БУРОВОЕ ДОЛОТО
DRILLING BIT

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам режущего типа, преимущественно для разбуривания перемежающихся по твердости пород, склонных к налипанию на режущие элементы буровых долот.
Известно буровое долото, включающее корпус с промывочными пазами и ступенчато установленными лопастями, армированными породоразрушающими элементами (см. Корнеев К.Е и Палий П.А. Буровые долота, М., Недра, 1971, с.272-273).
К недостаткам данного долота следует отнести малую скорость бурения, особенно после ввода в работу верхних ступеней, кратно увеличивающих контактную поверхность лопастей с забоем.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, включающее корпус с присоединительной резьбой и лопастями, армированными породоразрушающими элементами, установленными под разными углами к оси корпуса (см. авт.св. СССР №1366627, кл. Е21В 10/42,1988).
Основным недостатком данного долота, как и других долот лопастного типа, является низкая эффективность бурения, особенно при бурении по глинистым породам из-за налипания шлама к поверхностям лопастей. Это ведет к значительному увеличению контактной поверхности лопастей с забоем и как следствие этого к уменьшению скорости бурения и значительному росту энергозатрат из-за увеличения необходимого крутящего момента.
В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота по породам, склонным к налипанию.
Указанный технический результат достигается тем, что в буровом долоте, включающем корпус с присоединительной резьбой и лопастями, армированными породоразрушающими элементами, установленными под разными углами к оси долота, согласно изобретению долото снабжено узлом вибрации, выполненным в виде составной резьбовой втулки, жестко соединенной с долотом, и размещенным в полости втулки с возможностью осевого перемещения ударника с зубчатым торцом для взаимодействия с телами качения, размещенными в выемках, выполненных на торце резьбовой втулки, обращенном к зубчатому торцу ударника.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что долото снабжено пружиной, размещенной в полости между уступами, образованными на внутренней поверхности верхней части втулки и наружной поверхности ударника.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид долота в разрезе, на фиг.2 -развертка по линии А-А на фиг.1.
Буровое долото включает корпус 1 с промывочными каналами 2 и узел вибрации, выполненный в виде составной резьбовой втулки, жестко соединенной с корпусом долота, и размещенный в полости составной втулки с возможностью осевого перемещения ударника 6 с зубчатым торцом 7 для взаимодействия с телами качения 5, размещенными в выемках 8, выполненных на торце резьбовой втулки, обращенном к зубчатому торцу 7 ударника 6. Составная втулка выполнена из двух жестко соединенных частей 3 и 4, нижняя 3 из которых посредством резьбы 9 соединена с долотом, а верхняя 4 установлена с возможностью вращения относительно ударника 6. Верхний торец нижней части 3 резьбовой втулки выполнен с выемками 8 для размещения тел качения 5 в виде шаров или роликов, установленных таким образом, что они выступают над торцом нижней части 3 втулки. Тела качения 5 контактируют с зубчатым торцом 7 ударника 6, который имеет возможность осевого перемещения относительно верхней части 4 составной втулки. Для герметизации зазора между ударником 6 и верхней частью 4 составной втулки предусмотрен уплотнительный элемент 10. Долото снабжено пружиной 12, размещенной в полости между уступами 13 и 14, образованными на внутренней поверхности верхней части 4 втулки и наружной поверхности ударника 6.
Принцип работы предложенного бурового лопастного долота заключается в следующем. Долото на колонне бурильных труб, соединенных с ударником 6, спускают в скважину. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 11 лопастей внедряются в породу и разрушают ее. При этом осевая нагрузка через контактирующие торцевые поверхности ударника 6 и нижней части 3 втулки передается на породоразрушающие элементы 11 через лопасти долота. Крутящий момент от бурильной колонны передается на ударник 6, который через зубчатый торец 7 контактирует с телами качения 5. За счет сил трения крутящий момент через тела качения 5 передается на нижнюю часть 3 втулки, при этом скорость вращения втулки и соединенного с ней долота будет меньше, чем скорость вращения ударника 6. При дальнейшем повороте ударник 6 совершает возвратно-поступательное движение вверх-вниз, причем после прохождения каждого тела качения 5 зубчатый торец 7 ударника 6 наносит удар по нижней части 3 втулки, создавая вибрационную нагрузку на долото. Это повышает эффективность процесса разрушения породы за счет создаваемой вибрационной нагрузки и очистки лопастей долота от налипшей породы. Особый эффект достигается при бурении по глинистым породам, склонным к налипанию. При этом частота вибрации может регулироваться в широких пределах за счет изменения шага расположения тел качения 5 по окружности нижней части 3 втулки, а также высотой вылета тел качения 5 над рабочим торцом нижней части 3 втулки. Разрушенная порода выносится на поверхность промывочной жидкостью, нагнетаемой через промывочные каналы 2 долота. Использование пружины 12 между ударником 6 и нижней частью 3 втулки обеспечивает более плавную работу узла вибрации, увеличивая срок его службы.
Применение предложенного долота позволяет повысить скорость бурения, уменьшить энергоемкость процесса разрушения породы, особенно при бурении по глинистым породам, и тем самым снизить себестоимость буровых работ.