Шарошка бурового долота

ОЮЭ СОВЕТСКИХОЦИЛЛ ИСТИЧЕ СКИХЕСПУБЛИК 174 О/ИЗО САНИК АВТОРСКОМУ Ъ ТВ 2 И. Поздняков и Р. И 4:Ф ГОсудлвстВе) тный кОмитет ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТ пРи гкнт сссР(54) ШЛРОШКЛ БУРОВОГО ДОЛОТА(57),Изобретение относится к буровому породоразрушающему инструменту. Цель изо,бретения - повышение эффективностиработы шарошки (Ш) за счет усиления динамического воздействия. Ш бурового долота .содержит клиновидные зубья вершинноговенца (ВВ) 2, среднего венца (СВ) 3 и периферийного венца 4. Зубья на СВ 3 выполненыс уменьшенной высотой и расположенычередованием с зубьями нормальной высоты. Вершины зубьев с уменьшенной высотой расположены на линии. соединяющейвершины соседних зубьев. Зубья ВВ 2 выполнены в плоскости расположения зубьев нормальной высоты СВ 3. Гри перекать ва.нии Ш" под осевой нагрузкой по поверхности забоя в процессе бурения скважины благодаря конструктивному выполнению зубьев СВ 3 и зубьев ВВ 2 в одной диамет- .ральной плоскости зуоьл постоянно без отрыва от забоя контактируют с горной породой, обеспечивал равномерное разрушение породы по радиусу скважины, снижая при этом удельную нагрузку на один контактирующий зуЬ, что повьшает его надежность. Разрушение породы осущсстеляется путем реализации эффекта дробления, который усиливаегся по сравнению с прототипом. Таким образом, в новой констру:ции шарошки повышается надехсность фрезсрованных зубьев и ускоряется процесс разру- Р шения .горной породы, При этом увеличиваются проходка на долото и меха ническая скорость бурения за рейс. 1 з,п, ф-лы, 5 ил.жены на линии, соединяющей оер вина дних зубьев вершинного венца выпол-о плоскостях расположения зубьев альной высоты средних венцовНа фиг, 1 показана шарошка с учетом ее транственного расположения в конст- .ии бурового долота; на фиг. 2 - схема модействия эубьео известной шарошки верхностью забоя скважины забоя скваы и конструктивные параметры этих ев; на фиг. 3- разрез А-А на фиг, 2;на . 4 и 5 - схема взаимодействия зубьев .длагаемой шарошки,Шарошка бурового долота 1 содержит нооидные зубья 2-4 вершинного, среднепериферийного венцов, выступающие корпусом шарошки на высоту и. В иззеой шарошке зубья 2 вершинного венца ют значительно больший угловой шагР 1 равнению с угловым шагом Р 2, зубьев 3 днего венца, т,е, Р 1 . /32, что пбьясняя малыми геометрическими размерами шинного венца, Это приводит к тому, что ьясреднего 3 и вершинного 2 венцов оаки не попадают в одну диаметральплоскость, что вызывает периодичей отрыв от забоя зубьев 2 вершинного ца шарошки Я. и.как следствие, снижает ективность разрушения породы в этой ти забоя. Кроме того, такой отрыв привок неравномерному перераспределению рузки между другими венцами зубьев 3 и то усиливает их износ, а также, в силуекоса шарошки из-за отсутствия опорточки (точка в, фиг. 2), отрицательно зывается на элементах опоры шарашки.В предлагаемой конструкции шарошки.г. 4) в количественном отношении зубьев среднем венце расположено в 2 разаьше, чем на вершинном венце., т.е.р 1 2. При этом зубья на средних венцах спопожены чередованием зубьев 3 с норльной высотой Ь и зубьев 3 с уменьшенй высотой й, ограниченной прямойнией сб, соединяющей вершины двух соних зубьев 3 с нормальной высотой Ь. ичем зубья 2 на вершинном венце шашки выполнены в плоскостях расположея зубьев 3 нормальной высоты средних нцов (плоскости по линии "сп 1 о", "аппо и )Такая конструкция новой шарошк ает едующие преимущества по сравнению с вестной шарошкой.Большой шаг зубьев 3 среднего венца ть шарошке новой конструкции 9 фиг. 4 по авнению с шагом зубьев 3 среднего венца в известной шарошке 9 фиг, 2) (тьтд) еспечивает большой ударный импульс. ид,СИзобретение относится к технике и тех- полоологии бурения нефтяных, газовых и дру- сосеих скважин и может быть использовано при неньпроектировании, изготовлснии и эксплуата- нормции буровых шарошечных долот, .5Известна шарошка бурового долота с просфрезерованными зубьями, имеющая сме- . рук 1щение своей оси относительно оси долота в взаинаправлении его вращения, сконструиро- спооонная дпя бурения пород с реализацией 10 жинрежущесдвигающего действия. зубь. Недостаток конструкции шарошки за-. фигключается в низком показателе надежности пре(часовой стойкости) фрезерованных зубьев,что выражается о их поломке и абразивном 15 клиизносе, резко снижающем первоначальную го иагрессивность клиновидных зубьев, надНаиболее близок к изобретению явля- стнется шарашка бурового долота с фрезеро- имеванными зубьями, имеющая смещение 20 по ссвоей оси относительно оси долота в на- .среправлении его вращения, сконструирован- етсная для бурения пород с реализацией оердробяще-сдвигающего действия зубНедостаток известной шарашки заклю шарчается о тбм, что разный угловой шаг разме- нующения зубьев на вершинном венце по скисравнению со средним венцом приводит к . венпериодическому отрыву от забоя зубьев. эффвершинного венца шарошки, что снижает 30 часэффективность разрушения породы о этой дитчасти забоя. а такке вызывает неравномер- насное нагружение контактирующих зубьев 4, чмежду венцами, интенсифицируя их износ. перКроме того, маль 1 й шаг зубьев по венцам 35 ноишарошки, создавая эффект дробления, со- скакращает время взаимодействия зуба с породой и снижает динамической удар его о (фипороду, что затрудняет процесс создания . наусталостных напряжений в зоне контакта 40 болзуба с породой и последующего усталостно-, ф.го разрушения особенно твердой и крепкой ра. породы, Все это существенно снижает пока- маэатепи надежности фрезерованного воору- ножения часовую стойкость и назначения 45 ли. механическую скорость за рейс) шарошеч- сед. Цель изобретения - повышение эффек- нитивности работы шарошки за счет усиления 50 вединамического воздействия на забой сква- т,джины и увеличения стойкости зубьев.Указанная цель достигается тем, что в слшарошке бурового долота, содержащей изклиновидные зубья, расположенные на 55средних и вершинных венцах, зубья на всредних венцах выполнены с уменьшенной срвысотой и расположены чередованием с 1 дзубьями нормальной высоты, причем вер- обшины вубьвв с умвньшвнной высотой рвс.что необходимо для создания эон предраэрушения о массиве горной породы забоя.Конструктивное выполнение зубьев 3 и3 среднего венца о шарашке новой конструкции (Фиг, 4) обеспечивает большое оремявзаимодействия зубьев 4 с нормальнойвысотой и, т,е, срБ(фиг. 40)уд(фиг. 2). Этоведет к созданию усталостных напряженийв зоне контакта збьвз 3 среднего венцановой конструкции шарашки с породой ипоследующему ее усталостному и усталост. но-обьемному разрушению.Без уменьшения количества зубьев насреднемвенце в шарашке, что необходил 1 о. для реализации эффекта дробления, а конструкции шарашки повышается надеж 1 юсть:зубьев среднего венца, так как а фазе наибольшего изгиба с породой контактируютодновременно 3 зуба, что уменьшает удель. .: нур нагрузку на один з; б,В конструкции шарашки дополнительно повышается надежность зубьев среднего, венца, поскольку зубья 3 с ул 1 еньшеннойвысотой п а момент контакта с породой. :.прочности металла на сжатие значительновыше предела прочности на изгиб,Выполнение зубьев 2 на вершинномвенце шарашки предлагаемой конструкции:". о одних и тех же диаметральных плоскостяхс зубьями 3 нормальной высоты среднеговенца устраняет отрыв от забоя зубьев 2вершинного венца при перекатывании шарошки. Это обеспечивает равномерное поражение породы по проФиля забоя,равномерное нагружение контактирующихс породой зубьев вершинного, среднего 3 и" .: периферийного 4 венцоо, равномерное рас пределение нагрузки между элементамиопоры шарашки, что повышает надежность:вооружения и опоры шарашки и усиливаетэффективность разрушения горной породыЙа забое скважины,Шарашка оаботает следующим обра. ЗОМ.При перекатывании шарашки под осе.. вой нагрузкой по поверхности забоя в процессе бурения скважины, благодаря; конструктивному выполнению зубьев 3среднего венца и зубьев 2 вершинного венца в одной диаметральной плоскости, зубья;2-4 постоянно без отрыва от забоя контактируют с горной породой, обеспечивая равномерное разрушение породы по радиусускважины, снижая при этом удельную на. 1. Шарашка бурового долота, содержащая клиновидные зубья, расположенные на средних и оершинных венцах, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности в работе шарощки, эа счет усиления динамического воздействия ка забой скважины, зубья на средних венцах выполнены с уменьшенной высотой и 40 45 расположены с чередованием с зубьями нормальной высоты, причем вершины зубьев с уменьшенной высотой расположены на линии, соединяющей оершины соседних,зубьев.2, Шарашка па п. 1. о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности работы шарашки за счет увеличения стойкости зубьев, зубья вершинного венца выполиены в плоскостях расположения зубьев нормальной высоты средних венцов. 55 грузку иа один контактирующих зуб. что повышает его надежность. Разрушение поро-ды осуществляется путем реализацииэффекта дробления, который усиливается5 большим шагал тБ зубьев 3 среднего венца.что обеспечивает большой ударныи импульс, необходимый для создания зон предраэрушения. Выполнение зубьев среднегооенца путем чередования зубьев 3 с нор,Э мзльной высотой и и зубьев 3 с уменьшенной высотой й, ограниченной прямойлинией сд, соединяющей вершины двух соседних зубьев 3 с нормальной высотой и,обеспечивает работу зубьев 3 только на15 осевое сжатие и распределение при этомосевой нагрузки между тремя одновременно контактирующими зубьями, вместо двухчто повышает их надежность. При зтал 1большое время взаимодействия зубьев 3 в20. новой конструкции шарашки(срБрд) обеспечивает создание усталостных напряжений в зоне контакта. зубьев с породой ипоследующему ее усталастному и усталост ио-обьемному рэзрушениа.25 Таким образал, в предлагаемой конструкции шарашки повышэстся надежностьфрезероааниых зубьев и ускоряется процесс разрушения горной породы. При этомувеличивается проходка на долото и меха 30 ническая скорость бурения за рейс.Предлагаемое техническое решение мажет быть реализовано практически в любойконструкции шарашечного долога с фрезе.- роаанным вооружением,35 формула изобретения1745861 г,ставитель В.Либермахред М,Моргентал Редактор С,Патруше ректор Т.Палий Заказ 2370 Тираж "Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат ",Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10