RU2670456C1 - Опора бурового долота - Google Patents
Опора бурового долота Download PDFInfo
- Publication number
- RU2670456C1 RU2670456C1 RU2017140352A RU2017140352A RU2670456C1 RU 2670456 C1 RU2670456 C1 RU 2670456C1 RU 2017140352 A RU2017140352 A RU 2017140352A RU 2017140352 A RU2017140352 A RU 2017140352A RU 2670456 C1 RU2670456 C1 RU 2670456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- floating
- sleeve
- sleeves
- cutter
- package
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 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
- E21B10/22—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
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 породоразрушающему инструменту, а именно к опорам шарошечных буровых долот. Опора бурового долота содержит цапфу, на которой посредством пакета плавающих втулок и замкового подшипника установлена шарошка. Плавающий пакет выполнен из трех втулок, выполненных из материала с разными коэффициентами трения, при этом для всех втулок в зонах максимального нагружения при их проскальзывании относительно шарошки, цапфы и друг относительно друга соблюдаются определенные математические выражения. Такое выполнение опоры позволяет увеличить срок службы. 3 ил.
Description
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к опорам буровых шарошечных долот.
Известна опора бурового долота, содержащая подшипник скольжения, включающий плавающую втулку, установленную между цапфой лапы и шарошкой (см. авторское свидетельство СССР №233571, кл. Е21В 10/22, 1969 г.
Основным недостатком данной опоры является сравнительно невысокий ресурс ее работы. Это связано с быстрым выходом из строя замкового узла.
Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является опора бурового долота, содержащая цапфу, на которой посредством пакета плавающих втулок и замкового подшипника установлена шарошка (см. патент РФ №2580540, кл. Е21В, 2014 г).
К недостаткам прототипа следует отнести сравнительно быстрый выход втулок из строя из-за усиленного износа их рабочих поверхностей.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является увеличение срока службы опоры шарошечного бурового долота путем обеспечения равномерного износа всех трущихся поверхностей подшипника скольжения.
Указанный технический результат достигается тем, что в опоре бурового долота, содержащей цапфу, на которой посредством пакета плавающих втулок и замкового подшипника установлена шарошка, согласно изобретению плавающий пакет выполнен из нескольких, не менее трех, втулок, выполненных из материала с разными коэффициентами трения, при этом для всех втулок в зонах максимального нагружения при их проскальзывании относительно шарошки, цапфы и друг относительно друга должно соблюдаться следующее условие:
где: VIII линейная скорость вершины вооружения шарошки, связанная с ее вращением вокруг цапфы долота; V1 - линейная скорость точки контакта внешней образующей первой плавающей втулки с внутренней поверхностью шарошки; V2 - линейная скорость точки контакта внешней образующей второй плавающей втулки с внутренней поверхностью первой втулки; V3 - линейная скорость точки контакта внешней образующей третьей плавающей втулки с внутренней поверхностью второй втулки; RIII - внешний радиус шарошки; R1, R2 и R3 внешние радиусы первой, второй и третьей втулок соответственно.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 и 2 представлены варианты выполнения опоры, а на фиг. 3 - сечение «А-А» на (фиг. 2) в увеличенном масштабе.
Опора предложенного бурового долота содержит цапфу 1, на которой посредством пакета плавающих втулок 4 и 5, не менее трех в каждом пакете, и замкового подшипника 3 установлена шарошка 2. Плавающие втулки 61, 62, 63 выполнены таким образом, чтобы при их проскальзывании относительно шарошки 2, цапфы 1 и друг относительно друга в зонах максимального нагружения соблюдалось следующее условие:
где: VIII линейная скорость вершины вооружения шарошки; V1 - линейная скорость точки контакта внешней образующей первой плавающей втулки с внутренней поверхностью шарошки; V2 - линейная скорость точки контакта внешней образующей второй плавающей втулки с внутренней поверхностью первой втулки; V3 - линейная скорость точки контакта внешней образующей третьей плавающей втулки с внутренней поверхностью второй втулки; RIII - внешний радиус шарошки; R1, R2 и R3 внешние радиусы первой, второй и третьей втулок соответственно.
Втулки 61, 62, 63 изготавливаются из специальных многослойных композитов, обладающих высокой износостойкостью и позволяющих обеспечить различные коэффициенты трения между основными рабочими поверхностями кассетной втулки 4.
Принцип работы опоры шарошечного долота заключается в следующем. После спуска на колонне труб бурового долота на него прикладывают осевую нагрузку Q и крутящий момент. Под действием этих сил породоразрушающие элементы шарошечного долота внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода выносится на поверхность промывочной жидкостью, прокачиваемой через колонну бурильных труб. При вращении бурового долота шарошки 2 совершают вращательное движение вокруг оси цапфы 1 с угловой скоростью ωIII (фиг. 3). При этом внешняя поверхность первой плавающей втулки 61 осуществляет частичное проскальзывание относительно внутренней поверхности шарошки 2 со скоростью S1. В свою очередь, внешняя поверхность второй плавающей втулки 62 частично скользит по внутренней поверхности первой втулки 61 со скоростью S2, а внешняя поверхность третьей плавающей втулки 63 частично скользит по внутренней поверхности второй втулки 62 со скоростью S3 (фиг. 3).
В предложенной опоре, благодаря указанному соотношению между линейными скоростями точек контакта, расположенных на внешних образующих плавающих втулок в местах их максимального нагружения и линейной относительной скоростью вершины вооружения шарошки, достигается пятидесяти процентное подтормаживание каждой последующей втулки, относительно предыдущей. Это достигается за счет подбора плавающих втулок 6 с различными коэффициентами трения между всеми трущимися рабочими поверхностями кассетной втулки. В результате достигается равномерное проскальзывание всех втулок друг относительно друга, а так же относительно шарошки и цапфы лапы. При этом обеспечивается двух кратная редукция (снижение скоростей скольжения) на каждой ступени подшипника, а следовательно и минимизация износа трущихся поверхностей.
Это позволяет одновременно и существенно снизить проскальзывания для всех трущихся рабочих поверхностей кассетного подшипника скольжения 4, и тем самым обеспечить минимальный и равномерный износ всех элементов подшипника скольжения, что в конечном итоге дает возможность значительно увеличить срок службы как отдельных втулок 6, так и опоры долота в целом.
На основе экспериментальных исследований было установлено, что при величине подтормаживания более 50 процентов, существенно увеличивается износ втулок. Так же, не обеспечение одновременного и одинакового, в процентном отношении, подтормаживания всеми втулками кассетного подшипника, приводит к негативному перераспределению истирающих нагрузок между различными поверхностями трения и как следствие неравномерному и более интенсивному износу отдельных элементов подшипникового узла. Все это самым отрицательным образом сказывается на работоспособности и долговечности опорного узла шарошечного бурового долота. Так при величине V1<0,9⋅R1⋅VIII/2RIII увеличивается сопротивление скольжению внешней поверхности первой втулки относительно внутренней поверхности шарошки, что приводит к увеличению скольжения последующей втулки. При V1>1,1⋅R1⋅VIII/2RIII, соответственно уменьшается сопротивление скольжению внешней поверхности первой втулки относительно внутренней поверхности шарошки, что приводит к соответствующему уменьшению скольжения последующей втулки, и так далее.
При этом необходимо учитывать, что ввиду меньших радиусов, а соответственно, и величин площадей трения втулки, расположенные ближе к цапфе лапы должны иметь более узкий диапазон интервала изменения их относительных скоростей, обеспечивающих оптимальные режимы проскальзывания между соседними трущимися поверхностями.
Таким образом, выполнение опоры с предложенными параметрами позволит максимально использовать ресурс работы втулок и тем самым повысить эффективность работы долота в целом.
Claims (3)
- Опора бурового долота, содержащая цапфу, на которой посредством пакета плавающих втулок и замкового подшипника установлена шарошка, отличающаяся тем, что плавающий пакет выполнен из трех втулок, выполненных из материала с разными коэффициентами трения, при этом для всех втулок в зонах максимального нагружения при их проскальзывании относительно шарошки, цапфы и друг относительно друга должно соблюдаться следующее условие:
- где: VIII – линейная скорость вершины вооружения шарошки; V1 – линейная скорость точки контакта внешней образующей первой плавающей втулки с внутренней поверхностью шарошки; V2 – линейная скорость точки контакта внешней образующей второй плавающей втулки с внутренней поверхностью первой втулки; V3 – линейная скорость точки контакта внешней образующей третьей плавающей втулки с внутренней поверхностью второй втулки; RIII – внешний радиус шарошки; R1, R2 и R3 – внешние радиусы первой, второй и третьей втулок соответственно.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140352A RU2670456C1 (ru) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | Опора бурового долота |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140352A RU2670456C1 (ru) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | Опора бурового долота |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2670456C1 true RU2670456C1 (ru) | 2018-10-23 |
Family
ID=63923528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017140352A RU2670456C1 (ru) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | Опора бурового долота |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2670456C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU233571A1 (ru) * | М. Л. Рубинштейн, В. С. Травкин , Ю. С. Владиславлев | Опора шарошечного долота | ||
US1890887A (en) * | 1929-06-26 | 1932-12-13 | Chicago Pneumatic Tool Co | Earth boring apparatus |
US4756631A (en) * | 1987-07-24 | 1988-07-12 | Smith International, Inc. | Diamond bearing for high-speed drag bits |
RU2068069C1 (ru) * | 1991-05-15 | 1996-10-20 | Восточно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Опора шарошечного долота |
RU2334136C2 (ru) * | 2006-10-20 | 2008-09-20 | ОАО "Улан-Удэнский авиационный завод" | Опора скольжения |
RU2580540C2 (ru) * | 2010-10-01 | 2016-04-10 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Подшипники для скважинного инструмента, скважинный инструмент с такими подшипниками и способы их охлаждения |
-
2017
- 2017-11-21 RU RU2017140352A patent/RU2670456C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU233571A1 (ru) * | М. Л. Рубинштейн, В. С. Травкин , Ю. С. Владиславлев | Опора шарошечного долота | ||
US1890887A (en) * | 1929-06-26 | 1932-12-13 | Chicago Pneumatic Tool Co | Earth boring apparatus |
US4756631A (en) * | 1987-07-24 | 1988-07-12 | Smith International, Inc. | Diamond bearing for high-speed drag bits |
RU2068069C1 (ru) * | 1991-05-15 | 1996-10-20 | Восточно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Опора шарошечного долота |
RU2334136C2 (ru) * | 2006-10-20 | 2008-09-20 | ОАО "Улан-Удэнский авиационный завод" | Опора скольжения |
RU2580540C2 (ru) * | 2010-10-01 | 2016-04-10 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Подшипники для скважинного инструмента, скважинный инструмент с такими подшипниками и способы их охлаждения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101614108B (zh) | 具有优化的轴承结构的滚子锥形钻头 | |
FI83990B (fi) | Borranordning. | |
US8127863B2 (en) | Drill bit having enhanced stabilization features and method of use thereof | |
DE112012004811T5 (de) | Verdrängungsmotor mit radial eingeschränktem Rotormitnehmer | |
MX2010008273A (es) | Tubo de perforacion de aluminio acanalado en espiral. | |
RU2080446C1 (ru) | Буровое долото для бурения коренных пород (варианты) | |
US2991837A (en) | Turbo drill thrust bearings | |
US6193000B1 (en) | Drag-type rotary drill bit | |
US11708726B2 (en) | Horizontal directional reaming | |
RU2670456C1 (ru) | Опора бурового долота | |
RU2344265C1 (ru) | Устройство для бурения скважин (варианты) | |
NO20240169A1 (en) | Non-rotating drill pipe protector tool having multiple types of hydraulic bearings | |
US6371226B1 (en) | Drag-type rotary drill bit | |
US7866417B2 (en) | Self sharpening steel tooth cutting structure | |
WO2009046075A4 (en) | Drill bits and tools for subterranean drilling | |
RU2017112751A (ru) | Компоновка подшипников установки глубокого бурения | |
US3363704A (en) | Directional drilling tool | |
RU2508440C1 (ru) | Буровое шарошечное долото | |
EP1006257B1 (en) | A drag-type Rotary Drill Bit | |
RU2655065C1 (ru) | Подшипниковая опора шарошки бурового долота | |
RU2332556C1 (ru) | Буровая коронка | |
GB2085050A (en) | Rotary earth boring bit | |
RU2375546C1 (ru) | Опора бурового породоразрушающего инструмента | |
RU2357065C1 (ru) | Опора шарошечного долота | |
DE69920145T2 (de) | Drehbohr-Fräsmeissel und Verfahren zu deren Entwicklung |