Результат интеллектуальной деятельности: БУРОВОЕ ДОЛОТО

Изобретение относится к области горных работ, а именно к породоразрущающим инструментам, предназначенным для бурения скважин.

Известно буровое долото, содержащее корпус с торцевой поверхностью, снабженной резцами и разделенной промывочными канавками на сектора. Патент WO 2004094772А1, кл. Е21В 10/28, 2004, PCT/SE04/00055.

Недостаток бурового долота - неразвитая промывочная система торцевой поверхности, осложняющая охлаждение резцов и удаление шлама горных пород с забоя скважин.

Прототипом изобретения выбрано буровое долото, содержащее корпус с кольцевой полостью и рабочей матрицей, оснащенной выдвинутым центральным резцом и отстающими по высоте боковыми резцами, разграниченные на сектора шламоотводящими канавками с промывочными каналами. Нефтесервис «Издательство Макцентр», №2, 2013.

Недостатки прототипа - не обеспечивается объемное охлаждение резцов промывочной жидкостью и удаление из-под них шлама горных пород, в шламоотводящих канавках допускается смешение потоков воды со шламом и без него, что обусловливает интенсивный износ резцов и замедление механической скорости бурения скважин, что снижает эффективность работы бурового долота.

Задача изобретения - повышение эффективности работы бурового долота.

Технический результат - усиление ресурсов работы бурового долота и рост механической скорости бурения скважин.

Технический результат достигается тем, что в буровом долоте, содержащем корпус с кольцевой полостью и рабочей матрицей, оснащенной выдвинутым центральным резцом и отстающими по высоте боковыми резцами, разграниченные канавками с промывочными каналами, согласно изобретению канавки по длине перегородками разделены на участки: передние по вращению шламоотводящие и задние с промывочными каналами, причем перегородки имеют большую высоту, чем боковые стенки канавок, по внешней поверхности центрального резца проведены продольные пазы, боковые резцы выполнены со сквозными отверстиями, расположенными в их передней части по ходу вращения бурового долота, при этом продольные пазы и сквозные отверстия гидравлически связаны с кольцевой полостью корпуса.

Отличительные признаки изобретения - канавки по длине перегородками разделены на участки: передние по вращению шламоотводящие и задние с промывочными каналами, причем перегородки имеют большую высоту, чем боковые стенки канавок, пресекается перенос шлама разбуриваемых горных пород с одного сектора на другой, исключается смешение потока промывочной жидкости, направляемого навстречу вращению бурового долота для охлаждение резцов, и удаление шлама с секторов, с потоком со шламом выходящего через шламоотводящие участки канавок, тем самым повышается интенсивность объемного охлаждения резцов и ускоренный вынос шлама, что способствует усилению ресурсов работы бурового долота и достижению роста механической скорости бурения скважин.

Признаками: на внешней поверхности центрального резца проведены продольные пазы, боковые резцы выполнены со сквозными отверстиями, расположенными в их передней части по ходу вращения бурового долота, при этом продольные пазы и сквозные отверстия гидравлически связаны с кольцевой полостью корпуса, достигается возникновение точечного, периодически возобновляемого гидравлического удара промывочной жидкости под торцевой поверхностью резцов, приложенного на ступенчатый забой скважины (не показана) с наибольшим знакопеременным ростом давления и разрежения, позволяющими снизить сопротивляемость горных пород к разрушению, вести процесс бурения при меньших значениях энергозатрат и расходах материалов.

Кроме того, при этом произойдет отвод тепла от торцевой поверхности резцов на контакной площади их внедрения в горную породу и удаление шлама из-под них, что создает технологически благоприятные условия для работы бурового долота на ступенчатом забое скважин.

Совокупность отличительных признаков изобретения имеет причинно-следственную связь, обеспечивает решение задачи и достижение технического результата.

На фиг. 1 показан общий вид, разрез бурового долота, на фиг. 2 - вид с торца.

Буровое долото содержит корпус 1 с кольцевой полостью и рабочей матрицей, оснащенной выдвинутым центральным резцом 2 и отстающими по высоте боковыми резцами 3, разграниченные на сектора канавками с промывочными каналами, где канавки по длине перегородками 4 разделены на участки: передние по вращению шламоотводящие 5 и задние 6 с промывочными каналами 7, причем перегородки 4 имеют большую высоту, чем боковые стенки участков 5 и 6.

По внешней поверхности центрального резца 2 проведены продольные пазы 8, боковые резцы 3 выполнены со сквозными отверстиями 9, расположенными в их передней части по ходу вращения бурового долота, при этом продольные пазы 8 и сквозные отверстия 9 гидравлически связаны с кольцевой полостью корпуса 1.

Буровое долото работает следующим образом.

При вращении корпуса 1 и подачи промывочной жидкости в кольцевой полости поток промывочной жидкости разделяется, часть потока через промывочные каналы 7 поступает в задние участки 6 канавок и во встречном направлении вращению бурового долота омывает боковые резцы 3 и выносит шлам через шламоотводящие участки 5 в затрубное пространство скважины. При этом наличием перегородок 4 и их высотой исключается смешение потоков промывочной жидкости, движущихся по участкам 5 и 6 канавок.

Потоки промывочной жидкости, протекая по продольным пазам 8 и сквозным отверстиям 9, поступают соответственно под торцевые поверхности выдвинутого центрального резца 2 и боковых резцов 3, где возникает периодически возобновляемый точечный гидравлический удар с приложением наибольшего знакопеременного давления и разрежения промывочной жидкости на ступенчатый забой скважины усилением силы разрушения горных пород. При этом часть промывочной жидкости на глубину внедрения в горную породу охлаждает торцевые поверхности центрального резца 2 и боковых резцов 3 и выносит шлам из-под них в шламоотводящие участки 5 канавок.

Лабораторные испытания опытных образцов бурового долота с алмазосодержащими резцами и наружным диаметром 112 мм на экспериментальном буровом стенде, оснащенном контрольно-измерительными приборами, показали, что их показатели по ресурсам работы и механической скорости при бурении твердых и крепких горных пород на порядок превышают аналогичные показатели серийных буровых долот типа Ш112Т и К.