БУРОВОЕ ГИДРОМОНИТОРНОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО
DRILLING WATER-JET CONE ROCK BIT

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения с использованием центрального промывочного узла.
Известно буровое трехшарошечное долото, включающее корпус, конусные шарошки с литыми или фрезерованными зубьями и боковые промывочные узлы со сменными насадками (см. Масленников И.К. «Буровой инструмент», М.: Недра, 1989 г., с. 141-142, рис. 2.1.63).
Недостатком этого долота является низкая эффективность работы из-за некачественной очистки забоя от шлама.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое гидромониторное шарошечное долото, включающее корпус со ступенчатым центральным каналом и размещенную в нем насадку с уплотнительным элементом и стопором (см. патент РФ №2509199, кл. E21B 10/60, 2014 г.).
Данное долото благодаря использованию центрального промывочного узла обеспечивает более организованный отвод шлама и тем самым более качественную очистку забоя.
К недостаткам данного долота следует отнести сравнительно высокую сложность и, как следствие этого, более высокую стоимость изготовления, а следовательно, и более значительные материальные и финансовые затраты.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности работы долота за счет большей надежности промывочного узла.
Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом гидромониторном шарошечном долоте, включающем корпус со ступенчатым центральным каналом и размещенную в нем насадку с уплотнительным элементом и стопором, согласно изобретению насадка оснащена направляющим узлом для обеспечения ее осевого перемещения без вращения, при этом насадка выполнена с ответной ступенчатой наружной поверхностью, верхняя часть которой размещена в полости ниппельной части долота и выполнена с резьбой на наружной поверхности, а стопор выполнен в виде турбинного колеса, соединенного с верхней частью насадки резьбой, при этом турбинное колесо снабжено лопастями, создающими крутящий момент, направленный в сторону завинчивания резьбовой пары: насадка - турбинное колесо.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что направляющий узел образован выступом на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки и совмещенным с ним пазом на боковой стенке ступени центрального канала большого диаметра, при этом выступ на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки выполнен разъемным.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - узел В на фиг. 1.
Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с корпус со ступенчатым центральным каналом 2 и размещенную в нем насадку 3 с уплотнительным элементом 4 и стопором. Уплотнительный элемент 4 установлен между обращенными один к другому торцами ступеней насадки 3 и канала 2 корпуса 1. Насадка 3 выполнена с ответной каналу 2 ступенчатой наружной поверхностью, верхняя часть 5 которой размещена в полости 6 ниппельной части 7 долота и выполнена с резьбой 8 на наружной поверхности, при этом стопор выполнен в виде турбинного колеса 9, соединенного с верхней частью насадки 3 резьбой 10. При этом турбинное колесо 9 снабжено лопастями 11, имеющими наклон, обеспечивающий постоянное закручивание резьбовых элементов 8 и 10 соответственно насадки 3 и турбинного колеса 9. Насадка 3 оснащена направляющим узлом для обеспечения ее осевого перемещения без вращения. С этой целью направляющий узел образован выступом 12 на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки 3 и пазом 13 на боковой стенке ступени канала 2 большого диаметра, выполненного в корпусе 1. Выступ 12 на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки 3 может быть выполнен в виде разъемного элемента, например Г-образного стержня (см. фиг. 1). Такое выполнение направляющего узла позволяет избежать проворота насадки 3 совместно с турбинным колесом 9, т.к. в случае совместного проворота насадки 3 и турбинного колеса 9 не исключено развинчивание их резьбового соединения. В предложенном же варианте выполнения при вращении турбинного колеса 9 происходит подъем насадки 3 при сохранении турбинным колесом 9 своего положения по высоте.
Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы шарошек долота осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. Разрушенная порода выносится на поверхность потоком промывочной жидкости, подаваемой на забой через центральный канал 2. При прокачке промывочной жидкости часть ее поступает на забой скважины, а часть используется для создания крутящего момента, для чего используются лопасти 11 турбинного колеса 9, которые устанавливаются таким образом, чтобы происходило постоянное довинчивание резьбовых элементов насадки 3 и турбинного колеса 9. При этом, благодаря оснащению промывочной системы направляющим узлом, гарантирующим только осевое перемещение насадки 3 (без вращения), обеспечивается постоянное надежное поджатие уплотнительного элемента 4 торцом большей ступени насадки к торцевой поверхности ступени канала 2 и тем самым надежная герметизация всего промывочного узла. Для упрощения конструкции выступ 12 на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки 3 может быть выполнен разъемным. Для исключения выпадения разъемного выступа 12 целесообразно выполнять его в виде Г-образного стержня, устанавливаемого в канале 2 совместно с насадкой 3.
Таким образом, при применении предложенного долота благодаря более рациональной конструкции промывочного узла обеспечивается упрощение конструкции и повышение надежности его работы, что позволит снизить себестоимость как самого бурового шарошечного долота, так и затраты на буровые работы в целом.