БУРОВОЕ ДОЛОТО

Изобретение относится к буровой технике, а именно к лопастным породоразрушающим инструментам для бурения скважин различного назначения.
Известно буровое долото (патент Российской Федерации, №2036296, кл. Е 21 В 10/42, опубл. 27.05.95 г., бюл. №15), которое содержит корпус с центральным промывочным каналом и насадкой, который разделен лопастями на сектора, а сами лопасти в сечении промывочного канала выполнены в форме клина, вершина которого направлена в сторону насадки.
Недостатки этого долота - повышенная энергоемкость разрушения горных пород и низкая надежность промывочного узла.
Наиболее близким к представленному техническому решению является буровое долото (авторское свидетельство СССР №1783108, кл. Е 21 В 10/52, опубл. 22.08.92 г., бюл. №47), которое содержит корпус с промывочными каналами и лопасти. Лопасти выполнены со ступенями криволинейной формы в виде сопрягающихся в осевом сечении сегментов. Расстояние от точки сопряжения сегментов до оси долота меньше, чем величина наибольших радиусов сегментов.
Недостатки этого долота - склонность при бурении к преждевременному изнашиванию лопастей в местах сопряжения сегментов из-за эрозионного воздействия промывочной жидкости со шламом, а также ограниченность его использования при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин вследствие сложности управления траекторией ствола.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение технико-экономических показателей бурения скважин, в том числе - наклонно-направленных и горизонтальных.
Технический результат состоит в улучшении эксплуатационных показателей работы долота вследствие повышения износостойкости его
лопастей, а также обеспечении полноценного управления траекторией при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что данное долото, которое содержит корпус с промывочными каналами и лопасти со ступенями криволинейной формы в виде сопряженных сегментов, оснащено дополнительными промывочными каналами, направленными в сторону породоразрушающих элементов, находящихся на наибольших радиусах ступеней, а ступени на соседних лопастях выполнены на разных расстояниях от торца долота, при этом в осевом сечении долото выполнено в виде обратных клиньев с вершинами, расположенными на его оси.
Изобретение решает актуальные проблемы бурения - увеличение ресурса работы породоразрушающих инструментов и усовершенствование процесса строительства наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
На основе этого можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".
Отличительным признаком данного бурового долота от прототипа является оснащение его дополнительными промывочными каналами, направленными в сторону породоразрушающих элементов, находящихся на наибольших радиусах ступеней. Через эти промывочные каналы вымываются остатки горной породы, которые приводят при вращении инструмента к дополнительному износу лопастей, а также очищаются и охлаждаются периферийные породоразрушающие элементы.
Отличительным признаком данного бурового долота от прототипа является выполнение ступеней криволинейной формы на соседних лопастях на разных расстояниях от торца долота таким образом, чтобы при вращении долота достичь взаимного перекрывания наибольших радиусов ступеней и точек сопряжения сегментов. Такое расположение породоразрушающих элементов предотвращает образование круговых горизонтальных перемещений шлама, которые приводят к преждевременному износу лопастей.
Отличительным признаком данного бурового долота от прототипа является выполнение его в осевом сечении в виде обратных клиньев с вершинами, расположенными на оси, которое улучшит пригодность инструмента к оперативному корректированию траектории бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
Таким образом, заявляемые признаки бурового долота обеспечивают достижение поставленной задачи и технического результата.
На фиг.1 изображен разрез А-А предложенного бурового долота; на фиг.2 - его вид снизу; на фиг.3 - проекция при вращении профилей лопастей и дополнительных промывочных каналов на плоскость, проходящую через ось долота.
Буровое долото фиг.1 содержит корпус 1 с центральным 2 и дополнительными 3 промывочными каналами, выступающие 4 и перекрывающие 5 лопасти, на которых выполнены ступени 6 в виде сопрягающихся сегментов криволинейной формы. Дополнительные промывочные каналы 3 направлены в сторону породоразрушающих элементов 11, находящихся на наибольших радиусах ступеней. Ступени на соседних лопастях расположены на разных расстояниях от торца долота 7 таким образом, чтобы при вращении долота достичь взаимного перекрывания наибольших радиусов ступеней б и точек сопряжения сегментов 8. Передние грани 9 лопастей армированы цилиндрическими пород оразрушающими элементами 10. В осевом сечении долото выполнено в виде обратных клиньев 12с вершинами, расположенными на его оси 13.
Буровое долото работает следующим образом.
В процессе бурения осуществляют вращение долота с осевой нагрузкой на него. При этом поток промывочной жидкости, проходящий через дополнительные промывочные каналы 3, очищает и охлаждает породоразрушающие элементы 11, находящиеся на наибольших радиусах ступеней, что повышает срок их службы и эффективность работы долота.
Кроме того, вследствие взаимного перекрывания наибольших радиусов ступеней 6 и точек сопряжения сегментов 8 на соседних лопастях ограничивается промывание указанных точек раствором со шламом. В результате уменьшается эрозионный износ лопастей долота и повышается длительность его работы.
Отклоняющие усилия, которые действуют при вращении на ступенчатую 6 поверхность долота, компенсируются усилиями, приложенными к поверхности, образованной обратными клиньями 12. Таким образом, нагрузка на долото сосредотачивается в осевом 13 направлении, что содействует улучшению управления траекторией при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
По данному техническому решению разработано буровое долото диаметром 214,3 мм.
Общественно-полезным преимуществом представленного бурового долота является сокращение средств и времени, которые расходуются на строительство скважин.