Ступенчатое долото

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1781407 А 3 Е 21 В 10/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Производственное геологическоеобъеДинение Центральных районов "Центргеология"(57) Изобретение относится к горному делу;а именно к породоразрушающему инструменту для бурения скважин без отборакерна, и повышает производительностьдолота за счет повышения стойкости породораэрушающих элементов и улучшения Изобретение относится к горному делу, а именно к породоразрушающему инструменту для бурения скважин без отбора керна,Известны долота ступенчатые режущего действия, состоящие из корпуса с лопастями, армированными пластинами твердого сплава, и промывочными каналами, выполненными в корпусе.Конструктивно эти долота можно разделить для бурения мягких рыхлых пород и для бурения пород средней твердости и твердых.В долотах, предназначенных для бурения мягких рыхлых пород, лопасти имеют большую длину, а ступени имеют высоту, равную или большую, чем ширину. При этом на лопастях соотношение высоты и ширины ступеней образуют острый (у, наклона торца долота. Промывочные же пазы, обравыноса шлама. В корпусе 1 имеются дополнительные промывочные пазы 6, которые расположены в промывочных пазах 2. Промйвочйые пазы 2 на каждой ступени сообщены между собой и расположены под углом 4575 к оси долота. Высота каждой ступени относится к ее ширйне, как 1:3. При работе долота за счет сообщенных между собой на каждой ступени промывочных пазов исключается повторное перемалывание шлама, что способствует увеличению стойкости породоразрушающих элементов. Па:зы 6 и наклон пазов 2 под углом 4575 способствует лучшему удалению шлама. Соотношение размеров"элементов ступеней 1:3 способствует повышению производи- Я тельности долота. 4 ил. зуемце между корпусом й лопастями, имеют большую площадь, а боковые промывочные каналы расположены очень высоко от забоя, Такая конструкция долот обеспечивает высокую эффективность при бурении мягких рыхлйх пород; но не обеспечивает эффективное бурение в твердых трещиноватых породах.В долотах, предназначенных для бурения в твердых и Средней твердости породах, длина лопастей и высота ступеней уменьшены и они образуют тупой угол наклона рабочего торца к забою скважины, При этом пространство промывочных пазов уменьшается, что приводит к невозможности их применения в мягких рыхлых породах, где происходит забивание пазов разбуренной породой, прессованию, расходкам и подьему инструмента для очистки долота,Наиболее близким по техническим признакам является долото ступенчатое, содержащее корпус с центральным промывочным каналом, торцы которого разделены на сектора наклонными промывочными пазами, и промывочные каналы, расположенные в пазах и сообщенные с центральным промывочным каналом.Конструкция этих долот обеспечиваетэффективное бурение твердых пород. Применение этих долот в перемежающихся по буримости породах неэффективно, что связано с конструктивными недостатками.Расположение наклонных промывочных пазов раздельно на каждой ступени приводит к попаданию шламового материала под последующие ступени, тем самым вторичному перемаливанию шламового материала и увеличенному износу твердосплавного вооружения. Отсутствие дополнительных промывочных пазов в донных частях наклонных пазов при бурении в пластичных породах не обеспечйвает эффективного выноса шлама, Приводит к забиванию наклонных пазов и боковых промывочных каналов, особенно при бурении скважин с полным поглощением промывочной жидкости с минимальной подачей ее на забой.Целью изобретения является повышение производительности бурения в перемежающихся по твердости породах за счет повышения стойкости породоразрушающих элементов и улучшения выноса шлама.Это достигается тем, что корпус выполнен с дополнительными промывочными пазами, расположенными в донных частях навыходе наклонных пазов и сообщены с промывочными каналами, а высота Ь относится . к ширине 1 ступеней корпуса как 1:3, при этом наклонные промывочные пазы ступеней выполнены совмещенными. друг с другом и расположены под углом к оси долота45-75 О.Исполнение наклонных промывочных пазов 2 под углом к оси долота 45-75 О обеспечивает лучший вынос шлама, а совмещение их друг с другом повышает стойкость породоразрушающих элементов за счет предотвращения повторного перемаливания шлама.На фиг. 1 представлен общий вид долота; на фиг. 2- вид на долота с торца; на фиг.3 - долото в разрезе; на фиг, 4 - график изменения скорости бурения в зависимости от высоты к ширине ступеней.Долото ступенчатое состоит из корпуса 1, разделенного на три сектора наклонными промывочными пазами 2 с тремя ступенями 1, И, И 1, армированными пластинами твердо го сплава 3, В корпусе долота имеется центральный канал 4 и боковые промывочные каналы 5, расположенные по наклонным промывочным пазам 2, перпендикулярно плоскости паза. Корпус 1 выполнен с дополнительными промывочными пазами 6, расположенными в донных частях на выходе наклонных пазов 2 и сообщены с боковыми промывочными каналами 5. Вскрытие прошлама. Высота ступеней Ь относится к ширинеступеней как 1:3. Согласно проведенным исследованиям высота ступеней и при бурении в различных по буримости породах колеблется в пределах 3-5 мм, а ширина ступеней при этом должна быть в 3 раза больше, Отношение Ь к длинеступеней по периферийным точкам образовывает каса 20 тельную линию с углом наклона р Наклонные промывочные пазы 2 ступеней корпуса 1 выполнены совмещенными друг с другом и расположены под углом к оси долота 45-75,При бурении промывочная жидкость по промывочным каналам 5 и 4 поступает на забой скважины, захватывает разрушенную породу, охлаждает пластины твердого сплава и по наклонным промывочным пазам 2 и дополнительным промывочным пазам 6 выносит породу к устью скважины. В полости центрального канала 4 при бурении образуется обломки кернового материала, которыйпо окнам 9 промывочной жидкостью выносится в пазы 2. Расположение пластин твер 30 35 дого сплава по секторам обеспечивает эффективное разрушение различных по буримости пород, а разработанная система промывочных каналов и пазов обеспечивает эффективный и своевременный вынос разрушенной породы из-под торца долота.П р и м е р. В ПГО "Центргеология" были испытаны долота со следующими геометрическими долотами размерами1, Ь=2 мм, 1=12 мм Ы=1;62. И=4 мм 1=12 мм И=1:33. Ь=8 мм 1=14 мм Ь:1=1:1,754, И=14 мм 1=10 мм И=1,4:15, 1=18 мм 1=14 мм Я=1,29:1 40 45 50 При испытании за критерий эффективности работы долота было принято изменение механической скорости бурения в зависимости от геометрических размеров но разным породам (от пород категории И до пород категории ЧИ).Результаты испытаний представлены на графике фиг. 4, Из графиков следует, что оптимальным является соотношение 10 мывочных каналов 5 дополнительными промывочными пазами 6 улучшает вынос3Ь:1=1:3, поскольку механическая скорость бурения изменяется в небольших пределах (от 20 до 15 м/ч) независимо от категории пород.В других случаях это изменение скоро сти имеет неприемлемый разброс. Угол наклона ступеней р при соотношении высоты и ширины ступени 1:3 оказывает влияние на угол наклона промывочных пазов а, который должен быть в три раза больше, Это 10 обеспечивает надежный вынос разрушенной породы с забоя скважины.Использование предлагаемого долота обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известными конструкцйями: 15- возможность эффективного бурения в различных по буримости горных породах одним рейсом без замены долота при смене пород;- повышение механической скорости бурения по комплексу пород;20- повйшение производительности бурения и снижение стоимости работ. Формула изобретения Ступенчатое долото, содержащее корпус с центральным промывочным каналом, торцы которого разделены на сектора наклонными промывочными пазами, и промывочные каналы, расположенные в пазах и сообщенные с центральным промывочным каналом, о т л и ч. а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности долота в перемежающихся по твердости породах за счет повышения стойкости породоразрушающих элементов и улучшения выноса шлама, корпус выполнен с дополнительными промывочными пазами, расположениыми на выходных частях наклонных промывочных пазов, которые на каждой последующей ступени выполнены сообщенными с предыдущими и размещены к оси долота подуглом 45-75 О, при этом высота и ступеней относится к их ширине 1, как 1:3, а дополнительные промывочные пазы.сообщены с промывочными каналами.1781407 л,ЕЖУ Категория лоро р, М,Максимиши Составитель Р,Имае ехред М,Моргентал а.к Подписн м и откр аб 4/5 суд ул, Гагарина, 10 ьский комбинат "Патент", г. Уж зВОдстВВн н О" и Заказ 4261 ВНИИПИ Тираж вЕннОгО КОМИтвта да 113035, Москва, ЖобретеРаушска иям при ГКНТ ССС