Буровое шарошечное долото

,с СГР 3 СОВЕ ТГКИХ СПЦИАЛИСТИ ВСКИХ РЕСПУВЛИК 10/16 505 го УДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТОМСТВО СССРПАТЕНТ СССР)) Дфд ИД ВТОР КОМ льский Кузне(54)(57) нос пре БУРОВОЕ ША Использовани и для буров назначенных ОШЕЧНОЕ : в горной х шароше преимуще ОТОышлендолот,о, для(21) (22) (46) (71) инс ),72) цов 56) 4857451/0306.08,9007.02.93. Бюл. М 5Всесоюзный научно-исслитут буровой техникиВ,А,Бирман, А,А,Перегуди В.П,ЯкимовАвторское свидетельство383877, кл. Е 21 В 1 О/16,до вате в, А,ф СССР 986,. ДОЛ пром чных ственн ударно-шарошечного бурения, Сущность; шарошки 3, 4, 5 по средним венцам 11, 12 выполнены с углом конусности при вершине, равным удвоенной разности между пря- мым углом и углом наклона осейцапф 2 к оси долота, Твердосплавные зубки на венцах 11, 12 расположены параллельно оси долота; При работе зубками средних венцов 11 и 12 создаются дополнительные плоскости обнажения, Это способствует более эффективному разрушениюпороды. Реакция от забоя направлена вдоль зубков, что умейьшает изгибающие напряжения в зубках и повышает КПД удара. 2 ил.10 15 20 30 35 50 Настоящее изобретение относится кгорной промышленности и может быть использовано в буровых шарашечных доло-.тах, преимущественно предназначенныхдля ударно-шарошечного бурения;Известно буровое шарошечное долото,содержащее лапы и смонтированные нацапфах лап с возможйостью вращения многоконусные шарошки, имеющие твердосплавное вооружение на вершинах, основныхи периферийных частях шарошек.Недостатком этого долота является невысокая эффективность его работы, поскольку конструктивные параметры еговооружения: диаметр и количество зубковнавершинах, основных и периферийныхчастях шарашек, а также ориентация зубковотносительно оси шарошки - заданы безучета возможности бурения с наложенйемна долотоударных импульсов. Поэтому значительная часть энергии удара бесПолезнопоглощается, самим долотом, не реализуясьв разрушении обуриваемой породы,. При превышении рационального значенйя шага зубков границы лунок разрушенияитрещины в породе от воздействия любоговенца на породу удалены друг от другаиуглубление скважинь 1 замедляется, пока количество лунок и их размеры йе достигнутопределенных значений.В случаях, когда шаг зубкаменьше рационального значения, то снижается ударная составляющая нагрузка, передаваемаязубками на породу, что также уменьшаетскорость бурения,Существенным недбстатком долота является то, что зубки ориентированы перпендикулярно венцовым поверхностямшарошек, а конусность последних в различных частях шарошек различна. Поэтому направления осей зубков в моментвзаимодействия с породой и осевой нагрузки не совпадают, Это приводит, к однойстороны, к уменьшению КПД передачиэнергии удара через зубки и, соответствен но, снижению разрушающего воздействияпороды, С другой стороны, несовпадейиенаправлений действия осевой нагрузки сосью зубка, ее передающего, влечет за со.бой появление дополнительных изгибающих напряжений на породоразрушающей поверхности зубка, особенно опасных при наложении ударнь 1 х нагрузок, что пфиводит к сйижению стойкости зубка и, соответственно, сооружения долота в целом.Сказанное относится в первую очередь к венцам, размещенным на основных частях шарашек, поскольку значительная часть долот, отработанных в оцень крепких и крепких породах, заменялась иэ-за скола зубков именно этих венцов.Наиболее близким техническим решением является буровоешарошечное долото, содержащее лапы с наклонными цапфами и установленные на цапфах лап с возможностью вращения шарошки с внутренними, средними и периферийными венцами и твердосплавные зубки, размещенные на венцах шарошек, В нем диаметр и количество зубков на внутренних, средних и периферийных венцах оптимизированы по расстоянию от оси долота и частоты ударной нагрузки на долото с целью исключить зависание какой-нибудь шарошки на кольцевом участке забоя, разрушаемом одйим из этих венцов с отставанием от разрушения остальной площади забоя. Однако вышеуказанные недостатки, связанные .с несовпадением направления действия осе-вой нагрузки (соответственно, приложения ударйых импульсов), сохраняются и в этом долоте. Цель изобретения - повышение производительности долота за счет увеличения КПД удара и долговечности долота за счет уменьшения изгибающих напряжений на зубки. Указанная цлеь достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, содержащемлапы с наклонными цапфами и установленные на цапфах с возможностью вращения шарошки с внутренними, средними и периферийными венцами и твердосплавные зубки, размещенные на венцах шарошек, шарошки по средним венцам выполнены с углом конусности при вершине, равным удвоенной разности между прямым углом и углом наклона осей цапфы к оси долота; а твердосплавные зубки на средних венцах расположены параллельно оси долота,На фиг,1 изображено буровое шарошечное долото; на фиг,2 - совмещенные проекции шарошекБуровое шарошечное долото содержит лапу 1 с цапфой 2, шарошки 3, 4, 5, смонтированные на цапфах с помощью подшипников качения б, 7 и подшипника скольжения 8, Шарошки имеют многоконусную форму, на наружных поверхностях конусов - венцовых поверхностях, выполнены породоразрушающие венцы в виде запрессованных в отверстия шарашек твердосплавных зубков с выступающими над венцовыми поверхностями породоразрушающими частями, Так, у 1-й шарошки внутренние венцы 9, 10, средние венцы 11, 12 и периферийные венцы - 13; 14,Ось цапфы нааона по отношению к оси долота под углом а,1793079 40 Конусные поверхности 1-й шарошки, редказначенные под венцы 11, 12 выполены с одинаковым углом р при их вершие со смещением относительно друг друга. онусные поверхности средних венцов осальных шарашек также выполнены со смеением относительно друг друга с таким же глом р при их вершинах.При совмещении проекций шарошек по оси наклона цапфы и центру замкового одшипника опоры шарашек), как это покаано ка фиг.2, образуется схема совмещеного забоя скважины, Как видно из фиг,2, онусные поверхности средних венцов шаошек.образуют контур ступенчатой формы, причем вследствие равенства углов конуса ри вершине всех указанных поверхностей; х образующие параллельны друг другу, редние венцы на фиг.2 обозначены цифра- и 15, 16, 17, 18, 19,Угол р при вершине конуса средних екцов шарошек задается так, что ось зубкамомент взаимодействия с породой совпаает с направлением действия осевой нагрузки, т.е, на совмещенном забое ось зубка параллельна оси долота, а образующая, совадающая с плоскостью; включающей оси олота и зубка, перпендикулярна оси долоэ.Угол у /2 между этой образующей исью долота равен 90 - р, соответственно, угол у равен 290-а ).Долото работает следующим образом. В процессе бурения на долото передаются севая нагрузка и крутящий момент, а также дарная нагрузка, последняя с помощью пневмо- или гидроудэрников, Под действим указанных нагрузок зубки шарошек пеФормула изо бр ете к ия Буровое шарошечное долото, содержащее ламы с наклонными цапфами и установг енные ка цапфах с возможностьювращения шарошки с внутренними, средними и периферийными венцами и твердосплавные зубки, размещенные на венцах шарошек, о т л и ч э ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности дорекатывэются по забою, вызывая разрушение породы, Разрушенная порода удаляется с поверхности забоя и из скважины подводимымчерез долото газообразным или жид ким очистным агентом.Благодаря ступенчатому контуру средних вейцов долота на забое в основной его части образуются дополнительные плоскости обнажения, что способствует более эф фективному разрушению породы и,соответственно, росту механической скорости бурения.Образование конуснь 1 ми поверхностями средних венцов шарошек ступенчатой 15 формы при совмещении их проекций и взаимосвязь их угла конусности с углом наклона оси цапф к оси долота обеспечивает совпадение направлений осевой нагрузки на долото и осей зубков средних венцов, 20 Это увеличивает КПД передачи уДарной нагрузки (энергии) на разрушение йороды и уменьшает изгибающие напряжения в самих зубках.Осевая нагрузка и ударные импульсы 25 передаются зубками предлагаемого долотана забой, практически без потери энергии.Превышение или уменьшение значения указанного угла влечет за собой появление на забое, в месте контакта зубка с породой 30 боковой составляющей нагрузки, направленной под прямйм углом к оси зубка, вызывающей изгибающие напряжения на его породоразрушающей поверхности, но не участвующей в разрушении породы, 35 Использование предложекного долотапозволит увеличить механическую скорость бурения и проходку на долото при ударношарошечном способе бурения скважин,лота за счет увеличения КПД удара и долговечности долота эа счет уменьшения изгибающих напряжений на зубках, шарошки по средним венцам выполнены с углом конус- ности при вершине, равнь 1 м удвоенной разности между прямым углом и углом наклона осей цэпф к оси долота, а твердосплавкые зубки на средних венцах расположены параллельно оси долота.. Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж; Раушская наб 4/5