Ступенчатое долото

Ступенчатое долото

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горному делу, а именно к породоразрушающему инструменту для бурения скважин без отбора керна, и повышает производительность долота за счет повышения стойкости породоразрушающих элементов и улучшения выноса шлама. В корпусе 1 имеются 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 относится к ее ширине, 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. 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 В 10/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

° 2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4792915/03 (22) 06.12.89 (46) 15.12,92. Бюл. 1Ф 46 (71) Производственное геологическое объединение Центральных районов "Центргеология" (72) P.P.Èìàåâ, В.П.Певзнер и H.Ã.Erîðîâ (56) Патент Великобритании

Q 2033454, кл; Е 1 F, опублик. 1980, (54) СТУПЕНЧАТОЕ ДОЛОТО (57) Изобретение относится к горному делу, а именно к породоразрушающему инструменту для бурения скважин без отбора керна, и повышает производительность долота 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, обраЫ2 1781407 А1 выноса 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 45...75 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 45...75 способствует лучшему удалению шлама. Соотношение размеров "элементов ступеней

1:3 способствует повышению производи- Я тельности долота. 4 ил. зуемые между корпусом и 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.

1781407

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 обеспечивает эффективное 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 на выходе наклонных пазов и сообщены с промывочными каналами, а высота h 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 долота

45-75О.

Исполнение наклонных промывочных пазов 2 под углом к оси долота 45-75О 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 —; 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, Иl, армированными пластинами твердоro 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 ïðîшлама. Высота ступеней h относится к ширине l ступеней как 1:3. Согласно проведенным исследованиям высота ступеней h npu бурении в различных по буримости породах

15 колеблется в пределах 3-5 мм, а ширина ступеней при этом должна быть в 3 раза больше, Отношение h к длине! ступеней по периферийным точкам образовывает каса20 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, который

rio окнам 9 промывочной жидкостью выносится в пазы 2. Расположение пластин твер30

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.

Пример. В ПГО "Центргеология" были испытаны долота со следующими геометрическими долотами размерами

1, h=2 мм, i=12 мм h:l=1:6

2. h=4 мм 1=12 мм И=1:3

3. Ь=8 мм 1=14 мм h:1=1:1,75

4. h=14 мм 1=10 мм И=1,4:1

5. h=18 мм 1=14 мм h:1=1,29:1

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 Vll).

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

10 мывочных каналов 5 дополнительными промывочными пазами 6 улучшает вынос

1781407 I

И=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- 5 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 промывочным пазов, которые на каждой последующей ступени выполнены сообщенными с предыдущими и размещены к оси долота под углом 45-75О, при этом высота h ступеней относится к их ширине I, как 1:3, а дополнительные промывочные пазы сообщены с промывочными каналами.

1781407

1781407

/ж/г) /мlг=я/б

Корректор, М,Максимишинец

Редактор

Заказ 4261 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

V eg е/

Л7

Категория лород ао Ей8

4ЬгФ

Составитель P.Èìàåâ

Техред М,Моргентал