ЛОПАСТНОЕ ДОЛОТО

Полезная модель относится к горному делу, а именно к породоразрушающему инструменту и может быть использована при создании лопастных долот для бурения скважин различного назначения.
Известна коронка для бурения, в которой с целью увеличения интенсивности очистки забоя скважины от шлама, в корпусе выполнен дополнительный патрубок, каналы которого выходят в раструб центрального канала и на тыльную часть коронки, находящуюся при работе в затрубном пространстве скважины /1/.
Недостатком этой коронки является неэффективная система очистки забоя, что приводит к образованию шламовой подушки и вторичному переизмельчению разрушенной породы, снижая механическую скорость бурения и рабочий ресурс коронки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является буровое долото, содержащее полый корпус с напорными промывочными каналами и центральной выемкой, соединенной посредством радиальных канавок и отводного отверстия с напорными каналами в наддолотное пространство /2/. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является низкая эффективность очистки забоя скважины, обусловленная тем, что промывочная жидкость при истечении из каналов встречается либо с лопастями, либо с потоком от соседнего канала. При этом образуются застойные зоны, из которых шлам практически не удаляется, подвергаясь повторному переизмельчению, что снижает механическую скорость бурения и износостойкость долота.
Задача, решаемая полезной моделью в части лопастного долота, заключается в обеспечении качественной очистки забоя скважины от разрушенной породы.
Технический результат состоит в увеличении механической скорости бурения и рабочего ресурса долота.
Достижению технического результата в части лопастного долота способствует то, что в лопастном долоте, состоящем из корпуса с системой каналов для подачи промывочной жидкости на забой скважины и отвода ее в межтрубное пространство, и лопастей, армированных породоразрушающими элементами, в вспомогательных подводящих каналах, сопряженных с главным подводящим каналом и расположенных между лопастями, смонтированы гидроструйные насосы, при этом главный подводящий канал изолирован от всасывающего канала межканальной перемычкой и в нем смонтирован рассекатель потока, жестко связанный с межканальной перемычкой, а всасывающий канал сопряжен с эжекционными и вспомогательными отводящими каналами, и тем, что в конфузорах гидроструйных насосов имеется отверстие, сопряженное с эжекционными каналами, а концевые отверстия диффузоров гидроструйных насосов расположены ниже уровня выходных отверстий вспомогательных отводящих каналов.
Полезная модель поясняется чертежом. На Фиг.1 представлено схематическое изображение трехлопастного долота со струйным насосом, на Фиг.2 вид по А на Фиг.1.
1. Корпус долота.
2. лопасти долота.
3. породоразрушающие элементы лопасти.
4. Рассекатель потока.
5. Струйный насос.
6. Сопло.
7. Конфузор.
8. Камера разгона.
9. Диффузор.
10. Главный подводящий канал.
11. Вспомогательный подводящий канал.
12. Всасывающий канал.
13. Межканальная перемычка.
14. Эжекционный канал.
15. Вспомогательный отводящий канал.
16. 3аглушка.
17. Камера пониженного давления.
18. Призабойная зона.
19. Выходное отверстие вспомогательного отводящего канала.
Долото состоит из корпуса 1 (Фиг.1), лопастей 2, армированных вставками 3 из металлокерамического твердого сплава, рассекателя потока 4 и гидроструйных насосов 5, включающих в себя сопла 6, конфузоры 7, камеры разгона 8 и диффузоры 9. В корпусе 1 имеется главный подводящий канал 10, сопряженный с вспомогательными подводящими каналами 11, выходящие в межлопастные пространства, в которых смонтированы гидроструйные насосы 5 (Фиг.2). Со стороны забоя скважины в корпусе долота 1 выполнен всасывающий канал 12 для отвода промывочной жидкости, обогащенной продуктами разрушения, от забоя скважины. Всасывающий канал 12 выполнен соосно с главным подводящим каналом 10 и отделен от него межканальной перемычкой 13, в которой смонтирован рассекатель потока 4. Всасывающий канал 12 сопряжен с эжекционными каналами 14, верхние части которых, расположенные над гидроструйными насосами 5, перекрыты заглушками 16. Всасывающий канал 12 соединен с наддолотным пространством вспомогательными отводящими каналами 15. Нижние части эжекционных каналов 14 сопряжены с камерой пониженного давления 17, расположенной над рассекателем потока 4 в всасывающем канале 12.
Долото работает следующим образом. Промывочная жидкость от насоса по бурильным трубам поступает в главный подводящий канал долота 10 и, пройдя через гидроструйные насосы 5, выходит в пространство между стенками скважины и лопастями 2. При этом в эжекционных каналах 14 создается разряжение, а в пространстве над рассекателем потока - область пониженного давления 17. В результате разности давлений в призабойной зоне 18 и в зоне пониженного давления 17 над рассекателем потока в всасывающем канале 12, промывочная жидкость с частицами разрушенной породы засасывается в всасывающий канал 12 и через вспомогательные отводящие каналы 15 выходит в наддолотное пространство. Тем самым, обеспечивается обратно-всасывающий режим очистки забоя скважины от разрушенной породы, являющийся наиболее эффективным с точки зрения значительного уменьшения возможности повторного попадания, а следовательно и переизмельчения, шламовых частиц на забой скважины.
Рассекатель потока 4 имеет диаметр нижней части, приближенный к диаметру всасывающего канала 12, за счет чего основной поток обогащенной шламом промывочной жидкости направляется в вспомогательные отводящие каналы 15, т.к. суммарная площадь поперечного сечения вспомогательных отводных каналов 15 значительно больше площади поперечного сечения между нижней частью рассекателя потока 5 и стенками всасывающего канала 12. Последнее обстоятельство минимизирует повторное попадание частиц шлама в эжекционные каналы 14 и далее на забой скважины.
Расположение выходных отверстий диффузоров 9 гидроструйных насосов 5 ниже выходных отверстий 19 вспомогательных отводных каналов 15 обеспечивает условия, при которых поступающая на забой скважины промывочная жидкость практически не смешивается с жидкостью, обогащенной шламом.
Таким образом, предложенное техническое решение лопастного долота обеспечивает более эффективную очистку забоя скважины, повышая механическую скорость бурения и рабочий ресурс долота по сравнению с известными аналогами.
Источники информации.
1. А.С. СССР №663834, кл. E21B 10/60. Опубл. 25.05.79. Бюл. №19.
2. А.С. СССР №791905, кл. E21B 10/46, Опубл. 30.12.80. Бюл. №48 (Прототип).