Результат интеллектуальной деятельности: БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к шарошечным долотам для бурения скважин с очисткой забоя скважин газообразным агентом.

Известно буровое шарошечное долото для бурения скважин с очисткой забоя скважин газообразным агентом, включающее лапы с ниппельной частью и каналами для продувочных сопел с установленными в них шламозащитными запорными органами в виде усеченного конуса из эластично материала, соединенными с корпусом долота пружиной растяжения (см. авт. св. СССР №1492018, E21B 27/00, 1989 г.).

Недостатком этого долота является возможность выхода запорного органа и пружины за пределы корпуса долота во время работы, что приводит к повреждению шламозащитного органа обратным потоком очистного агента, особенно при наличии абразивных частиц. Это приводит к износу контактной поверхности шламозащитного органа со стенками сопла и как следствие этого к разгерметизации запорного органа.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы со смонтированными на них шарошками и продувочными каналами, в которых установлены обратные клапаны, состоящие из защитного корпуса и подпружиненного в осевом направлении запорного органа (см. патент РФ №2098596, кл. E21B 10/60, 1997 г.).

Основным недостатком данного долота является малая эффективность его работы из-за низкой надежности обратного клапана, особенно при бурении по абразивным породам на форсированных режимах с использованием высокопроизводительного компрессорного оборудования. Связано это с возможностью зашламования полости обратного клапана, где размещена пружина сжатия, и ее износом. Другой причиной низкой эффективности работы долота является невозможность регулирования скорости подачи очистного агента за счет изменения расстояния между выходной частью очистных каналов и забоем скважины.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет улучшения надежности работы обратного клапана и возможности регулирования скорости подачи очистного агента не только за счет изменения объема подаваемого очистного агента, но и за счет установки выходных каналов на разном расстоянии от забоя скважины.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы со смонтированными на них шарошками и продувочными каналами, в которых установлены обратные клапаны, состоящие из защитного корпуса и подпружиненного в осевом направлении пружиной сжатия запорного органа, согласно изобретению защитный корпус каждого обратного клапана выполнен со ступенчатой внутренней поверхностью с образованием опорной ступени, а запорный орган - с наклонными каналами для подачи очистного агента и кольцевым буртом в верхней части, при этом пружина сжатия установлена между опорной ступенью защитного корпуса и кольцевым буртом запорного органа.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что нижняя часть запорного органа выполнена с открытой полостью и сообщенными с ней дополнительными наклонными каналами, выходная часть которых направлена в сторону устья скважины.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид долота, на фиг.2 - продольный разрез обратного клапана в исходном положении; на фиг.3 - то же в рабочем положении.

Буровое шарошечное долото включает лапы 1 с присоединительным ниппелем 2, смонтированными на них шарошками 3. В лапах 1 выполнены каналы 4 для подачи в опоры шарошек 4 смазывающего и охлаждающего агентов и продувочные каналы 5. В каналах 5 установлены обратные клапаны 6, состоящие из защитного корпуса 7 и подпружиненного пружиной сжатия 8 в осевом направлении запорного органа 9. Защитный корпус 7 каждого обратного клапана 6 выполнен со ступенчатой внутренней поверхностью с образованием опорной ступени 10, а запорный орган 9 - с наклонными каналами 11 для подачи очистного агента и кольцевым буртом 12 верхней части. При этом пружина 8 установлена между опорной ступенью 10 защитного корпуса 7 и кольцевым буртом 12, нижняя часть 13 запорного органа 9 выполнена с открытой полостью 14, сообщенной с дополнительными наклонными каналами 15, выходная часть которых направлена в сторону устья скважины.

Защитный корпус 7 закреплен в канале 5 лапы 1 стопорным элементом, например штифтом 16, установленным в совмещенных радиальных каналах 17 и 18 соответственно лапы 1 и защитного корпуса 7. Подпружиненный запорный орган 9 зафиксирован от перемещения вверх пружинным разрезным стопорным кольцом 19, устанавливаемым в кольцевой расточке защитного корпуса 7. Для герметизации обратного клапана предусмотрено уплотнительное кольцо 20.

В процессе бурения одна часть потока газообразного агента, в котором может быть распылено смазывающе-охлаждающее вещество (например, масло) путем установки специального конического отражателя (не показано), подается в полость опор долота, а другая часть потока проходит через ниппель 2, продувочные каналы 5 и поступает в полость обратного клапана 6. Под действием нисходящего потока сжатого воздуха запорный орган 9 перемещается вниз и, сжимая пружину 8. выходит из полости защитного корпуса 7 и открывает наклонные каналы 11 для прохода очистного агента. При этом путем подбора пружины 8 можно регулировать расстояние от каналов 11 до забоя и тем самым дополнительно регулировать скорость потока нагнетаемого очистного агента. Очистной агент, отражаясь от забоя и стенок скважины, попадает в полость 14 в нижней части запорного органа 9 и через дополнительные каналы 15 направляется в затрубное пространство, создавая благоприятные условия для очистки забоя от шлама.

В случае отключения источника подачи сжатого воздуха запорный орган 9 под действием пружины 8 поднимается вверх и его наклонные напорные каналы 11 перекрываются стенками защитного кожуха 7, перекрывая доступ шлама в ниппельную полость долота, а следовательно, и в его опоры.

При износе обратного клапана или его элементов они могут быть легко заменены запасными частями непосредственно на буровой.

Применение предложенного долота позволяет повысить эффективность буровых работ и снизить их стоимость.