SU277675A1 - Буровое шарошечное долото - Google Patents

Description

Известны буровые шарошечные долота, оси шарошек которых смеш,ены относительно главных осей симметрии окружности долота. Благодар  этому смещению улучшаетс  проскальзывание венцов шарошек по забою при бурении пластичных пород.

Долота со смещенными ос ми шарошек характеризуютс  нерациональным раснределением величин скольжений по длине образующих шарошек. Величина скольжени  щарошки на забое за один оборот долота, вызванна  с.мещением ее оси, посто нна дл  всех точек образующей конуса щарошки, в то врем  как длииы окружиостей забо , обрабатываемых этими точками от центра к периферии, растут пропорционально радиусу последнего.

Предлагаемое долото отличаетс  тем, что кажда  шарошка сиабжена ведущим венцом с увеличенными зубками, обеспечивающим перекатывание этого венца на забое без скольжени , и веицами со скольжением. Ведущие венцы смещены относительно друг друга по радиусу скважины и перекрыты венцами со скольжением других шарошек, которые расположены по направлению оси долота выше перекрываемых ими ведущих венцов.

Эти особенности долота повышают эффективность бурени  в пластичных породах.

точку пересечени  осей шарошки и оси долота и вершину соответствующего ведущего венца.

На фиг. 1 изображен разрез долота по лапе

/ и шарошке 2, а также даиы частичные разрезы остальных двух шарошек; иа фиг. 2 дана кинематическа  схема работы . элементов щарошки при вращении долота. На каждой шарошке имеетс  по одному

ведущему венцу б с увеличенными зубками.

вход щими в зацепление с породой. Зубки

перекатываютс  по забою без скольжени ,

оставл   неразбуреиную «рейку.

Чтобы ведущий венец перекатывалс  на

забое без скольжени  в каждый данный момент , момент сопротивлени  нроскальзывлиию ведущего венца относительно оси шарошки OL должен превышать такие же моменты венцов, расположенных ннже и выше

мгновенной оси вращени  шарощки ОМ в отдельности. При этом иоложение мгновеиной оси вращеии  ОМ совпадает с линией, проход щей через точку О иересечени  осей долота и оси шарошки (см. фиг. 2) и через вершину зубка ведущего веица б.

Скорость вращеии  шарошки относительно оси цапфы где RB и rs - соответственно радиус шарошки в точке Б на образующей венца б и радиус окружности на забое, контактирующей с точкой Б; ( Од-скорость вращени  долота. Кратчайшее рассто ние от любой рассматриваемой точки шарошки в момент ее контакта с забоем до мгновенной оси ее вращени  определ етс  выражением. ;, - л/р ,- л . х- Q(X - ч где 1 - передаточное отношение от долота к шарошке; Q-мгновенна  углова  скорость вращени  шарошки; Ry. и Гд.- соответственно радиусы шарошки в рассматриваемой точке и соответствующей окружности забо . Скорость скольжени  рассматриваемой точки V Q hjc - Шд (R - fj. i). Абсолютную величину нутн скольжени  можно получить интегрированием последнего выражени  по углу поворота долота. Дл  одного оборота долота будем иметь s 2(). ;: Полученное абсолютное значение скольжени  венца по забою не может характеризовать венец с точки зрени  эффективности разбуривани  соответствуюшей кольцевой площадки забо , поскольку одна и та же величина скольжени , обесиечивающа  полное-разрушение малой кольцевой площадки забо  за один оборот долота на глубину внедрени  зубьев в породу, на большей кольцевой площадке может оказатьс  далеко недостаточной дл  подобного рода разрушени . Эффективность бурени  тем или иным веицом в нластичных нородах определ етс  удельной величиной скольжени , т.. е. величиной скольжеии , приход щейс  на единицу длины окружностн площадки забо , соответствующей рассматриваемому венцу шарошки. Удельна  величина скольжени  в процентах от общей длины рассматриваемой окрул ностн забо  выражаетс  формулой S, R.. Таким образом, если задатьс  ведущим венцом, т. е. иаправленнем мгновенной осп вращени  и величинами удельных скольл ений, построить соответствующий профиль шарошки. Чтобы скорость бурени  не органнчивалась кольцевыми площадками забо , по которым без скольжени  перекатываютс  ведущие венцы , профили шароЩек должны быть такими, чтобы площадка, соответствующа  ведущему венцу одной шарошки с некоторым отставанием в нанравлении оси долота, разбуривалась скольз шим венцом другой шарошки. В этом случае ведущий венец образует свою «рейку на забое, а скольз щий венец другой щарошки снимает вершинки выступов этой «рейки. Величина отставани  скольз щих венцов от соответствующих ведущих венцов в зависимости от механических свойств породы быть такой, чтобы момент сопротивлени  проскальзыванию ведущего венца б относительно оси шарошки превыщал момеиты сопротивлени  венцов со скольжением, расположенных ниже и выше мгновенной вращени  в отдельности.г На фиг. 1 буквами б обозначены ведущне венцы; нунктирнымн лини ми - расчетные панравлени  мгновенных осей вращени ; лиНИИ OL показывают расположение осей шарошек; линии ОТ представл ют собой след плоскости , иернендикул рной Оси долота и проход щей через точку нересеченн  осей цапф с осью долота. В приведеииой схеме у второй и третьей шарошек ведушими  вл ютс  периферийные венцы с одинаковыми зубками, образующие одну «рейку. Вершины выступов этой «рейкп разрушаютс  скольз щим периферийным венцом первой шарошки. Выступы «рейки первой шарошки разрушаютс  средним скольз шим вепцом второй шарошки. Предмет изобретени  Буровое шарошечное долото, . отличающеес  тем, что, с целью увеличени  эффективностн бурени  в пластичных нородах, кажда  шарошка спабжена ведущим венцом с увеличенными зубками, обеспечивающими перекатывание этого венца на забое без скольл ени , н венцами со скольжением, причем ведущие венцы смещены относительно друг друга по радиусу скважины и перекрыты венцами со скольл енпем других шарошек, которые располол ены по направлению осп долота выше перекрываемых пми ведущих венцов. 2. Долото по п. 1, отличающеес  тем, что скольз щпе венцы расположены на расчетном рассто нии от линии, проход щей через точку пересечени  осей шарошки и долота и вершину соответствующего ведущего венца.

Ж шарошка

fi/г. /

us.2