежная фиксация его относительно шарошки 3, исключающая нарушение схемы расположения зубков 8 на наружной поверхности шарошки 3.