SU1270284A1 - Буровое трехшарошечное долото - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной промыЕПленности и позвол ет повысить эффективность очистки забо  и вооружени  шарошек 2 долота. Дл  этого на конусе 8 центральной втулки 5 размещены и сообщаютс  с центральным выходным отверстием ра диальные каналы (РК) 6 н 7. Сечение РК 7 вдвое меньше РК 6. Ориентирован РК 7 диаметрально противоположно РК 6 на поверхность шарошек 2. Суммарна  площадь , выходных отверстий боковых гидромониторных насадок (БГН) 3 и 4, площадь Рц.оть. с Ф центрального выходного отверсти  втулки 5 и суммарна  площадь ZFp.K. СП Х-/4 ю о ос

Description

РК 6 и 7 св заны следующим соотношением : JFp,/ZFp. +Fc,oTe 1,3-1,5; ZFp.,t/FnflTe 3,5-4. Стру  жидкости из БГН 3 и 4 создает гидромониторное действие на периферии забо . Струи жидкости из БГН сливаютс  и поступают в проем между двум  шарошками. Стру  из БГН 6 очищает одновременно забой и вооружение этих двух шарошек. А стру  из БГН 7 очищает

вооружение соответствующей третьей шарошки. Струи жидкости преп тствуют образованию сальника на вооружение шарошек, что важно при бурении в м гких и в зких породах. Стру  жидкости из центрального swходного отверсти  очищает вооружение вершинных венцой шарошек 2 и забой в его центральной части. 6 ил.

Изобретение относитс  к породоразрушающему инструменту, а именно к промывочной системе буровых трехшарошечных долот. Цель изобретени  - повьшгекие зффективности очистки забо  и вооружение шарошек долота, На фиг. 1 дан разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - схема размещени  насадок.в долоте и их ориентаци  относительно шарошек долота; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4-6 - графики результатов сте довых исследований по оптимизации геометрических параметров системы промьшки долота, Долото содержит установленные на опорах 1 шарошки 2 и комбинированную систему промывки, включающую две боковые гидромониторные насадки 3 и 4, ориентированные в проемы меж ду шарошками 2, и центральную втул ку 5. Радиальные каналы 6 и 7 центральной втулки имеют различное сеч iffle и расположены на конусе 8 втулки 5. Канал 6 ориентирован между шарошками 2 в свободный от гидромониторной насадки проем 9, а второй канал 7 выполнен вдвое меньшего сечени , чем канал 6, и направл на поверхность противолежащей свободному проему 9 шарошки 2. При эт гшощади боковых гидромониторных на садок 3 и 4 центрального выходного отверсти  10 и радиальных каналов 6 и 7 св заны соотношени ми Шх:. 3-1 эТТГ J.TT , - - р..оге. 1 3,5-4, г .. лтв где rF, - суммарна  площадь выходных отверстий боковых гидромониторных каналов; IF р.к, - суммарна  площадь радиальных каналов центральной втулки; Гц.отв- площадь центрального выходного отверсти  втулки.При проектировании долота из указанного соотношени  площадей определ етс  длина и ширина каналов 6 и 7 центральной втулки 5 и диаметр ее выходного отверсти  10. Центральна  втулка 5 устанавливаетс  в долоте таким образом, чтобы больший по площади канал 6 был направлен в проем между шарошками без гидромониторной насадки 9, а диаметрально противоположный канал 7 - на ось противолежащей этому проему шарошки 2. При этом втулка 5 устанавливаетс  по возмо с ности ниже, т.е. необходимо максимально ее приблизить к шарошкам и забою скважины. Долото работает следуюшл:м образом . Промывочна  жидкость действует на забой скважины через две боковые; гидромониторные насадки 3 и 4 и центральную втулку 5. При этом потоки жидкости , выход щие из двух боковых насадок 3 и 4, создают гидромониторное действие на периферию забо . Далее эти потоки направл ютс  к центру забо  и после их сли ни  в проем 9 без третьей боковой насадки. В этом проеме они ускор ютс  потоком

3

жидкости, выход щим из большего канала 7 центральной втулки 5, и вынос тс  в эатрубное пространство. Стру  жидкости, выход ща  из большего канала 6 центральной втулки 5 в проем 9 между двум  шарошками, очищает одновременно забой и вооружение этих шарошек, а стру  жидкости из меньшего канала 7 очищает вооружение соответствующей третьей шарошки , преп тству  этим образованию сальника на вооружении шарошек, что особенно важно при бурении в м гких и в зких породах. Поток жидкости из центрального выходного отверсти  10 смывает вооружение вершинных венцов шарошек 2 и забой в его центральной части.

Установлено, что забой скважины очищаетс  от выбуренного шлама тем эффективнее, чем выше скорость потоков промывочной жидкости по всей его плоскости. Резкое уменьшение скорости потока промьшочной жидкости в какой-либо области забо  приводит к образованию в этом месте за стойной зоны - зоны скоплени  шлама . Такими наиболее зашламленными зонами, как правило,  вл ютс  центр и перифери  забо  (у стенки скважины в свободном от Гидромониторной насадки проеме. В предлагаемой системе промывки долота величины скоростей потоков промывочной жидкости в указанных зонах завис т от соотношени  геометрических параметров центральной втулки и боковых гидромониторных насадок.

На фиг. 4 показан график изменени  скорости поперечного потока промывочной жидкости на периферии забо  у стенки скважины в проеме без боковой насадки (крива  1) и в центре забо  (йрива  2) в зависимости от различного соотношени  геометрических параметров промывочных узлов долота. Зависимость представлена.в безразмерных величинах , где Vpo - скорость потока промьшочной жидкости в данной точке; скорость истечени  промьшочной жидкости из насадки долота .

На фиг. 5 приведен аналогичный график зависимости указанных параметров от соотношени  суммарной площади радиальных каналов центральной втулки и ее выходного от702844

версти . Оптимальными выбирались геометрические прааметры промывочных узлов долота, соответствующие максимальной скорости потока промы- 5 вочной жидкости как в центре забо , так и на его периферии в исследуемом проеме. Такими дл  графика, показанного на фиг. 4,  вл етс  зона (1 ,3-1 ,5)./5:Fp.(+Рцр а дл  графи10 ка на фиг. 5 - (3,5-4) .j,.На фиг. 6 представлен сравнительный график, показываюш 1й изменение скорости движени  поперечных потоков промывочной жидкости по радиусу за15 бо  скважины (от центра забо  - точка О до его периферии - точка d/2) в долоте с системой промывки, выбранной за прототип (крива  1), ив долоте с предлагаемой схемой промьшки

20 (крива  2). При этом в обоих случа х суммарный расход жидкости и скорость ее истечени  из насадок долота были одинаковыми. Стрелкой показано направление течени  промывочной жид25 кости по забою. Из графика видно, что при равных услови х предлагаема  схема промывки долота обеспечивает более высокую скорость поперечных потоков по забою скважины, что

0 положительно сказываетс  на качестве его очистки и выносе отбуренного шлама в затрубное пространство.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Буровое трехшарошечное долото, содержащее корпус с боковыми гидромониторными насадками, шарошки, установленные на цапфах лап посредством подшипников, и центральную

   промывочную втулку с конусом, центральным выходным отверстием и двум  радиальными каналами, один из которых ориентирован в межшарошечное

   пространство, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности очистки забо  и вооружени  шарошек долота, радиальные каналы центральной втулки размещены на

   ее конусе и сообщаютс  с ее центральным выходным отверстием, причем второй радиальный канал центральной промывочной втулки выполнен вдвое меньшего сечени  по отношению к пер-

   вому и ориентирован диаметрально противоположно ему на поверхность шарошки, а суммарна  площадь 2Fp выходных отверстий боковых гидромо5

   ниторных насадок, площадь Рц центрального вьпсодного отверсти  втулки и суммарна  площадь ZF.., радиальных каналов св заны следующими соот-- Д.4- з 5-4

   ношени ми:Рц.ог-р,,

   JiFf

   i.3-1,5 2 Fp7+F4.I

   8uff6