БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО

Е21В 10/20
БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО
Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к технике бурения нефтяных, газовых и других скважин и может быть использована при проектировании, изготовлении и эксплуатации буровых шарошечных долот.
Известно буровое шарошечное долото, содержащее корпус, в котором закреплены три лапы с цапфами, на которых установлены шарошки (авторское свидетельство СССР №891883, кл. Е21В 10/18, опубликовано в 1981 г., Б. №47).
Недостатками известного шарошечного долота являются:
невысокая эффективность процесса разрушения забоя скважины, в частности, его значительная энергоемкость;
низкая устойчивость к износу лап и корпусов шарошек, изготовленных из более мягкого материала, чем твердосплавные элементы, и высокая вероятность заклинивания долота в забое вследствие конусообразного износа лап.
Известно буровое шарошечное долото, содержащее корпус, лапы с цапфами, в которых установлены шарошки с зубками, при этом на поверхностях лап и шарошек, контактирующих со стенками скважины, имеется износостойкое покрытие (Масленников И.К. и др. Инструмент ДЛЯ бурения скважин.-М.:Недра, 1981.-С.14, 15, 17).
Основным недостатком известного технического решения, принятого в качестве прототипа, является высокая энергоемкость процесса разрушения забоя скважины. Кроме того, антиабразивное покрытие поверхностей лап и шарошек, контактирующих со стенками скважины, является ненадежным, т.к. под воздействием разнонаправленных динамических нагрузок и температуры она быстро разрушается, вследствие чего и не предохраняет эти поверхности от износа.
Предложено буровое шарошечное долото, содержащее корпус, соединенные с ним лапы, в которых установлены шарошки с зубками, и
г Л
антиабразивное покрытие на поверхностях лап и шарошек, контактирующих со стенками скважины.
Отличием предложенного технического решения является то, что шарошки установлены в лапах с угловым смещением их продольных осей относительно проекций их на диаметральные плоскости долота, а на забойной стороне шарошек между зубками закреплены режущие алмазосодержащие вставки.
Отличием является также то, что антиабразивное покрытие на поверхностях лап и шарошек, контактирующих со стенками скважины, выполнены из отдельных алмазосодержащих пластин.
Положительный эффект от использования полезной модели заключается в том, что снижается энергоемкость процесса разрушения забоя скважины и увеличивается срок службы долота. Вследствие углового смещения продольных осей шарошек при вращении долота забойная поверхность скважины одновременно с резанием зубками шарошек подвергается сдвигу и сколу с дополнительным резанием алмазосодержащими вставками, размещенными между зубков на забойной стороне шарошек.
Положительный эффект заключается также в том, что повышается износостойкость долота за счет того, что поверхности лап и шарошек, контактирующие со стенками скважины, оснащены алмазосодержащими пластинами. Указанные пластины имеют более надежное крепление с основой, чем используемое в прототипе износостойкое покрытие в виде напыления, дополнительно выполняют функции калибровки стенки скважин и предохраняют лапы долота от конусообразного износа.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид предлагаемого шарошечного долота, а на фиг.2 схема расположения осей долота и шарошек.
В качестве примера приведено трехшарошечное долото, содержащее корпус 1 с присоединительной головкой 2, на нижней части которого закреплены три лапы 3 с узлами опор, включающими цапфу 4, подшипники 5, 6 и замок 7. На цапфах смонтированы шарошки 8 с зубками 9, а между зубками закреплены алмазосодержащие вставки 10.
Боковые поверхности лап 3, контактирующие со стенками скважины, и поверхности шарошек 8, обкатывающие стенки скважины, оснащены алмазосодержащими пластинами 11.
Особенностью конструкции предлагаемого долота является то, что шарошки 8 установлены в лапах с угловым смещением так, что их продольные оси 12 образуют в проекции на соответствующие диаметральные плоскости 13 острые углы Д Точки пересечения продольных осей шарошек с соответствующими диаметральными плоскостями долота (А) могут находиться как внутри, так и за пределами долота. Вследствие указанных угловых смещений продольные оси шарошек не сходятся к центру долота.
Долото работает следующим образом. При вращении долота шарошки 8 перекатываются по забою скважины и происходит разрушение забоя, при этом за счет углового смещения продольных осей шарошек воздействие на забой носит комбинированный характер. Если в устройстве по прототипу разрушение забоя включает раздавливание забоя зубками кольцевых канавок, то в предложенном устройстве происходит прорезание канавок с одновременным раздавливанием и дополнительно сопровождается разрушением вьютупов алмазосодержащими вставками 10, что создает зоны концентрации напряжений, и сколом их за счет углового смещения шарошек.
Такое комбинированное воздействие на забой значительно снижает энергоемкость процесса. Величина углового смещения  может находиться в пределах 7-20°. При меньших чем 7° значениях угла / эффект проявляется незначительно, а при углах более 20° значительно возрастает нагрузка на вооружение шарошки.
Оснащение поверхностей лап и шарошек, контактирующих со стенками скважины, алмазосодержащими пластинами 11, размещенными с перекрытием друг друга, позволяет исключить конусообразный износ лап долота и частей шарошек, касающихся стенки скважины. Износостойкость долота и срок службы его увеличиваются на 40-50%, а энергоемкость процесса разрушения снижается на 25-30%.
JSfM