ПРОМЫВОЧНЫЙ УЗЕЛ ДОЛОТА

Полезная модель относится к области буровой техники и в частности касается конструкции промывочных узлов буровых долот и может применяться в долотах для бурения с отбором керна, в долотах малого диаметра, в долотах бицентричных для промывки расширителя с большим количеством лопастей, для создания эффекта эжекции для выноса шлама с забоя при бурении мягких, липких пород.
Известны промывочные узлы устанавливаемые в корпус долота методом пайки выполненные в виде втулок с сужающимся отверстием соосным с наружной цилиндрической поверхностью, например, промывочный узел установленный в долото /Каталог фирмы DPI, США, дата известности 1997 год. Приложение 1/.
Недостатком известных промывочных узлов является невозможность изменения направления струи промывочной жидкости во время установки втулки.
Известен промывочный узел долота /Патент РФ №2489564, МПК E21B 10/60. опубликовано 10.08.2013/ - принятый за прототип, выполненный в виде гнезда, торец которого выполнен с кольцевым защитным заглублением вершины насадки, его боковая цилиндрическая поверхность выполнена с кольцевым фигурным пазом для размещения эластичного уплотнительного кольца круглого сечения. На выходе из гнезда выполнена резьба для установки поджимной гайки и стопорной контргайки с элементами для поворота в гнезде и центральными отверстиями для прохода промывочной жидкости.
Недостатками прототипа является узкая область его применения, а также невозможность изменения направления струи промывочной жидкости во время установки втулки.
Техническая задача, стоящая перед авторами - создание устройства промывочного узла, позволяющего устанавливать последний в двух координатах, изменяя угол поворотом вокруг главной оси входного отверстия, и наклоном втулки в плоскости выходного отверстия, при этом обеспечить защиту от размыва внутреннюю полость корпуса на входе промывочного канала.
Технический результат достигается тем, что новым в промывочном узле долота, выполненном в виде втулки с входным и выходным отверстиями, является то, что наружная поверхность втулки выполнена сферической формы, а пересечение осей входного и выходного отверстий втулки совпадает с центром сферы, при этом входное отверстие выполнено конической формы с расширением в сторону сферы, причем втулка снабжена подвтулочным основанием, выполненным в виде ступенчатой втулки, входная часть которой выполнена с возможностью выступания над донной частью внутренней полости долота. Подвтулочное основание может быть выполнено с резьбовым штуцером для крепления его в корпусе долота или гладким для крепления его методом пайки.
Заявленное техническое решение показано на чертежах:
На фиг. 1 показан разрез общего вида промывочного узла с подвтулочным основанием.
На фиг 2 - подвтулочное основание с резьбовым штуцером.
На фиг. 3 - промывочный узел без подвтулочного основания.
Промывочный узел долота содержит установленную в корпусе 1 долота втулку 2 с входным 3 и выходным 4 отверстиями. Наружная поверхность втулки 2 выполнена сферической формы, а точка пересечения осей 5, 6 соответственно входного и выходного отверстий втулки 2 совпадают с центром 7 сферы. Входное отверстие 3 выполнено конической формы с расширением в сторону сферы. Втулка 2 снабжена подвтулочным основанием 8, выполненным в виде ступенчатой цилиндрической втулки, входная часть канала 9 которой выполнена с возможностью выступания подвтулочного основания на 5-10 мм выше донной части 10 внутренней полости 11 долота. Стрелками показаны углы поворота β и ά и направление струи промывочной жидкости во внутренней полости долота.
Выполнение наружной поверхности втулки сферической формы позволяет устанавливать последнюю в двух координатах:
1. Поворотом вокруг оси 5 направляя поток промывочной жидкости на лопасть долота или от лопасти в зависимости от назначения долота или в зависимости от разбуриваемых пород, например, вязких, налипающих, образующих «сальник», снижающий скорость проходки, или от керна в долотах для бурения с отбором керна, исключая размыв (разрушение) последнего струей промывочной жидкости.
2. Наклоном оси 6 в плоскости по углу ά направлять струю промывочной жидкости в направлении, обеспечивающем максимальный вынос шлама с забоя скважины, тем самым обеспечивая увеличение скорости проходки.
Совпадение точки пересечения осей 5, 6 с центром 7 сферы позволяет оптимально использовать толщины стенок промывочной втулки, обеспечивая ее сохранность и повышенную износостойкость к гидроабразивному износу.
Выполнение входного отверстия 3 конической формы с расширением в сторону сферы позволяет получить увеличенный угол ά для расширения диапазона регулирования направления потока промывочной жидкости.
Выполнение подвтулочного основания 8 с возможностью выступания входного канала 9 выше донной части 10 внутренней полости 11 долота кратно снижает вероятность размыва корпуса 1 долота промывочной жидкостью, обеспечивая повышенную работоспособность долота в целом.
Выполнение подвтулочного основания с резьбовым штуцером позволяет повысить надежность крепления промывочного узла в корпусе долот предназначенных для бурения мягких, средних пород, когда стойкость PDC резцов значительно превосходит гидроабразивную стойкость корпуса. Долота с таким исполнением промывочных узлов позволяют суммарно обеспечить до пяти-шести тысяч метров проходки.
Стрелками показаны углы поворота β и ά и направление струи промывочной жидкости во внутренней полости долота.
Сборку (установку) промывочного узла производят следующим образом. После установки подвтулочного основания 8 в корпус 1 долота производят пайку твердым припоем. После чего устанавливают сферическую промывочную втулку 2 направляя выходное отверстие 4 в соответствии с назначением промывочного узла поворотом вокруг оси по углу β и наклоном выходного отверстия по углу ά, после чего производят пайку промывочного узла в корпус долота.
Устройство работает следующим образом.
Промывочная жидкость из внутренней полости 11 корпуса долота по направлению стрелок проходит через канал 9 подвтулочного основания 8 исключая размыв корпуса, затем через отверстия 3 и 4 промывочной втулки 2 направляется на забой скважины в направлении необходимом для конкретного назначения - сохранения керна в долотах для бурения с отбором керна, или для очистки долота от «сальника» в вязких, липких породах снижающих скорость проходки.
Таким образом, новая совокупность существенных признаков заявленного технического решения позволила достичь поставленную перед авторами техническую задачу - устанавливать промывочный узел долота в двух координатах, что обеспечило защиту от размыва внутреннюю полость корпуса на входе промывочного канала.