RU2006101064A - Ударное буровое долото - Google Patents

Claims (15)

1. Ударное буровое долото для бурения подземной формации, имеющее центральную продольную ось и действующее при приложении повторяющихся осевых ударов по буровому долоту в направлении, имеющем составляющую вдоль оси, и при сообщении вращательного движения бурового долота вокруг оси относительно подземной формации, и содержащее один или несколько осевых режущих элементов для выполнения преимущественно осевого срезания подземной формации под воздействием осевых ударов, один или несколько скалывающих режущих элементов для выполнения преимущественно сдвигового срезания подземной формации под воздействием вращательного движения, имеющиеся первый скалывающий режущий элемент, один или несколько осевых режущих элементов расположены по отношению к по меньшей мере первому скалывающему режущему элементу с возможностью зацепления подземной формации ранее во время удара по сравнению с по меньшей мере первым режущим элементом.

2. Ударное буровое долото по п.1, в котором один или несколько осевых режущих элементов расположены по отношению к первому скалывающему режущему элементу таким образом, что в среднем они проникают в подземную формацию глубже, чем первый скалывающий режущий элемент при каждом движении удара, предпочтительно по меньшей мере в 1,5 раза глубже, и более предпочтительно по меньшей мере в 2 раза глубже.

3. Ударное буровое долото по п. 1 или 2, в котором первый скалывающий режущий элемент расположен в первой кольцевой канавке вокруг центральной оси, имеющей радиальную ширину, соответствующую радиальной ширине первого скалывающего режущего элемента, в результате чего один или несколько осевых режущих элементов расположены в первой кольцевой канавке.

4. Ударное буровое долото п.1 или 2, в котором один или несколько осевых режущих элементов и первый скалывающий режущий элемент каждый имеет точку удара, определяемую как часть режущего элемента, который первым зацепляет подземную формацию при осевом ударе, причем по меньшей мере точка удара первого скалывающего режущего элемента заглублена на величину r по отношению к точкам удара одного или нескольких осевых режущих элементов.

5. Ударное буровое долото по п.3, в котором второй скалывающий режущий элемент расположен во второй кольцевой канавке вокруг центральной оси, имеющей радиальную ширину, соответствующую радиальной ширине второго скалывающего режущего элемента, при этом один или несколько осевых режущих элементов расположены во второй кольцевой канавке, и точка удара второго скалывающего режущего элемента заглублена по отношению к точкам удара одного или нескольких осевых режущих элементов во второй кольцевой канавке на величину больше r.

6. Ударное буровое долото по п.5, в котором вторая кольцевая канавка в радиальном направлении проходит дальше по отношению к центральной оси, чем первая кольцевая канавка.

7. Ударное буровое долото по п.4, в котором r>0,25 мм и предпочтительно r

0,50 мм.

8. Ударное буровое долото по п.1 или 2, в котором режущие поверхности осевых режущих элементов имеют, по существу, куполообразную форму или полусферическую форму.

9. Ударное буровое долото по п.1 или 2, в котором скалывающие режущие элементы имеют гребковую поверхность, обращенную к проточному каналу, соединенному с ней под передним углом в тыльной плоскости менее 90°, причем этот угол определяется как угол между проекцией линии, перпендикулярной к гребковой поверхности на плоскости, определяемой центральной продольной осью бурового долота, и касательным направлением вращательного движения, и плоскостью, перпендикулярной к продольной оси.

10. Ударное буровое долото по п.1 или 2, в котором один или несколько скалывающих режущих элементов имеют предварительно режущую плоскую ударную поверхность, по существу, параллельную плоскости, перпендикулярной к центральной продольной оси.

11. Ударное буровое долото по п.1 или 2, которое дополнительно содержит множество лопастей, выступающих из бурового долота, множество проточных каналов, проходящих вдоль бурового долота в, по существу, радиальном направлении, при этом между двумя соседними лопастями образованы последовательные проточные каналы, при этом скалывающие режущие элементы расположены рядами на передних краях лопастей по отношению к направлению вращательного движения, при этом каждый ряд скалывающих режущих элементов имеет соответствующий ему проточный канал для прохождения по нему бурового раствора для удаления выбуренных обломков породы, скапливающихся перед каждым рядом скалывающих режущих элементов.

12. Ударное буровое долото по п.11, в котором осевые режущие элементы расположены по отношению к направлению вращательного движения в положении позади каждого ряда скалывающих режущих элементов и впереди последующего соседнего проточного канала, относящегося к следующему ряду скалывающих режущих элементов следующей лопасти.

13. Ударное буровое долото по п.1 или 2, в котором соотношение количества осевых режущих элементов и скалывающих режущих элементов составляет по меньшей мере 3:2.

14. Бурильная система для бурения скважины в подземной формации, содержащая бурильную колонну, содержащую ударное буровое долото согласно любому из пп.1-13, первое приводное средство для вращения бурового долота в скважине для обеспечения скребущего движения скалывающих режущих элементов по забою скважины и второе приводное средство для выполнения повторяющихся осевых ударов по буровому долоту в направлении, имеющем составляющую по оси бурового долота в скважине, для воздействия по меньшей мере осевыми режущими элементами на забой скважины.

15. Способ бурения скважины в подземной формации, включающий следующие этапы: обеспечение бурильной системы согласно п.14; размещение бурового долота на подземной формации, подлежащей бурению; осуществление вращательного движения бурового долота вокруг оси при поддержании усилия на буровом долоте, направленного в осевом направлении в подземную формацию; выполнение периодических ударов по буровому долоту.