БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО

Предлагаемая полезная модель относится к буровым шарошечным долотам, а именно к армированию спинки лапы шарошечного долота алмазными поликристаллическими резцами PDC.
Известно буровое шарошечное долото, содержащее корпус, лапы, на которых установлены шарошки, 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).
Недостатком изобретения является низкое сопротивление наплавленного материала абразивному износу, а также то, что твердосплавная наплавка не участвует в активном калибровании и формировании стенки скважин.
Известно буровое шарошечное долото, содержащее корпус с лапами и закрепленными на их цапфах шарошками с породоразрушающими элементами, отличающееся тем, что концы спинок и лап, закрывающие полости опор, оснащены защитными накладными сменными козырьками из материала, более износостойкого, чем материал самих лап (заявка РФ №2002123508, E21B 10/50, опубл. 10.03.2004 г.).
Недостатком данного способа является то, что накладка не участвует в формировании стенки скважины, а только защищает козырек долота.
Известно буровое шарошечное долото, состоящее из лап и шарошек, в котором спинки лапы и козырька с набегающей стороны наплавляются твердым сплавом и армируются твердосплавными, или алмазными, или в комбинации твердосплавными и алмазными зубками (каталог ОАО «Волгабурмаш», 2013 г., стр. 44).
Недостатком данной конструкции является то, что алмазные зубки лишь пассивно защищают долото от потери диаметра и при этом не участвуют в активном формировании стенки скважины.
Целью настоящей полезной модели является повышение ресурса шарошечного долота без потерь по агрессивности основного вооружения (механической скорости).
Поставленная цель достигается с помощью бурового шарошечного долота, состоящего из лап, на которых установлены шарошки, на спинках и козырьках лап установлены поликристаллические алмазные резцы PDC и твердосплавные зубки, согласно полезной модели поликристаллические алмазные резцы PDC установлены на спинках, козырьках, набегающих гранях и выносных площадках лап под углом от 10° до 170° между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной касательной спинки лапы.
На прилагаемой фиг. 1 изображена схема расположения алмазного поликристаллического резца; на фиг. 2, фиг. 3, на фиг. 4 показаны варианты расположения поликристаллических алмазных резцов на спинке долота.
Буровое шарошечное долото состоит из лап 1, шарошек (не показано), спинки лапы 2, козырька лапы 3, набегающей грани 4, выносной площадки 5, поликристаллических алмазных резцов PDC 6, твердосплавных зубков 7.
Устройство работает следующим образом.
Буровое шарошечное долото наворачивается на колонну бурильных труб (не показана) и спускается на забой скважины, где и происходит сам процесс бурения. В процессе вращения колонны спинка лапы 2 бурового шарошечного долота контактирует со стенками скважины. При этом спинка лапы 2 как правило практически не участвует в формировании стенки скважины, а лишь защищает долото от потери диаметра, т.к. армирована только твердосплавными зубками 7 или наплавлена твердым сплавом, а обе эти защиты не оказывают породоразрушающего воздействия на горную породу при бурении. Поликристаллические алмазные резцы PDC 6 устанавливают таким образом, чтобы их режущая часть выходила за диаметр скважины (фиг. 1). Поликристаллические алмазные резцы PDC 6 установлены под углом от 10° до 170° между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной касательной спинки лапы 2, что и обуславливает режущий эффект. Фактически, вооружение спинки лапы 2 активно формирует стенку скважины, благодаря чему делает сечение скважины более круглым, при этом сама спинка лапы 2 не работает по стенке скважины. Крепление поликристаллических алмазных резцов PDC 6 на спинке лапы 2 бурового шарошечного долота может быть различным: прессованием, пайкой, свариванием, приклеиванием, фиксацией с помощью вспомогательных элементов. Место расположения активно режущих поликристаллических алмазных резцов PDC 6 на спинке лапы 2 бурового шарошечного долота может быть различным: непосредственно на спинке 2, козырьке 3, на набегающей грани 4 и на выносной площадке 5 лап 1.
Размещение поликристаллических алмазных резцов PDC на спинке шарошечного долота приводит к увеличению ресурса долота, т.к. они препятствуют потере диаметра долота; повышению механической скорости бурения за счет уменьшения подвисания бурильной колонны на спинке долота, что достигается благодаря снижению площади контакта между спинкой долота и стенкой скважины; улучшению качества ствола скважины за счет дополнительного калибрования, что позволяет предотвратить прихват бурового инструмента при спускоподъемных операциях и дополнительные проработки ствола скважины; повышению качества цементирования обсадной колонны из-за сохранения расстояния между обсадной колонной и стенкой скважины.