БУРОВОЕ ТРЕХШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО
THREE-CONE ROLLING DRILLING BIT

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно, малого диаметра.
Известно буровое шарошечное долото, включающее лапы с цапфами, на которых установлены шарошки, армированные твердосплавными зубками (см. авт. св. СССР №1509503, кл. Е21В 10/16, 1987 г.).
Недостатком этого долота является образование рейки на забоек скважины, что значительно снижает скорость бурения и способствует быстрому износу тела шарошки в зоне контакта с гребнями породы.
Более близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое трехшарошечное долото, включающее лапы с цапфами, на которых посредством подшипников установлены шарошки с венцами трапецеидального сечения, армированные твердосплавными зубками, установленными перпендикулярно рабочим площадкам венцов (см. авт. св. СССР №1776283, кл. Е21В 10/16, 1992 г.).
К недостаткам данного долота относится неполное перекрытие забоя скважины, т.к одной ориентировкой зубков относительно венцов шарошки невозможно исключить образование «воротников», а следовательно, и полностью исключить образование непораженных участков на забое. А это существенно снижает технико-экономические показатели работы долот.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет более полного перекрытия забоя скважины твердосплавными зубками на основных венцах шарошек.
Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом трехшарошечном долоте, включающем лапы с цапфами, на которых посредством подшипников установлены шарошки с венцами трапецеидального сечения, армированные твердосплавными зубками, установленными перпендикулярно рабочим площадкам венцов, согласно изобретению расстояние от оси долота до оси твердосплавных зубков на венцах образующих основного конуса шарошки определяется по формуле
n
з
з
S=[d'(33.3 sin α+К)+(n-1)(d+1)]±1, мм
где К=0.6-1.3;
α=φ+0.5β-90°;
β - угол основного конуса шарошки;
φ - угол наклона оси цапфы к оси долота;
n - порядковый ряд венца зубков, начиная от оси долота;
з
d - диаметр твердосплавных зубков, расположенных на основном конусе шарошки, мм;
з
d' - диаметр твердосплавных зубков, расположенных на первом ряду основного конуса шарошки, мм.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен общий вид фрагмента долота в продольном разрезе.
n
Буровое, преимущественно, малогабаритное шарошечное долото включает лапы 1, на цапфах 2 которых посредством подшипников скольжения 9 и шарикового замкового подшипника 3 установлены шарошки 4, трапецеидальные венцы 8 основного конуса которых армированы породоразрушающими элементами 7. Вершины шарошек 4 выполнены с дополнительными конусами 5, армированными зубками 6. Периферийная часть забоя разрушается зубками 10, а калибровка стенок скважины осуществляется как зубками 10, так и зубками 11, закрепленными на обратных конусах шарошек 4. С целью исключения образования не перекрытых участков на забое породоразрушающие зубки 7 устанавливают перпендикулярно рабочим площадкам трапецеидальных венцов 8, при этом расстояние S от оси долота до оси зубков 7 на основном конусе шарошки 4 для каждого венца определяется по формуле
n
з
з
S=[d'(33.3 sin α+К)+(n-1)(d+1)]±1, мм,
где К=0.6-1.3;
α=φ+0.5β-90°;
β - угол основного конуса шарошки;
φ - угол наклона оси цапфы к оси долота;
n - порядковый ряд венца зубков, начиная от оси долота;
з
d - диаметр твердосплавных зубков, расположенных на основном конусе шарошки, мм;
з
d' - диаметр твердосплавных зубков, расположенных на первом ряду основного конуса шарошки, мм.
Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 6, 7 и 10 шарошек 4 осуществляют разрушение забоя. Калибровку же стенок скважины осуществляют зубки 10 и 11. При этом благодаря схеме расположения зубков 7 по предложенной формуле на основном конусе шарошек 4 обеспечивается полное перекрытие забоя скважины, что исключает образование «рейки» на забое и обеспечивает более высокую эффективность разрушения породы. В целом это повышает технико-экономические показатели работы долота.