Результат интеллектуальной деятельности: ДОЛОТО ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к долотам для вращательного бурения.

Известно буровое долото, содержащее корпус с пазами на рабочем торце, в которых закреплены рабочие элементы в виде твердосплавных резцов (см. М.Г. Крапивин, Горные инструменты, М.: Недра, 1979, с 21).

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является долото для вращательного бурения, содержащее корпус с резьбовым ниппелем и лопастями, армированными наклонно расположенными резцами, передние грани которых выполнены с пазами с переменным поперечным сечением (см. авт. св-во СССР №1491373, кл. E21B 10/42, 1989 г.).

Данное долото, по мнению авторов, благодаря использованию твердосплавных пластин с пазами должно обеспечить лучшую очистку забоя от шлама. Однако использование пластин с пазами на передней грани с переменным поперечным сечением, уменьшающимся в направлении от забоя к устью скважины, приводит к зажиму шлама между передней гранью лопастей и стенками скважины. А это препятствует удалению шлама с забоя скважины и приводит к повторному измельчению шлама. Кроме того, предложенная форма пазов способствует ослаблению прочности пластин, особенно при бурении по твердым и трещиноватым породам. Все это снижает эффективность охлаждения и очистки твердосплавных пластин от шлама из-за отсутствия его организованного движения в затрубное пространство.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет лучшей очистки забоя от шлама и более качественного охлаждения вооружения долота.

Поставленный технический результат достигается тем, что в долоте для вращательного бурения, содержащем корпус с резьбовым ниппелем и лопастями, армированными наклонно расположенными резцами, передние грани которых выполнены с пазами с переменным поперечным сечением, согласно изобретению резцы выполнены в форме полуцилиндров, а пазы на их передней грани - с поперечным сечением, увеличивающимся в направлении от забоя к резьбовому ниппелю, при этом верхние части пазов сообщены между собой дополнительным пазом, выполненным на наружной поверхности лопасти и расположенным непосредственно над резцами.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что пазы резцов имеют форму конуса, большее основание которого обращено в сторону резьбового ниппеля, а выходная часть дополнительных пазов расположена на калибрующей поверхности соответствующей лопасти.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид долота; на фиг. 2 - вид долота со стороны рабочего торца; на фиг. 3 - общий вид твердосплавной пластины в увеличенном масштабе.

Долото содержит корпус 1 (см. фиг. 1 и 2) с резьбовым ниппелем 3 и лопастями 2, армированными наклонно расположенными резцами 4. Каждый резец 4 выполнен в форме полуцилиндра, передняя грань 5 которого по всей его длине выполнена с пазом 6 с переменным поперечным сечением, увеличивающимся в направлении от забоя к резьбовому ниппелю. Предпочтительно пазы 6 выполнять конической формы, большее основание которых обращено в сторону резьбового ниппеля 2. При этом верхние части конических пазов 6 сообщены между собой дополнительным пазом 7, расположенным непосредственно над резцами 4, причем выходная часть дополнительных пазов 7 расположена на калибрующей поверхности соответствующей лопасти 3.

Принцип работы долота заключается в следующем.

Под действием крутящего момента и осевой нагрузки резцы 4 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода выносится на дневную поверхность очистным агентом, подаваемым с поверхности через колонну бурильных труб и корпус долота. Наличие на передней грани каждого резца 4 конического паза 6, большее основание которого обращено в сторону резьбового ниппеля 3, создает благоприятные условия для организованного отвода шлама с забоя скважины в затрубное пространство. Этому способствует отвод постоянно увеличивающегося объема шлама через постоянно расширяющийся паз 6, а затем - через дополнительный паз 7 в затрубное пространство до самой калибрующей поверхности лопастей 2. Учитывая увеличение пропускной способности конических пазов 6 в направлении от забоя к резьбовому ниппелю 2, практически полностью исключается запирание шлама между передней гранью резцов 4 и стенками скважины. А это улучшает очистку забоя от шлама и снижает энергоемкость процесса разрушения породы. Этому способствует также и вывод дополнительных пазов 7 на калибрующие поверхности лопастей 2. Такая схема расположения пазов 7 позволяет беспрепятственно удалять шлам, поступающий через пазы 6 и 7 в затрубное кольцевое пространство, диаметр которого из-за разработки стенок скважины всегда несколько больше, чем диаметр долота. Все это обеспечивает повышение как скорости бурения благодаря лучшей очистке забоя от шлама, так и проходку благодаря уменьшению повторного разрушения породы резцами.