Результат интеллектуальной деятельности: ДОЛОТО С КОНТРОЛЕМ СОСТОЯНИЯ ВООРУЖЕНИЯ

Изобретение относится к буровой технике и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважинах путем контроля за степенью износа буровых шарошечных долот.

Известен твердосплавный зубок для буровых долот (А.С. СССР №1677230, МПК E21B 10/16, оп. 15.09.98. Бюл. №34), в котором с целью повышения эффективности бурения за счет увеличения прочности рабочей головки, углы наклона ребер к оси зубка набегающей стороны α и сбегающей стороны β выполнены неравными, причем их величины связаны следующими соотношениями 80°≤β+α≤90°; 4°≤β-α≤14°.

Известна шарошка бурового долота, принятая за прототип (пат. РФ №2249088, E21B 10/16, оп.2005 г.), содержащая корпус конической формы, на котором размещены основные венцы твердосплавных зубков.

Недостатком аналогов является отсутствие контроля состояния вооружения долота.

Задача изобретения - повышение достоверности контроля состояния вооружения долота в процессе бурения скважины.

Поставленная задача достигается также тем, что в известном долоте для бурения скважин, включающем шарошки конической формы, на которых размещены венцы зубков, имеющих хвостовик цилиндрической формы и рабочую головку, согласно предлагаемому изобретению по шарошке на различных ее венцах устанавливают контрольные зубки, внутри рабочих головок которых герметично на расстоянии от вершины до допустимого износа зубков, размещают радиоактивный изотопный индикатор.

Оснащение элементов вооружения долота изотопным индикатором, который по мере износа элемента освобождается и выносится на устье скважины, где фиксируется детектором, - является сигналом для прекращения бурения и осуществления спуско-подъемных операций для замены долота. Изотопные индикаторы применяются при испытаниях на износ трущихся частей механизмов, автомобильных шин, испытаниях смазок, что позволяет сигнализировать о переходе износа за доступные пределы в поршнях и подшипниках действующих машин.

В предлагаемом техническом решение осуществляется контроль допустимой степени износа вооружения долота (зубков шарошек); если в прототипе по величине коэффициента µ≈0, то в предлагаемом способе по фиксации повышенной радиоактивности промывочной жидкости, обусловленной освободившимся радиоактивным изотопом и вынесенным на поверхность. Другими словами значение коэффициента µ≈0 эквивалентно освобождению изотопа. При этом необходимо отметить, что алгоритмический способ позволяет контролировать степень износа вооружения не только по минимуму и максимуму, а также определять промежуточные значения от 0 до 1. Это говорит о функциональных возможностях этого способа, однако по контролю износа только вооружения долота. Аппаратный способ (предлагаемый) позволяет решать ту же задачу и с такими же возможностями по контролю состояния вооружения путем размещения изотопов на различных высотах зубков (реально такой необходимости нет). Прототип аппаратурного способа контроля состояния элементов долота автору неизвестен.

Контроль степени износа вооружения (зубков) долота осуществляется установкой на каждой шарошке на различных ее венцах контрольных зубков, внутри которых герметично на расстоянии от вершины до допустимого износа зубка размещают радиоактивный изотоп, который по мере износа зубка в процессе бурения и достижении допустимой высоты, на которой размещен изотоп, освобождается и попадает в промывочную жидкость, которая выносит его на дневную поверхность, где фиксируется детектором, а по сути геофизическим прибором радиоактивного каротажа.

На фигуре представлен зубок долота, где 1 - хвостовик цилиндрической формы, 2 - рабочая головка, 3 - радиоактивный изотоп, который размещен внутри зубка на расстояние h от вершины рабочей головки. Это расстояние определяет рабочую высоту зубка, на которую допустим износ зубка в процессе бурения. При достижении износа зубка, где размещен радиоактивный изотоп 3, он освобождается и попадает в промывочную жидкость, которая выносит его на устье скважины. На устье скважины в желобе устанавливается детектор радиоактивности, который зафиксирует повышенный уровень радиоактивности над фоновым уровнем, в данном случае это может быть обычный геофизический прибор радиоактивного каротажа. Зафиксированный повышенный уровень радиоактивности, обусловленный выносом радиоактивного изотопа, далее преобразуется в сигнал, удобный для восприятия или дальнейшего преобразования в управляющий сигнал. По воспринятому сигналу буровая бригада прекращает бурение и осуществляется подъем бурильной колонны для замены долота. Для повышения достоверности информации о состоянии вооружения долота, контрольные зубки, оснащенные радиоактивными изотопами, изотопа и время жизни долота, которое определяется от момента изготовления долота до его износа. Поэтому могут использоваться радиоактивные изотопы с различным временем жизни.