SU1790659A3 - Буровое долото - Google Patents

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту для бурения глубоких скважин,

Известны буровые долота, содержащие корпус со вставными закрепляемыми с помощью штифтов сменными резцами, размещаемыми в сквозных отверстиях.

Известно также буровое долото, содержащее корпус с центральным и боковыми промывочными каналами и рабочую головку с выпуклой поверхностью, характеризующейся определенной кривой, огибающей профиль, и резцами, установленными в пазах рабочей головки корпуса по винтовой линии.

Недостатками известного устройства являются низкая технологичность изготовления и сложность конструкции, обусловленные необходимостью высверливания отверстий в пазах для размещения резцов, невозможностью оперативной замены изношенных резцов, невозможностью использования долота как для бурения сплошным забоем, так и для бурения кольцевым забоем с целью получения столбика керна.

Целью изобретения является повышение технологичности изготовления и упрощения конструкции. Это достигается благодаря надежному закреплению вставных резцов в торце долота, их рациональному размещению на поверхность торца и уменьшению количества дополнительных крепежных деталей.

Предложенное устройство представляет собой универсальную легкотрансформирующую конструкцию для бурения скважин кольцевым и сплошным забоем.

Поставленная цель достигается тем, что известное буровое долото, содержащее корпус с центральным и боковыми промывом1790659 АЗ ными каналами и рабочую головку с выпуклой поверхностью, характеризующейся кривой, огибающей профиль, и резцами, установленными в пазах рабочей головки корпуса по винтовой линии, снабжено перекрывающей центральный канал породоразрушающей втулкой с продольным отверстием и вогнутой сферической поверхностью, кромки которой совмещены с кромками рабочей головки, а резцы выполнены в виде дугообразных секторов с хвостовиками и радиальными отверстиями в них и алмазосодержащим слоем на рабочем торце, размещенном параллельно поверхностям втулки и головки, причем пазы и отверстия выполнены общими для втулки и головки.

Снабжение долота перекрывающей центральный канал породоразрушающей втулкой с продольным отверстием и вогнутой сферической поверхностью, кромки которой совмещены с кромками рабочей головки, позволяет создать долото с поверхностью, имеющей одинаковый износ в любой своей точке, надежно отцентрированное в скважине и при необходимости быстро трансформируемое в колонковое долото путем съема втулки.

Выполнение резцов в виде дугообразных секторов с хвостовиками и радиальными отверстиями в них и алмазосодержащим слоем на рабочем торце, размещенном параллельно поверхностям втулки и головки, причем пазы и отверстия выполнены общими для втулки и головки, обеспечивает надежное соединение втулки с головкой без привлечения дополнительных крепежных деталей, что способствует упрощению конструкции. Таким образом, указанная совокупность признаков обеспечивает достижение поставленной цели.

На фиг.1 изображено предлагаемое буровое долото, вид снизу; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - фрагмент вида снизу с нанесением логарифмических спиралей; на фиг.4 - вид Б на фиг.З; на фиг.5 - вид. В на фиг.1; на фиг.6 - схема размещения в выемке; на фиг.7 - схема наклона резца в зависимости от опорной поверхности.

Буровое долото содержит корпус 1 с рабочей головкой 2 с центральным каналом и боковыми промывочными каналами 3 в ней. Выпуклая поверхность торца рабочей головки имеет в сечении форму дуги, профиль которой характеризуется определенной кривой, например, вида у = х² + а. Перпендикулярно поверхность торца в рабочей головке 2 выфрезерованы дугообразные пазы 4, размещенные вдоль кривых, так называемых логарифмических спиралей, определя емых в полярных координатах зависимостью Р = Р_ое^ах, начальная точка которых совмещена с центральной осью долота, и направленных в сторону, противоположную вращению долота при бурении. В пазах 4 размещены дугообразные вставные резцы 5 в виде секторов с алмазосодержащим слоем на рабочем торце и упругие прокладки 7, контактирующие с хвостовиками резцов 5 и стенками пазов 4. В качестве вставных резцов можно использовать дугообразные сектора алмазных коронок, распиленных вдоль образующих в районе промывочных каналов. В хвостовиках резцов 5, прокладках 7 и теле рабочей головки 2 просверлены отверстия, причем в теле головки 2 и прокладках

- резьбовые, посредством которых и винтов 8 резцы 5 закреплены в рабочей головке 2. В центральном канале корпуса 1 размещена породоразрушающая втулка 9 центральным 10 и боковыми промывочными отверстиями 11 в ней. Втулка 9 имеет вогнутую поверхность рабочего торца и удерживается от осевого перемещения в корпусе 1 торцом бурильных труб, с которыми свинчивается долото при спуске на забой. Во втулке 9 выполнены пазы 4, общие с рабочей головкой 2, и отверстия для винтов 8, соединяющих резцы 5 с втулкой 9 и головкой 2. Отверстие 10 выполнено асимметрично относительно центральной оси долота, а резцы 5 во втулке 9 располагаются на тех же логарифмических кривых, что и на головке 2. Соединительные винты 8 и хвостовики резцов 5, размещенные в пазах 4 втулки 9 и головки 2, удерживают втулку 9 от проворачивания вокруг оси относительно корпуса 1 и головки 2.Участки резцов 5 с алмазосодержащим слоем размещены параллельно поверхностям втулки 9 и головки 2. Для этого пазы 4 наклоняют: если резцы 5 расположены на вогнутой поверхности втулки 9, так, чтобы хвостовик был повернут в сторону вогнутой поверхности сектора, а если резцы 5 расположены на выпуклой поверхности головки 2, так, чтобы хвостовик был повернут в сторону выпуклой поверхности сектора (фиг.7). Упругие прокладки могут быть изготовлены, например, из пружинной стали с радиусом дуги большим или меньшим, чем радиус дуги сектора вставного резца.

Буровое долото работает следующим образом.

Перед бурением осматривают алмазосодержащий слой 6 каждого вставного резца 5 и при необходимости заменяют изношенные резцы 5, вывинчивая винты 8, извлекая их и вставляя новые, и свинчивают долото с буровым снарядом. При бурении резцы 5, расположенные по спиральным ли5 ниям, способствуют улучшению условий разрушения горных пород, наиболее эффективно воздействуют на забой и формируют его сферическую поверхность. При этом резцы 5 испытывают только тангенциаль- Е ные нагрузки, что обеспечивает их длительную стойкость, и кроме того, резцы 5 работают как лопасти, выносящие шлам изпод торца долота. При проходке перемежающихся по твердости или трещиноватых 1 горных пород резцы 5 могут совершать колебания вдоль оси винта 8 и в пределах упругости хвостовиков - вокруг нее. При этом предотвращаются сколы алмазосодержащего слоя 6. Хвостовики резцов 5, 1 располагаемые в пазах 4, выполненных во втулке 9 и головке 2, обеспечивают надежное соединение втулки 9 с корпусом 1 долота. Этому же способствуют и винты 8, соединяющие по три резца 5 с телом втулки 2 и головки 2. Упругие прокладки 7, выполненные с резьбовыми отверстиями, предотвращают саморазвинчивание винтов 8 в процессе бурения. Буровой раствор посту’ пает к забою через отверстия 10 и 11 и каналы 3 и обеспечивает совместно с резцами 5 вынос шлама из-под торца долота, охлаждение резцов 5 и снижение прочности пород, слагающих забой. При необхо0 димости бурения скважины кольцевым забоем, например, с целью отбора керна, втулку 9 извлекают из корпуса 1, предварительно отвинтив винты 8 и вынув резцы из совместных с втулкой пазов 4 в голо5 вке 2. Полученное таким образом колонковое долото свинчивают с колонковым снарядом.

После извлечения снаряда из скважины, осмотра и замены резцов 5 цикл бурения 0 повторяют.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Буровое долото, содержащее корпус с 25 центральным и боковыми промывочными каналами и рабочую головку с выпуклой поверхностью, характеризующейся кривой, огибающей профиль, и резцами, установленными в пазах рабочей головки корпуса 30 по винтовой линии, отличающееся тем, ный канал породоразрушающей втулкой с продольным отверстием и вогнутой сферической поверхностью, кромки которой совмещены с кромками рабочей головки, а резцы выполнены в виде дугообразных секторов с хвостовиками и радиальными отверстиями в них и алмазосодержащим слоем на рабочем торце, размещенном паралчто, с целью повышения технологичности изготовления и упрощения конструкции, оно снабжено перекрывающей централь- лельно поверхностям втулки и головки, причем пазы и отверстия выполнены общими для втулки и головки. no A -A

   Фиг 2 i 4 6 S .2