RU2611776C1 - Долото для реактивно-турбинного бурения - Google Patents
Долото для реактивно-турбинного бурения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2611776C1 RU2611776C1 RU2016102413A RU2016102413A RU2611776C1 RU 2611776 C1 RU2611776 C1 RU 2611776C1 RU 2016102413 A RU2016102413 A RU 2016102413A RU 2016102413 A RU2016102413 A RU 2016102413A RU 2611776 C1 RU2611776 C1 RU 2611776C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cone
- bit
- teeth
- main
- reactive
- Prior art date
Links
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 24
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/16—Roller bits characterised by tooth form or arrangement
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области бурения скважин большого диаметра, а именно к долотам для реактивно-турбинного бурения шарошечного типа. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота. Долото для реактивно-турбинного бурения содержит корпус, лапы с наклонными цапфами и закрепленные на них шарошки с калибрующими, основными и вершинными зубьями и промывочной системой. Каждая шарошка долота представляет собой одноконусную конструкцию, нижняя образующая которой расположена перпендикулярно к оси вращения агрегата. Торцевые грани калибрующих, основных и вершинных зубьев выполнены вогнутой формы, с определенными радиусами кривизны. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области бурения скважин большого диаметра, а именно к долотам для реактивно-турбинного бурения шарошечного типа.
Известно долото для реактивно-турбинного бурения, содержащее корпус с наклонными цапфами и закрепленные на них шарошки с основными и периферийными венцами, армированными твердосплавными зубками и калибрующей поверхностью (см. Жиленко Н.П. и др. Справочное пособие по реактивно-турбинному бурению. М.: Недра, 1987, с. 77-81, рис. 42).
Недостатком этого долота является высокая энергоемкость и низкая эффективность процесса разрушения породы из-за нерациональной геометрии зубчатого вооружения, приводящие к росту стоимости метра проходки.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является долото для реактивно-турбинного бурения, содержащее корпус, лапы с наклонными цапфами, закрепленные на них шарошки с калибрующими, основными и вершинными зубьями и промывочную систему (см. патент РФ №2090733, кл. Е21В 10/16, 1997 г.).
Недостатком данного долота является малая эффективность его работы. Это связано с тем, что конструкция указанных долот не в полной мере учитывает особенности работы инструмента при реактивно-турбинном бурении, связанные с движением шарошек не только вокруг цапф, но и в переносном движении долота вокруг оси вращения агрегата реактивно-турбинного бурения.
В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота, а именно проходки и механической скорости бурения.
Указанный технический результат достигается тем, что в долоте для реактивно-турбинного бурения, содержащем корпус, лапы с наклонными цапфами, закрепленные на них шарошки с калибрующими, основными и вершинными зубьями и промывочную систему, согласно изобретению каждая шарошка долота представляет собой одноконусную конструкцию, нижняя образующая которой расположена перпендикулярно к оси вращения агрегата, при этом торцевые грани калибрующих, основных и вершинных зубьев выполнены вогнутой формы, с радиусами кривизны: (значки 1 и 2 относятся соответственно к внутренним и наружным радиусам, а буквы К, О и Β - соответственно к калибрующим, основным и вершинным венцам шарошек), соотношение которых со стороны вершины шарошки должно удовлетворять условию , при , а со стороны основания шарошки - удовлетворять условию , при .
Такое выполнение геометрии вооружения долота позволяет существенно повысить разрушающую способность зубьев в направлении максимального проскальзывания вооружения по забою, связанного с вращением агрегата реактивно-турбинного бурения.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид долота большого диаметра для реактивно-турбинного бурения; на фиг. 2 изображена принципиальная схема движения шарошек при реактивно-турбинном бурении в момент их максимального проскальзывания по забою, связанного с вращением агрегата; на фиг. 3 - схема выполнения торцевых поверхностей зубьев шарошки.
Долото для реактивно-турбинного бурения включает корпус 1 с промывочной системой, образованной каналами 4 и лапами 2, на цапфах которых установлены шарошки 3 с вершинными 7, основными 6 и периферийными венцами 5. Внутренние 12 и наружные торцевые грани 11 зубьев выполнены с определенными радиусами кривизны. Каждая шарошка 3 долота представляет собой одноконусную конструкцию, нижняя образующая которой расположена перпендикулярно к оси вращения агрегата.
Принцип работы долота заключается в следующем.
Агрегат реактивно-турбинного бурения, включающий несколько параллельно работающих турбобуров с долотами, спускают в скважину и начинают процесс бурения. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, передаваемого турбобурами на каждое долото агрегата, зубья шарошек 3 внедряются в породу и разрушают ее. При этом вооружение долота совершает относительное вращение вокруг оси вращения долота 9 с угловой скоростью ωD (фиг. 2) и переносное движение вокруг оси вращения 8 агрегата реактивно-турбинного бурения. Последнее сопровождается значительным проскальзыванием вооружения шарошек 3 по забою скважины 10, причем как вдоль оси шарошек, так и в перпендикулярном направлении.
На фиг. 2 представлена принципиальная схема движения вооружения шарошки в момент ее «перекатывания» в точках А и В. Здесь движение долота вокруг оси вращения агрегата 8 с угловой скоростью ωA не может быть компенсировано дополнительным увеличением или уменьшением скорости вращения шарошки ωIII, так как ее ось вращения располагается вдоль направления вращения агрегата ( - вектор линейной скорости точек А и В).
Поэтому при «перекатывании» шарошки долота по забою в точках А и В происходит максимальное проскальзывание зубьев вооружения в направлении вращения агрегата реактивно-турбинного бурения на величину Δ, т.е. точка А перемещается в А’, а точка В перемещается в В’. Характерной особенностью этого проскальзывания является то, что зубья вооружения шарошки скользят в направлении не их основных рабочих поверхностей, т.е. набегающей или сбегающей граней зубьев, а в перпендикулярной им плоскости. Таким образом, в точках А к В основное разрушение породы забоя, связанное с проскальзыванием вооружения, осуществляется либо торцевыми поверхностями зубьев, обращенными к основанию шарошки 11 и ее тыльным конусом, либо торцевыми поверхностями зубьев 12, обращенными к вершине шарошки. В связи с этим при бурении мягких пород необходимо уменьшить передний угол резания торцевых поверхностей зубьев вооружения шарошки, принимающих максимальное участие в разрушении породы плоского забоя.
Максимальную эффективность работы стального армированного зубчатого вооружения в условиях реактивно-турбинного бурения мягких пород можно обеспечить придав определенную геометрию торцевым поверхностям зубьев различных венцов вооружения (см. фиг. 3). Это связано с тем, что в момент максимального проскальзывания вооружения, связанного с вращением агрегата, большая часть работы по разрушению плоского забоя 10 осуществляется торцевыми поверхностями зубьев 5 калибрующего конуса шарошки, чуть меньшая торцевыми поверхностями зубьев 6 основного ряда и незначительная часть теми же поверхностями зубьев вершинного ряда 7. С целью снижения неравномерности нагрузки на все торцевые поверхности зубьев всех рядов вооружения необходимо создать различные передние углы резания для всех торцевых поверхностей. Это достигается путем выполнения зубьев вогнутой формы с радиусами кривизны со стороны вершины шарошки, удовлетворяющими условию , при , а со стороны основания шарошки радиусы кривизны должны удовлетворять условию , при .
При выполнении указанных требований, помимо улучшения условий резания мягких пород, будет обеспечиваться частичное выравнивание нагрузки на зубья всех венцов вооружения шарошки.
Выполнение этого условия позволит максимально использовать работу внешних торцевых граней всех без исключения зубьев, одновременно находящихся в соприкосновении с поверхностью забоя при проскальзывании вооружения шарошек, связанном с вращением агрегата реактивно-турбинного бурения.
Вооружение основных венцов 6 может изготавливаться как в прямозубом, так и косозубом исполнении. Основные защищаемые признаки изобретения могу применяться для вооружения шарошечного бурового инструмента с любым количеством шарошек и с любым видом вооружения.
Таким образом, применение предложенного долота позволит повысить эффективность бурения скважин способом реактивно-турбинного бурения за счет увеличения разрушающей способности вооружения и снижения энергоемкости процесса разрушения породы, что конечном итоге даст возможность повысить проходку и механическую скорость и снизить стоимость буровых работ.
Claims (1)
- Долото для реактивно-турбинного бурения, содержащее корпус, лапы с наклонными цапфами и закрепленные на них шарошки с калибрующими, основными и вершинными зубьями и промывочной системой, отличающееся тем, что каждая шарошка долота представляет собой одноконусную конструкцию, нижняя образующая которой расположена перпендикулярно к оси вращения агрегата, при этом торцевые грани калибрующих, основных и вершинных зубьев выполнены вогнутой формы, с соответствующими радиусами кривизны: , , , , , (значки 1 и 2 относятся соответственно к внутренним и наружным радиусам, а буквы K, O и B – соответственно к калибрующим, основным и вершинным венцам шарошек), соотношение которых со стороны вершины шарошки удовлетворяет условию , при , а со стороны основания шарошки удовлетворяет условию , при .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016102413A RU2611776C1 (ru) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | Долото для реактивно-турбинного бурения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016102413A RU2611776C1 (ru) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | Долото для реактивно-турбинного бурения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2611776C1 true RU2611776C1 (ru) | 2017-03-01 |
Family
ID=58459423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016102413A RU2611776C1 (ru) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | Долото для реактивно-турбинного бурения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2611776C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU171343A1 (ru) * | И. М. Просмушкин | Шарошечное буровое долото | ||
US2148372A (en) * | 1936-03-21 | 1939-02-21 | Hughes Tool Co | Offset tricone bit |
RU2090733C1 (ru) * | 1994-12-29 | 1997-09-20 | Виталий Анатольевич Ясашин | Долото для реактивно-турбинного бурения |
US6029759A (en) * | 1997-04-04 | 2000-02-29 | Smith International, Inc. | Hardfacing on steel tooth cutter element |
-
2016
- 2016-01-27 RU RU2016102413A patent/RU2611776C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU171343A1 (ru) * | И. М. Просмушкин | Шарошечное буровое долото | ||
US2148372A (en) * | 1936-03-21 | 1939-02-21 | Hughes Tool Co | Offset tricone bit |
RU2090733C1 (ru) * | 1994-12-29 | 1997-09-20 | Виталий Анатольевич Ясашин | Долото для реактивно-турбинного бурения |
US6029759A (en) * | 1997-04-04 | 2000-02-29 | Smith International, Inc. | Hardfacing on steel tooth cutter element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108625788B (zh) | 一种新型pdc、牙轮复合钻头 | |
RU160827U1 (ru) | Алмазная коронка для бурения | |
RU2611776C1 (ru) | Долото для реактивно-турбинного бурения | |
RU2445433C1 (ru) | Стабилизирующее двухъярусное долото режущего типа | |
RU2427700C1 (ru) | Буровое шарошечное долото | |
US20070137895A1 (en) | Percussion drill bit with V-shaped splines | |
RU2681164C1 (ru) | Буровая штанга для вращательного бурения шпуров | |
RU2390617C1 (ru) | Буровое трехшарошечное долото | |
Buyalich et al. | Justification of the shape of a non-circular cross-section for drilling with a roller cutter | |
RU2579087C1 (ru) | Долото для реактивно-турбинного бурения | |
RU2620108C1 (ru) | Долото для реактивно-турбинного бурения | |
RU2631948C1 (ru) | Буровое долото режуще-вращательного типа | |
RU2392411C1 (ru) | Шарошка бурового долота | |
RU2090733C1 (ru) | Долото для реактивно-турбинного бурения | |
RU2090732C1 (ru) | Шарошечное долото для реактивно-турбинного бурения | |
RU2543824C1 (ru) | Буровое шарошечное долото | |
RU2543828C1 (ru) | Буровое шарошечное долото | |
RU2600225C1 (ru) | Шарошечный расширитель | |
RU2628363C2 (ru) | Способ балансировки нагрузок в долоте с поликристаллическим алмазным вооружением | |
RU2543760C1 (ru) | Буровое шарошечное долото | |
RU131408U1 (ru) | Долото | |
RU2522685C2 (ru) | Буровая коронка | |
RU2094587C1 (ru) | Шарошка бурового долота | |
RU158022U1 (ru) | Долото буровое трехшарошечное для условий наклонно-направленного и горизонтального бурения | |
RU140258U1 (ru) | Буровое долото |