RU1781407C - Ступенчатое долото - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу, а именно к породоразрушающему инструменту дл  бурени  скважин без отбора керна, и повышает производительность долота за счет повышени  стойкости поро- доразрушающих элементов и улучшени  выноса шлама. В корпусе 1 имеютс  дополнительные промывочные пазы 6, которые расположены в промывочных пазах 2. Промывочные пазы 2 на каждой ступени сообщены между собой и расположены под углом 45...75° к оси долота. Высота каждой ступени относитс  к ее ширине, как 1:3. При работе долота за счет сообщенных между собой на каждой ступени промывочных пазов исключаетс  повторное перемалывание шлама, что способствует увеличению стойкости породоразрушающих элементов. Пазы 6 и наклон пазов 2 под углом 45...75° способствует лучшему удалению шлама. Соотношение размеров элементов ступеней 1:3 способствует повышению производительности долота. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к горному делу , а именно к породоразрушающему инструменту дл  бурени  скважин без отбора керна.

Известны долота ступенчатые режущего действи , состо щие из корпуса с логга- ст ми, армированными пластинами твердого сплава, и промывочными каналами , выполненными в корпусе.

Конструктивно эти долота можно разделить дл  бурени  м гких рыхлых пород и дл  бурени  пород средней твердости и твердых.

В долотах, предназначенных дл  бурени  м гких рыхлых пород, лопасти имеют большую длину, а ступени имеют высоту, равную или большую, чем ширину. При этом на лопаст х соотношение высоты и ширины ступеней образуют острый «р, наклона торца долота. Промывочные же пазы, образуемые между корпусом и лопаст ми, имеют большую площадь, а боковые промывочные каналы расположены очень высоко от забо . Така  конструкци  долот обеспечивает высокую эффективность при бурении м гких рыхлых пород, но не обеспечивает эффективное бурение в твердых трещиноватых породах. ч

В долотах, предназначенных дл  бурени  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 уменьшаетс , что приводит к невозможности их применени  в м гких рыхлых породах, где происходит забивание пазов разбуренной породой, прессованию, расходкам и подъему инструмента дл  очистки долота.

VI 00

§

ч

Наиболее близким по техническим признакам  вл етс  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.

Конструкци  этих долот обеспечивает эффективное бурение твердых пород. При- менение этих долот в перемежающихс  по буримости породах неэффективно, что св зано 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 вооружени . Отсутствие до- полнительных промывочных пазов в донных част х наклонных пазов при бурении в пластичных породах не обеспечивает эффективного выноса шлама. Приводит к забиванию наклонных пазов и боковых про- мывочных каналов, особенно при бурении скважин с полным поглощением промывочной жидкости с минимальной подачей ее на забой.

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние производительности бурени  в перемежающихс  по твердости породах за счет повышени  стойкости породоразрушаю- щих элементов и улучшени  выноса шлама.

Это достигаетс  тем, что корпус вы пол- нен с дополнительными промывочными пазами , расположенными в донных част х на выходе наклонных пазов и сообщены с промывочными каналами, а высота h относитс  к ширине I ступеней корпуса как 1:3, при этом наклонные промывочные пазы ступеней выполнены совмещенными друг с другом и расположены под углом к оси долота 45-75°.

Исполнение наклонных промывочных пазов 2 под углом к оси долота 45-75° обеспечивает лучший вынос шлама, а совмещение их друг с другом повышает стойкость породоразрушающих элементов за счет предотвращени  повторного перемалива- ки  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 изменени  скорости бурени  в зависимости от высоты к ширине ступеней.

Долото ступенчатое состоит из корпуса 1, разделенного натри сектора наклонными промывочными пазами 2 с трем  ступен ми 1, II, III, армированными пластинами твердого сплава 3. В корпусе долота имеетс  центральный канал 4 и боковые промывочные каналы 5, расположенные по наклонным промывочным пазам 2, перпендикул рно плоскости паза. Корпус 1 выполнен с дополнительными промывочными пазами 6, расположенными в донных част х на выходе наклонных пазов 2 и сообщены с боковыми промывочными каналами 5. Вскрытие промывочных каналов 5 дополнительными промывочными пазами 6 улучшает вынос шлама. Высота ступеней h относитс  к ширине I ступеней как 1:3. Согласно проведенным исследовани м высота ступеней h при бурении в различных по буримости породах колеблетс  в пределах 3-5 мм, а ширина ступеней при этом должна быть в 3 раза больше. Отношение h к длине I ступеней по периферийным точкам образовывает касательную 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 промывочна  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 б выносит породу к устью скважины. В полости центрального канала 4 при бурении образуетс  обломки керновцго материала, который по окнам 9 промывочной жидкостью выноситс  в пазы 2. Расположение пластин твердого сплава по секторам обеспечивает эффективное разрушение различных по буримости пород, а разработанна  система промывочных каналов и пазов обеспечивает эффективный и своевременный вынос разрушенной породы из-под торца долота.

П р и м е р. В ПГО Центргеологи  были испытаны долота со следующими геометрическими долотами размерами

1. мм, мм

2. мм

3.п &мм 14ммЬ:1 1:1,75

4. мм мм ,4:1

5.Ь 18мм1 14ммЬ:1 1,29:1

При испытании за критерий эффективности работы долота было прин то изменение механической скорости бурени  в зависимости от геометрических размеров по разным породам (от пород категории II до пород категории VII).

Результаты испытаний представлены на графике фиг. 4. Из графиков следует, что оптимальным  вл етс  соотношение

, поскольку механическа  скорость бурени  измен етс  в небольших пределах (от 20 до 15 м/ч) независимо от категории пород.

В других случа х это изменение скорости имеет неприемлемый разброс. Угол наклона ступеней р при соотношении высоты и ширины ступени 1:3 оказывает вли ние на угол наклона промывочных пазов а, который должен быть в три раза больше. Это обеспечивает надежный вынос разрушенной породы с забо  скважины.

Использование предлагаемого долота обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известными конструкци ми:

-возможность эффективного бурени  в различных по буримости горных породах одним рейсом без замены долота при смене пород;

-повышение механической скорости бурени  по комплексу пород;

-повышение производительности бурени  и снижение стоимости работ.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Ступенчатое долото, содержащее корпус с центральным промывочным каналом, торцы которого разделены на сектора наклонными промывочными пазами, и промывочные каналы, расположенные в лазах и сообщенные с центральным промывочным каналом, отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности долота в перемежающихс  по твердости породах за счет повышени  стойкости породоразрушающих элементов и улучшени  выноса шлама, корпус выполнен с дополнительными промывочными пазами,

   расположенными на выходных част х наклонных промывочных пазов, которые на каждой последующей ступени выполнены сообщенными с предыдущими и размещены к оси долота под углом 45-75°, при этом

   высота h ступеней относитс  к их ширине I, как 1:3, а дополнительные промывочные пазы сообщены с промывочными каналами.

   фиг. 1

   в

   ///

   Фиг. 2

   Фиг.з

   Уме м/ч 30

   25

   ЯН

   15

   10Категори  пород ло ЈНЗ Фиг. 4

   )

   )

   fctfr/t 4/7)

   fcfBfrfcW)