Буровое долото режуще-вращательного типа
CUTTING-ROTARY DRILL BIT

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкциям долот режуще-вращательного типа, предназначенных для бурения взрывных скважин в горнорудной, нефтяной и газовой промышленности, в строительстве дорог, каналов, трубопроводов и др.
Известны буровые долота со штыревыми вращающимися резцами различной формы (Буткин В.Д. Буровые долота с вращающимися резцами для разрезов [Текст] / В.Д. Буткин, А.С.Телешов, Е.Ф. Бряхов. - М.: ЦНИИЭИуголь, 1976. - 44 с.). Недостатком таких долот следует считать низкую стойкость опор скольжения режущих элементов.
Наиболее близким к предложенному техническому решению, является принятое за прототип Буровое долото режущего-вращательного типа, содержащие корпус с ниппелем и продувочными каналами [Патент РФ №2631948 Е21В 10/10, 10/12, 10/16. Буровое долото режуще-вращательного типа/ К.А. Бовин, А.В. Гилев, В.Т. Чесноков, И.Р. Белозеров, А.О. Шигин, А.Е. Крыло. №2016129831; заяв. 20.07.2016; опубл. 29.09.2017 - Бюл. №28].
Основным недостатком данного долота является то, что опоры вращения не смазываются, что в совокупности с абразивным износом приводит к преждевременной потере их работоспособности.
Основной задачей изобретения является повышение стойкости разборного бурового долота и снижение удельных затрат на буровой инструмент, за счет увеличения ресурса опор вращения режущих элементов путем их своевременной смазки.
Достигается это тем, что буровое долото режуще-вращательного типа, содержащее корпус с ниппелем и продувочными каналами, лапы и установленные в них режущие элементы, продувочный канал ниппеля снабжен воздушными каналами и дозатором, содержащим графитовую смазку, кроме того, дозатор снабжен крышкой с калиброванными отверстиями и расположенной внутри мембраной для порционной подачи графитовой смазки в смазочные каналы, расположенные в лапах и на осях вращения режущих элементов, и совмещения их с выхлопными окнами, а для предотвращения самопроизвольного высыпания графитовой смазки в выхлопных окнах установлены сетчатые фильтры. Дозатор выполнен из пластмассы.
Между отличительными признаками изобретения и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь:
Выполнение бурового долота режуще-вращательного типа с дозатором установленным в продувочном канале ниппеля позволяет повысить ресурс опор вращения режущих элементов и сократить время простоя буровой техники за счет своевременной смазки мест скольжения режущих элементов на осях, что приводит к увеличению ресурса последних и, как следствие, снижению удельных затрат на буровой инструмент.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено: Фиг. 1 (а, б) - Схема общего вида бурового долота; Фиг. 2 - Дозатор; Фиг. 3 - Ось вращения режущих элементов.
Заявленное буровое долото содержит ниппель 1 с продувочным каналом 2, в котором установлен дозатор 3, корпус 4 и лапы 5 зубчато-дисковых фрез 6. В лапах выполнены смазочные каналы 7, примыкающие к каналам 8, выполненным в осях 9 вращения зубчато-дисковых фрез.
Эксплуатацию долота начинают с операции оснащения его режущими элементами. Операция включает соединение зубчато-дисковых фрез 6 с лапами долота 5 с помощью осей 9. Далее в ниппель 1 долота устанавливают дозатор 3 путем совмещения его выхлопных окон 15 со смазочными каналами 7.
В процессе работы элементы бурового долота подвергаются абразивному износу. При выходе из строя одного из элементов долото теряет работоспособность и отправляется в ремонт. Наиболее подверженными такому износу элементами конструкции являются оси вращения зубчато-дисковых фрез. Продление срока службы осей возможно за счет установки дозатора для подачи графитовой смазки в продувочном канале ниппеля долота.
Работа дозатора, содержащего графитовую смазку, осуществляется следующим образом. Часть сжатого воздуха движущегося в направлении забоя скважины попадает в полость I дозатора 3 в результате наличия в его крышке 11 калиброванных отверстий 12. В виду этого давление в полости I возрастает, что вынуждает мембрану 13, расположенную внутри дозатора 3 прогнуться в полость II с меньшим давлением. Прогиб мембраны 13 обеспечивает выход порции графитовой смазки 14 из выхлопных окон 15, которая попадает в смазочные каналы 7, выполненные в лапах 5 долота. Далее графитовая смазка попадает в каналы 8, выполненные в осях 9, и по ним к месту скольжения на них зубчато-дисковых фрез 6.
Для предотвращения забивания каналов 7 и 8 графитовой смазкой предусмотрены воздушные каналы 16. Так, проходящий по ним воздух поступает в смазочные каналы 7, где смешивается с графитом, и далее в каналы 8, что создает в них постоянное давление и обеспечивает легкое перемещение смазки к месту скольжения режущих элементов 6 на осях 9.
За счет того, что в дозаторе 3 имеется мембрана 13, происходит порционная смазка опоры скольжения. Для предотвращения самопроизвольного высыпания смазочного агента в выхлопных окнах установлены сетчатые фильтры. Так как дозатор не подвержен действию высокого давления и температуры, то наиболее целесообразно его изготовление из пластмассы. Это обстоятельство обеспечивает низкие материальные затраты как на материалы, так и на технологические операции для его изготовления.
Применение дозатора содержащего графитовую смазку дает следующие преимущества:
1. Порционная смазка места скольжения режущих элементов, позволяет нормировать расход смазочного агента;
2. Нет нарушений санитарных требований при работе обслуживающего персонала;
3. Смазочный агент - графит, заполняет микроповреждения оси вращения режущих элементов, возникающие в результате абразивного износа, что приводит к его снижению, увеличению ресурса опор и минимизации простоев бурового оборудования при ремонте бурового инструмента.
4. Снижаются удельные затраты на буровой инструмент, отнесенные к 1 п.м. пробуренной скважины, что влечет за собой снижение себестоимости добычи полезного ископаемого.
Перечисленные особенности построения и работы предлагаемого долота решают проблему увеличения ресурса осей вращения режущих элементов.
В целом промышленное применение предложенного бурового долота новой конструкции, обеспечивает экономический эффект за счет увеличения ресурса опор скольжения режущих элементов и минимизации простоев бурового оборудования при ремонте бурового инструмента.