ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЙ УЗЕЛ ОПОРЫ ШАРОШЕЧНОГО ДОЛОТА

Полезная модель относится к конструкциям шарошечных буровых долот, предназначенных для бурения глубоких нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам герметизации опор шарошек буровых долот.
Известна опора бурового долота, в котором полость шарошки герметизирована обрезиненной тарельчатой пружиной, закрепленной на цапфе со стороны торца шарошки /1/. Это уплотнение снабжено опорным и пружинными кольцами.
Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата в известном решении, является наличие дополнительной пары трения, образованной опорным кольцом. Такое конструктивное решение обеспечивает только один уровень герметизации опоры долота и приводит к более интенсивному износу тарельчатого уплотнения, особенно в условиях высокооборотного бурения.
Известно буровое шарошечное долото, в котором полость шарошки герметизирована тарельчатым уплотнением, контактирующим с металлическим кольцом, выполняющим роль сепаратора роликового подшипника /2/. При этом контактирующие поверхности сепаратора и шарошки герметизированы дополнительным эластичным кольцом.
Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата такой системы герметизации опоры долота, является наличие двух дополнительных пар трения кольцевого сепаратора. Несмотря на снижение скорости скольжения вдвое, наличие двух дополнительных пар трения снижает надежность конструкции опоры долота.
Известен герметизирующий узел опоры шарошечного долота, в котором полость шарошки герметизирована тарельчатым уплотнением /3/. Плавающее кольцевое металлическое уплотнение контактирует через эластичный элемент с тарельчатым обрезиненным уплотнением.
Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата такой двухуровневой системы герметизации опоры долота, является пара трения плавающего кольцевого металлического уплотнения, образующая с шарошкой второй уровень герметизации опоры долота. Контактирующие поверхности металлического кольцевого уплотнения и поджимного эластичного кольца не обеспечивают надежной герметизации опоры долота.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание системы герметизации, обеспечивающей эффективность работы опоры долота.
При осуществлении полезной модели поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении надежности герметизации опоры бурового долота.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном герметизирующем узле опоры шарошечного долота, содержащем цапфу, шарошку, неподвижно закрепленное на цапфе обрезиненное тарельчатое уплотнение, поджимное эластичное кольцо и металлическое кольцевое уплотнение, контактирующее через поджимное эластичное кольцо с шарошкой, особенностью является то, что металлическое кольцевое уплотнение выполнено обрезиненным.
Выполнение металлического кольцевого уплотнения обрезиненным позволяет избежать наличия в процессе работы высокого коэффициента трения между поджимным эластичным кольцом и металлическим кольцевым уплотнением, снизить перегрев узла, особенно при высокой скорости вращения долота.
На фиг. показан фрагмент бурового шарошечного долота с герметизирующим узлом.
Герметизирующий узел состоит из цапфы 1, шарошки 2, обрезиненного тарельчатого уплотнения 3, поджимного эластичного кольца 4 и обрезиненного металлического кольцевого уплотнения 5.
В процессе работы долота шарошка 2 вращается по цапфе 1, на наружной поверхности которой неподвижно закреплено обрезиненное тарельчатое уплотнение 3, образующее одну пару трения с шарошкой 2 и первый уровень герметизации опоры долота. Поджимное эластичное кольцо 4 и обрезиненное металлическое кольцевое уплотнение 5 также образуют пару трения с шарошкой 2 и создают второй уровень герметизации долота, который уменьшает вероятность попадания бурового раствора в полость опоры долота.
Таким образом, увеличивается долговечность, как отдельных узлов, так и опоры долота в целом, что позволяет увеличить проходку на долото и механическую скорость, как при роторном, так и при турбинном способе бурения нефтяных и газовых скважин.
Источник информации:
1. Пат. 2019669 РФ, МПК5 Е 21 В 10/22, опубл.1994.
2. А.с. 794154 СССР, МПК3 Е 21 В 10/22, опубл. 1981.
3. Патент 2114276 РФ, МПК6 Е 21 В 10/22, опубл. 1998 (прототип).