Буровое шарошечное долото

СОЮЗ СОВЕ ВСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (11) 1)5 Е 21 В О/18 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН А 8 ТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ следовательски икитин, И. Н. Бу 4231, кл,75-340 пределах 1,1-2,1.1 ц ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР(71) Всесоюзный научноинститут буровой техник(56) Патент США М 478опубл, 1988. 4) БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛО Изобретение относится к породоразрушающему буровому инструменту, а именно к шарошечным долотам,Цель изобретения - повышение механической скорости бурения за счет предотвращения сальникообразования.Цель достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, содержащем корпус с породоразрушающими шарошками и боковые промывочные каналы, оснащенные насадками с отверстием на цилиндрических поверхностях, в насадках выполнено сквозное центральное ступенчатое отверстие, диаметр на входе которого превышает диаметр на выходе, при этом отверстие, оазмещенное на цилиндрической поверхности насадка и сообщающееся с полостью большего диаметра центрального отверстия, обращено к оси долота в надшарошечное пространство, а соотношение площадей на входе и выходе из центрального ступенчатого отверстия находитСопоставительныи анализ с прототи пом показывает, что заявляемое долото от личается тем, что в насадке выполнено(57) Использование: шарашечный породоразрушающий буровой инструмент. Сущность; выходная часть бокового отверстия насадки расположена в сторону оси долота. Сопряжение центральных отверстий выполнено ступенчатым, Соотношение их площадей находится в пределах 1,1Я/Яц2,1, где 1 - площадь отверстия большого диаметра; 1 ц - площадь отверстия меньшего диаметра, При работе усиливается гидромониторное:воздействие струй на забой и п.редотвращается сальникообразование на шарошках, 3 ил,сквозное центральное ступенчатое огверстие, диаметр на входе которого превышает диаметр на выходе, причем отверстие, размещенное на цилиндрической поверхности насадки и сообщающееся с полостью большего диаметра центрального отверстия, обращено к оси долота в надшарошечное пространство, а соотношение площади на входе и выходе из центрального ступенчатого отверстия находится в пределах 1,1-2,1,1 цНа фиг. 1 представлено вертикалыюе сечение бурового долота; на фиг, 2 - поперечное сечение; на фиг, 3 - график, иллюстрирующий результаты стендовых испытаний предлагаемых насадок.Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с шарошками, боковые промывочные каналы, оснащеннье насадками 2, крепежными элементами 3 и уплотнительнь ми элементами 4, В насадках 2 выполнены, как минимум, по два выпускных отверстия, одно .из которых - сквозное центральное ступенчатое, диаметр на входе которого превышает диаметр на выходе, а другое выполнено на цилиндрической поверхности, сообщеносо ступенью большего диаметра к оси долота в надшарошечное пространство и можетиметь в сечении круг, овал или другую форму, Площадь поперечного сечения на входецентрального ступенчатого отверстия.1, на 5выходе из него 1 Ц, площадь бокового отвер-.стия тб, причем тб соизмеримо с 1 ц и т,Буровое шарошечное долото работаетследующим образом.Поток промывочной жидкости поступает в ниппель и боковые промывочные каналы шарошечного долота. Благодаря тому,что в насадках 2 выполнены центральноеотверстие и боковое отверстие, расположенное на цилиндрической поверхности, 15происходит разделение потока промывочной жидкости, подведенного к насадке. Приэтом часть потока поступает непосредственно на забой скважины, участвуя в егоразрушении и очистке от обломков выбуренной породы, а другая часть направляется внадшарошечное пространство долота и используется для ликвидации сальника на еговооружении,Скорости истечения чц и чб соответственно из центрального и бокового отверстий должны быть разными в связи с тем,что для поражения забоя требуются существенно более высокие скорости, чем для очистки вооружения шарошек, При равенстве З 0скоростей истечений и одновременной реализации гидромониторного эффекта, какправило, происходит эрозионный износкорпусов шарошек.Как известно, для реализации гидромо- З 5ниторного эффекта в зависимости от буримости пород и типа долота скорость истеченияиз насадки должна составлять 100 - 150 м/с,Из практики конструирования долота извест но, что предельной скоростью, при которой 40сохраняется смывающее воздействиеструи, но не происходит интенсивного износа корпуса шарашек долота, принята взависимости от абразивности породы скорость в диапазоне 20 - 50 м/с, Таким образом, рациональным соотношениемскоростей истечения из центрального и бокового каналов насадки, обеспечивающим,с одной стороны, реализацию гидромониторного эффекта на забое скважины и очистку вооружения долот, а с другой стороны,исключающим гидроабразивное изнашивание корпусов шарошек, является отношение скоростей чб и чц, находящееся вдиапазоне 0,1-0,5, 55Стендовыми испытаниями, проведеннычбми ВНИИБТ показано, что величина - прочцпорциональна отношению площадей центрального входного 1 и выходного отверстий, причем оказалось, что изменение площади бокового отверстия 1 б в диапазоне тб=1 - 1,5 на эту зависимость практически не Фцвлияет.Из анализа зависимости (см. фиг, 3) следует, что вышеупомянутое рациональное соотношение может быть достигнуто при выполнении условия 1,1 -2,1,1 цУказанные геометрические неравенства позволяют сконструировать комбинированную насадку, обеспечивающую получение рационального соотношения между скоростями истечения из центрального и бокового отверстий,Такая конструкция позволяет осуществить подачу раствора как непосредственно на поверхность забоя (01, фиг, 2) в виде сконцентрированной струи перед набегающей шарошкой для создания гидромониторного .аффекта, так и в поперечном направлении - в надшарошечное пространство и на вооружение шарошек (02, фиг, 2), Последнее достигается за счет создания перепада давления на переходе от отверстия большего к отверстию меньшего диаметра и преследует две цели; предотвращение сальникообразования в пространстве над шарошками и на самих шарошках за счет распыления потока 02 "веером", вследствие чего, а также благодаря удаленности точки исхода указанного потока от тела шарошки более чем в 2 раза по сравнению с прототипом размыв шарошек исключается; увеличение механической скорости за счет образования поперечного потока, при этом число насадок И соотносится с числом шарашек и как Ип, что известно, а на месте отсутствующей насадки может быть выполнена выемка (фиг. 2), В этом случае потоки жидкости из центрального отверстия 01, исходящие из боковых отверстий, складываясь в поперечный поток Оз, выходят из надшарошечного пространства через выемку на месте одной из насадок. Формула изобретения Буровое шарошечное долото, содержащее корпус с боковым промывочным каналом, закрепленные на корпусе породоразрушающие шарошки и насадку с боковым отверстием, выходная часть которого направлена в надшарошечное пространство, и соосными центральными отверстиями, из которых отверстие большего диаметра расположено над боковым отверстием, о т л ич.а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения1799984 итель В. ЩербинМ,Моргентал Корректор И. Шулла Реда кт э 1142 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по иэ113035, Москва, Ж, Р оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул, Гагарина. Сос Тех Подписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССшская наб 4/5