ШАРОШКА БУРОВОГО ДОЛОТА
DRILLING BIT CUTTER

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к конструкции шарошек буровых долот.
Известна шарошка бурового долота, включающая корпус со сплошными или зубчатыми венцами, поперечное сечение которых выполнено в виде вписанного в окружность конуса шарошки многоугольника со скругленными сторонами (см. авт.св. СССР №278595, кл. Е21В 10/16, 1970 г.).
Недостатками этой шарошки являются сложность конструкции и малая вооруженность. Первый недостаток ведет к удорожанию долота, а второй - к снижению проходки на долото.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является шарошка бурового долота, включающая корпус с периферийными, промежуточными и вершинными венцами, оснащенными породоразрушающими элементами (см. патент РФ №2303118, кл. Е21В 10/16, 2007 г.).
К недостаткам данной шарошки бурового долота следует отнести малую эффективность разрушения породы из-за недостаточной ударной нагрузки, создаваемой зубьями при вращении вокруг продольной оси шарошки.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет увеличения ударной нагрузки, воздействующей на породу через породоразрушающие элементы шарошек.
Поставленный технический результат достигается тем, что в шарошке бурового долота, включающей корпус с периферийными, промежуточными и вершинными венцами, оснащенными породоразрушающими элементами, согласно изобретению оси венцов шарошки расположены с эксцентриситетом относительно продольной оси шарошки, при этом величина эксцентриситета венцов уменьшается в направлении от вершины к периферии.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:
- первые три венца шарошки, начиная с вершинного венца, в плоскости, перпендикулярной к продольной оси шарошки, смещены один от другого на угол 120°±α, где α=1-5°;
1
2
3
- величина эксцентриситета у первых трех венцов выбираются в соответствии с соотношением K:K:К=3:2:1.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид шарошки в продольном разрезе, на фиг.2 - вид шарошки со стороны вершины.
1
2
3
1
2
3
Шарошка бурового долота содержит корпус 1 с венцами 2, оснащенными породоразрушающими элементами 3. В случае использования фрезерованных зубьев для этой цели используется твердосплавная армировка. В других случаях в качестве породоразрушающих элементов используются твердосплавные зубки (не показаны). Венцы 2 шарошки выполнены с эксцентриситетом К относительно продольной оси 4 шарошки, при этом величина эксцентриситета венцов 2 уменьшается в направлении от вершины к периферии, т.е. K>К>К. Величину эксцентриситета осей 5, 6 и 7 у первых трех венцов предпочтительно выбрать в соответствии с соотношением K:K:К=3: 2:1.
Одновременно с этим первые три венца 2 шарошки, начиная с вершинного венца, в плоскости, перпендикулярной к продольной оси 4 шарошки, смещены один относительно другого на угол 120±α, где α=1-5°, причем величина α выбирается в зависимости от типоразмера долота. Последующие венцы 2 выполняют соосно с продольной осью 4 шарошки, но также с угловым смещением
Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента твердосплавные или фрезерованные породоразрушающие элементы венцов 2 осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. При этом благодаря эксцентричному расположению венцов 2 породоразрушающие элементы их оказывают значительно большую ударную нагрузку на породу и тем самым увеличивают эффективность разрушения породы. Величину ударной нагрузки регулируют изменением величины эксцентриситета К для каждого венца независимо от других венцов. Это позволяет менять нагрузку на забой по всему радиусу долота в зависимости от схемы поражения забоя и физико-механических свойств разрушаемой породы.
Применение долот с предложенной конструкцией шарошки позволяет повысить технико-экономические показатели буровых работ и тем самым снизить их себестоимость.