БУРОВОЕ ДОЛОТО

Полезная модель относится к устройствам для бурения скважин, в частности к буровым долотам.
Известны буровые долота, включающие корпус с центральным промывочным каналом, в котором размещен узел для принудительного подъема и выноса шлама в виде наклонных обтекаемых лопастей турбин, и породоразрушающие органы. (Авторское свидетельство СССР №630394, МКИ E21B 9/08 опубл. 30.10.78.).
Недостатком известных устройств является малая эффективность бурения вследствие невозможности полной реализации на забое энергии нисходящего потока бурового раствора.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, включающее корпус с центральным каналом, породоразрушающие органы и гидромониторный патрубок с механизмом изменения режима истечения бурового раствора, размещенный в центральном канале (Патент РФ №2078897 МПК: E21B 10/18, опубл. 10.05.1997 г. - прототип).
Недостатком известного долота, выбранного нами в качестве прототипа по большинству совпадающих признаков, является низкая эффективность реализации гидромониторной энергии.
Задачей полезной модели является создание гидроакустических колебаний потока бурового раствора и повышение вследствие этого эффективности бурения.
Техническая сущность полезной модели заключается в том, что в известном буровом долоте, включающем корпус с центральным каналом, породоразрушающие органы и гидромониторный патрубок с механизмом изменения режима истечения бурового раствора, размещенным в центральном канале, механизм выполнен в виде тороидальной камеры с кольцевыми входным и выходным каналом, снабжен стержневым вибратором, закрепленным на подпружиненной головке с защитной полусферой, и цилиндрическим пластинчатым резонатором, размещенными соосно в центральном канале механизма.
Выполнение механизма изменения режима истечения бурового раствора в виде тороидальной камеры с кольцевыми входным и выходным каналом, и снабжение его стержневым вибратором, закрепленным на подпружиненной головке с защитной полусферой, и цилиндрическим пластинчатым резонатором, размещенными соосно в центральном канале механизма обеспечивает создание и параметрическое воздействие генерируемых механизмом гидроакустических волн на слагающие забой скважины горные породы, снижая их прочность.
На фиг.1 изображен общий вид устройства, продольный разрез; на фиг.2 - механизм изменения режима истечения бурового раствора, продольный разрез; на фиг.3 - аксонометрическая проекция головки механизма изменения режима истечения бурового раствора.
Буровое долото содержит корпус 1 с центральным промывочным каналом и породоразрушающими органами 2. Корпус 1 продлен переводником 3, обеспечивающим создание емкости для размещения механизма изменения режима истечения бурового раствора с корпусом 4 и опорным кольцом 5.
В нижней части корпуса 4 выполнена тороидальная камера 6 с цилиндрическим пластинчатым резонатором 7.
В центральном канале 8 корпуса 4 размещен вибратор 9 со штоком 10. Над кольцевым выступом 5 размещены ребра 11, с которыми посредством пружины 12 взаимодействует головка 13 вибратора 9, защищаемая от гидродинамического воздействия потока бурового раствора полусферой 14. При этом между полусферой 14 и головкой 13 имеется пространство 15.
Устройство работает следующим образом. Буровой раствор под давлением подается в полость патрубка 4 и поступает через кольцеобразное сопло между цилиндрическим пластинчатым резонатором 7 и краем вибратора 9 в тороидальную резонансную камеру 6, чем возбуждаются мощные гидроакустические волны.
Излучение гидроакустической энергии осуществляется в направлении забоя, одновременно с помощью подпружиненного вибратора 9 генерируются вибрации бурового раствора в нисходящем потоке.
Наличие в генераторе жесткой связи пластинчатого 7 резонатора и стержневого вибратора 9 позволяет обеспечивать параметрическое взаимодействие генерируемых виброакустических волн. Это связано с тем, что колебательное движение пластинчатого резонатора передается к стержневому вибратору и приводит к продольным колебаниям последнего.
Тороидальная резонансная камера 6 работает в согласующем режиме с пластинчатым 7 резонатором и стержневым 9 вибратором. Это можно объяснить тем, что колеблющиеся пластинчатый 7 резонатор и стержневой 9 вибратор являются активными поверхностями механизма изменения режима истечения бурового раствора. Колебания стержневого 9 вибратора пластинчатого 7 резонатора приводят к пульсационному изменению расхода и давления поступающего в канал 8 потока бурового раствора.
При этом резонансная камера 6 начинает излучать гидростатические волны с частотой колебания пластины цилиндра 7. Пульсационное изменение давления в камере 6 с частотой колебания пластины 7 за счет импульсного воздействия потока, как внешней возмущающей силы, в свою очередь приводит к увеличению амплитуды колебаний вибратора 9, колеблющегося в потоке бурового раствора под действием пружины 12 под защитой полусферы 14.
Созданные таким образом гидроакустические колебания потока бурового раствора достигают поверхности забоя, что в большинстве случаев приводит к росту эффективности разрушения горных пород, слагающих забой.
Таким образом, решаемая задача приводит к достижению технического результата - повышению эффективности бурения, снижая прочность пород забоя скважины, и воздействуют на него, способствуя ускоренному разрушению его породоразрушающими органами 2.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ИЛИ ИНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Повышение механической скорости бурения и величины проходки на долото, и вследствие этого производительности буровых работ.