ДОЛОТО БУРОВОЕ

Полезная модель относится к породоразрушающему инструменту для бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к буровым лопастным долотам.
Известно буровое долото по патенту РФ на изобретение №2457312. Изобретение относится к буровым долотам, которые предназначены для использования при подземной разработке грунта. Обеспечивает эффективное бурение одним долотом как наклонных, так и прямолинейных скважин, позволяет осуществить изменение направления скважины, стабилизировать движение долота, уменьшить износ калибрующей части долота. Буровое долото включает в себя корпус, режущую часть, средства соединения для прикрепления долота к источнику вращательного движения и для приложения усилия на долото, чтобы вогнать его режущую часть в выбуриваемый материал. Также долото включает в себя калибрующую область, которая находится между вышеуказанной режущей частью и вышеуказанными средствами соединения, при этом калибрующая область включает в себя хотя бы одно звено, способное передвигаться между первой позицией, в которой калибрующая область ограничена воображаемой трубчатой поверхностью постоянного поперечного сечения, соосной оси вращения, и второй позицией, в которой часть данного звена располагается радиально внутрь по отношению к оси вращения от своей позиции в то время, когда вышеуказанное звено находится в вышеуказанной первой позиции, при этом калибрующая область в то время, когда вышеуказанное звено находится в вышеуказанной второй позиции, ограничена воображаемой трехмерной поверхностью конического сечения. Также долото включает в себя хотя бы один привод, при этом каждое вышеуказанное, звено, механически связано с приводом таким образом, чтобы каждое звено можно было передвигать между вышеуказанными первой и второй позициями с помощью вышеуказанного привода. Недостатком бурового долота является низкая эффективность калибровки скважины.
Известно лопастное шнековое долото для бурения скважин в валунно-галечных отложениях по патенту РФ на изобретение №2282011. Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к конструкциям буровых лопастных долот, и может быть использовано для бурения гидрогеологических, дренажных, сейсмических и других скважин технического назначения, проходимых в валунно-галечных отложениях, а также при создании шнековых буров. Позволяет обеспечить эффективную работу лопастного долота при бурении скважин в валунно-галечных отложениях. Долото состоит из корпуса и лопастей, установленных на корпусе с положительным передним углом, армированных породоразрушающими элементами. Половина передней грани периферийной части каждой лопасти, обращенная к забою скважины, лежит в плоскости, расположенной с угловым смещением относительно плоскости, в которой лежит передняя грань внутренней части лопасти, на величину 15-20°, и направленным в сторону, противоположную вращению долота. Недостатком лопастного шнекового долота для бурения скважин в валунно-галечных отложениях является отсутствие возможности расширения и калибровки скважины.
Известно буровое лопастное долото по патенту РФ на изобретение №2225492. Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым лопастным долотам. Буровое лопастное долото состоит из корпуса и радиально расположенных лопастей. Передняя грань и калибрующая поверхность лопастей армированы твердым сплавом на всю длину. Долото оснащено пластинами, соединенными с корпусом и лопастями с образованием канала для промывочной жидкости, в нижней части которых имеются предохранительные полу отверстия. Пластины установлены с возможностью перекрытия площади забоя за один оборот, а лопасти имеют пазы, расположенные со стороны калибрующей поверхности на разной высоте относительно друг друга. Повышается проходка на долото за счет применения лопастей с использованием эффекта самозатачивания от износа лопастей, создание перетоков жидкости на калибрующую поверхность, а также надежность работы долота. Недостатком бурового лопастного долота является низкая эффективность калибровки скважины.
Известно буровое лопастное долото по патенту РФ на изобретение №2340758. Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к лопастным буровым долотам. Технический результат заключается в обеспечении возможности проходки скважин в мягких породах с одновременной обсадкой. Лопастное долото состоит из корпуса, армированных плоских лопастей и крепежных элементов. Особенностью предложенного лопастного долота является то, что на боковой поверхности корпуса выполнены глухие пазы различной длины, в которых установлены плоские лопасти с возможностью складывания. При этом лопасти выполнены съемными и имеют сквозные продольные пазы различной величины и крепежные элементы, установленные на различных уровнях относительно торца долота в его рабочем положении. На периферии корпуса выполнены выступы с горизонтальными отверстиями, в которых размещены фиксаторы, причем один из выступов расположен выше уровня другого на величину, равную величине превышения длины одного паза над другим. Недостатком бурового лопастного долота является сложность конструкции и низкая надежность.
Известно лопастное долото для бурения перемежающихся по крепости горных пород по патенту РФ на изобретение №2315850. Изобретение относится к горной промышленности, а именно к буровым лопастным долотам. Позволяет повысить рабочий ресурс лопастного долота за счет увеличения износостойкости периферийного вооружения и увеличения средней механической скорости бурения. Долото состоит из корпуса с присоединительной резьбой и каналом для прохода очистного агента, лопастей ступенчатой формы, установленных на корпусе с положительным передним углом относительно оси долота и армированных твердосплавными зубками. Торцовые поверхности всех ступеней скошены под углом 18-22° по направлению вращения долота. Периферийная часть лопасти выполнена с утолщением, а торец задней половины периферийного утолщения по высоте расположен ниже торца его передней половины на величину, равную половине вылета зубка над телом лопасти. Недостатком лопастного долота для бурения перемежающихся по крепости горных пород является отсутствие возможности расширения и калибровки скважины.
Известно лопастное долото по патенту РФ на изобретение №2243347. Изобретение относится к горной промышленности, в частности к буровым лопастным долотам, и может быть использовано при создании лопастных долот для бурения сплошным и кольцевым забоями геологоразведочных, водозаборных и других скважин технического назначения, а также при создании шнековых буров. В лопастном долоте, состоящем из корпуса, сменных лопастей, пилотного наконечника и вращающихся резцов, ось вращающегося резца лежит на плоскости, параллельной плоскости лопасти, и направлена под углом к оси лопасти, проходя через точку, лежащую на окружности, ограниченной диаметром скважины со стороны ее забоя. Значительно увеличивается ресурс периферийного вооружения, эффективно работающего в твердых с пропластками крепких горных породах любой степени трещиноватости и абразивности, при этом повышается надежность работы долота. Недостатком лопастного долота является отсутствие возможности расширения и калибровки скважины.
Известно буровое лопастное долото по патенту РФ на изобретение №2179620. Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым лопастным долотам. Буровое долото содержит корпус с центральным отверстием, лопасти со вставными зубками, гибкий патрубок, закрепленный верхним концом к корпусу, нижний конец гибкого патрубка снабжен насадкой и грузом, выполненным в виде втулки. Верхняя часть одной из лопастей в полости центрального отверстия имеет или геометрическую форму, или геометрические размеры, отличные от других лопастей. Выполнение одной из лопастей, отличающейся от других, ведет к созданию силы потоком промывочной жидкости, которая отклоняет гибкий патрубок. Во время вращения долота на патрубок будут действовать кориолисова и центробежная силы. В результате действия этих сил нижний конец патрубка набежит на поверхность одной из лопастей. Под действием отраженных потоков от поверхности лопасти на гибкий патрубок последний отклонится от поверхности лопасти и т.д. Нижний конец патрубка будет описывать сложное движение относительно долота. Вследствие такого движения нижнего конца патрубка поток жидкости будет направляться последовательно ориентированно то в один сектор, то в другой и т.д. В результате этого исключается зашламление межзубковых пространств, что повышает эффективность и надежность работы долота. Недостатком бурового лопастного долота является сложность конструкции и низкая надежность.
Известно буровое лопастное долото по патенту РФ на изобретение №2168601. Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым лопастным долотам. Буровое лопастное долото содержит корпус и выполненный из отдельных секторов ступенчатый режущий торец, армированный породоразрушающими элементами. Гидромониторные насадки расположены между секторами. Каждая ступень сектора выполнена, по меньшей мере, с двумя концентрическими поверхностями. На выступающей поверхности размещены породоразрушающие элементы, а внутренняя поверхность углублена в тело корпуса. Выступающая и углубленная поверхности чередуются по секторам и по длине окружности долота. Насадки установлены на разных уровнях, а их центр отверстия размещен на среднем радиусе поверхности, углубленной в тело корпуса. Повышаются механическая скорость бурения и эксплуатационная стойкость режущих элементов долота за счет улучшения их промывки, охлаждения и качественной очистки от шлама. Недостатком бурового лопастного долота является отсутствие возможности расширения и калибровки скважины.
Известно буровое лопастное долото по патенту РФ на изобретение №2374420 (прототип). Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, применяемому для бурения нефтяных и газовых скважин, особенно для бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин и пород, представленных чередованием пропластков различной твердости. Технический результат - улучшение управляемости с одновременным повышением виброустойчивости долота PDC за счет применения специального композиционного покрытия и регулировки выступания резца над этим покрытием. Буровое лопастное долото включает корпус с присоединительной резьбой, центральным каналом и выходными отверстиями для промывочной жидкости и лопастями, оснащенными поликристаллическими алмазными резцами PDC. Поверхность лопастей снабжена композиционным покрытием, имеющим различную износостойкость по толщине, при этом стойкость композиционного покрытия к абразивному износу увеличивается в направлении от наружной поверхности к нижележащим слоям, а величина выступа резцов вблизи центра долота над поверхностью композиционного покрытия заведомо меньше необходимого для бурения самых твердых пород в данном геологическом разрезе. Недостатком бурового лопастного долота является низкая эффективность и отсутствие возможности расширения и калибровки скважины.
Задачами создания полезной модели являются: повышение эффективности работы, и расширение функциональных возможностей долота.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что долото буровое включает корпус с присоединительной резьбой для крепления к колонне бурильных труб, внутри которого выполнена открытая со стороны присоединительной резьбы полость с которой соединены промывочные отверстия. На нижней части корпуса вдоль его оси выполнены лопасти, армированные твердосплавными зубцами или наплавкой. Корпус выполнен ступенчатым, с уменьшением диаметра в сторону лопастей, а наружная поверхность лопастей в поперечной плоскости выполнена по радиусу, который равен половине наружного диаметра лопастей. Лопасти выполнены с режущей, расширяющей и калибрующей поверхностями, причем их наружный диаметр снизу-вверх увеличивается. Режущие поверхности лопастей сходятся по радиусу к оси корпуса. Режущие поверхности лопастей плавно переходят в расширяющие поверхности. Расширяющие поверхности ступенчато переходят в калибрующие поверхности. Режущая поверхность каждой второй лопасти выполнена короче и на образовавшейся лобовой поверхности выполнены промывочные отверстия. Каждая лопасть выполнена с обратным углом. Обратный угол составляет не более 45°.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении долота бурового применяются недефицитные материалы и известные технологии.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1…4, где:
На фиг.1 приведен внешний вид долота бурового.
На фиг.2 приведен разрез долота бурового вдоль оси.
На фиг.3 приведен разрез А-А.
На фиг.4 приведен вид Б.
1
Долото буровое состоит из корпуса 1 с присоединительной резьбой 2 для крепления к колонне бурильных труб, внутри которого выполнена открытая со стороны присоединительной резьбы 2 полость 3, с которой соединены промывочные отверстия 4. На нижней части корпуса 1, вдоль его оси выполнены лопасти 5, армированные твердосплавными зубцами или наплавкой. Корпус 1 выполнен ступенчатым с уменьшением диаметра в сторону лопастей 5, а наружная поверхность лопастей 5 в поперечной плоскости выполнена по радиусу «R», который равен половине наружного диаметра «D» лопастей 5. Лопасти 5 выполнены с режущей 6, расширяющей 7 и калибрующей 8 поверхностями, причем их наружный диаметр снизу-вверх увеличивается. Режущие поверхности 6 лопастей 5 сходятся по радиусу «R» к оси корпуса 1. Режущие поверхности 6 лопастей плавно переходят в расширяющие поверхности 7. Расширяющие поверхности 7 ступенчато переходят в калибрующие поверхности 8. Режущая поверхность 6 каждой второй лопасти 5 выполнена короче и на образовавшейся лобовой поверхности 9 выполнены промывочные отверстия 4. Каждая лопасть 5 выполнена с обратным углом 10. Обратный угол 10 составляет не более 45°.
Л
Долото буровое работает следующим образом. Долото буровое соединяется с бурильной колонной или забойным двигателем резьбой 2. На колонне труб долото буровое спускается в скважину. Включаются буровые насосы и подача бурового инструмента. Режущие поверхности 6 лопастей 5 врезаются в породу. Лопасти 5 сходятся по радиусу «R» к оси корпуса 1, что позволяет снизить сопротивление породы разрушению. Расширяющие поверхности 7, образованные плавным увеличением диаметра долота в сторону резьбы расширяют скважину, а калибрующие поверхности 8 обеспечивают калибровку ствола скважины. Буровой раствор, проходя через полость 3 и промывочные отверстия 4, охлаждает лопасти долота 5 и выносит выбуренную породу из скважины. Выполнение лопастей 5 долота с режущей 6, расширяющей 7 и калибрующей 8 поверхностями, позволяет совместить операции бурения, расширения и калибровки скважины, снизить время проходки в малоабразивных мягких и средних породах, за счет повышения скорости бурения.
Применение полезной модели позволило:
1. Повысить эффективность работы долота.
2. Одновременно с бурением расширять скважину и калибровать ее.
3. Снизить время бурения скважины.
4. Повысить качество проходки скважины.
5. Снизить количество спускоподъемных работ.
6. Снизить стоимость бурения.
7. Повысить функциональность долота