Алмазное долото

Полезная модель относится к области направленного бурения в твердых и крепких горных породах, в частности к конструкции долот, предназначенных для искусственного искривления геологоразведочных скважин отклонителями непрерывного действия фрезерующего типа.
Необходимость данного технического решения состоит в том, что проблема защемления долота при ориентации отклонителя в твердых и крепких породах в зауженном стволе скважины, чрезвычайно актуальна, поскольку может привести к провороту отклонителя в скважине или поломке вала, а это в свою очередь приводит к увеличению затрат времени и стоимости работ по искусственному искривлению скважины.
Известно долото для направленного бурения (авторское свидетельство №1756530, Е21В 10/62), которое содержит цилиндрический корпус и породоразрушающую матрицу, внутреннюю шарошку с промывочными окнами, которая имеет возможность продольного перемещения шарошки внутри корпуса. Шарошка, установленная внутри корпуса, подпружинена и при поступлении керна во внутрь корпуса долота происходит сжатие пружины, что позволяет компенсировать действие осевого усилия при забуривании нового направления ствола скважины с искусственного забоя и, ограничивая скорость бурения, интенсифицировать процесс забуривания нового направления ствола скважины.
Недостатком данного долота является его низкая эффективность при работах по искусственному искривлению в твердых и крепких абразивных породах, за счет жесткого соединения долота с валом-ротором отклонителя и его высокого профиля, который приводит к защемлению долота при его перекосе.
За прототип нами принято алмазное долото (см. В. В. Нескоромных Направленное бурение и основы кернометрии/ Учебник: «Инфра-М», Москва, 2015 г., стр. 218, рис. 4.78, а).
Прототип имеет алмазную коронку, шарошечное долото меньшего размера (например, коронка диаметром 76 мм, а долото 59 мм), соединительный ниппель и переходник.
Недостатком прототипа является его низкая эффективность при работах по искусственному искривлению скважин за счет жесткого соединения с валом-ротором отклонителя и большой высотой корпуса, что приводит к осложнениям при перекосе долота в скважине, а также за счет использования такого долота увеличивается стоимость одного метра бурения.
Полезная модель направлена на повышение эффективности при работах по искусственному искривлению скважин отклонителями фрезерующего типа.
Поставленная задача достигается тем, что алмазное долото, включающее корпус с резьбой и алмазосодержащую матрицу, согласно техническому решению, корпус долота корпус долота посредством шлицевого соединения взаимодействует с шарниром, опирающимся на сферическую проточку, выполненную в матрице, при этом сам шарнир жестко соединен с валом отклонителя при помощи резьбового соединения, а полость между корпусом и шарниром герметично заполнена упругим материалом.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
На фиг. 1 показано заявляемое алмазное долото с шарнирным соединением;
На фиг. 2 показано поперечное сечение А-А заявляемого долота.
На фиг. 3 показана работа долота без шарнирного соединения (фиг. 3, а) и с шарнирным соединением (фиг. 3, б).
Предлагаемое алмазное долото 1, включает матрицу 2, которая жестко соединена с цилиндрическим корпусом 3. Корпус 3 посредством шлицевого соединения 4 взаимодействует с шарниром 5, который опирается на сферическую проточку 6 матрицы 2 долота. Шарнир 5 имеет резьбу 7 для соединения с валом отклонителя 10.
Корпус 3 резьбой соединен с гайкой 8. Между шарниром 5, гайкой 8 и корпусом 3 герметично размещен упругий материал 9, для герметизации шлицевого соединения долота и прижатия шарнира 5 к сферической проточке 6, а также для центрации и защиты шарнира при работе долота с перекосом, используется упругий материал (резина) 9. Для предотвращения отсоединения корпуса 3 от шарнира 5, используется гайка 8.
Долото является разборным, что предполагает своевременную замену изношенных элементов.
КПЕ
В процессе бурения, под действием осевой нагрузки, вал отклонителя 10, соединенный при помощи резьбы 7 с шарниром 5, опирающемся на сферическую проточку 6 матрицы 2, изменяет свое положение относительно матрицы 2, что обеспечивает перпендикулярную постановку матрицы 2 на забой скважины и передачу на стенки скважины отклоняющего усилия М.
Технический результат от применения предлагаемого долота заключается в отсутствии перекоса долота и исключает его защемление в скважине.