Шарошечное долото

 

Изобретение относится к технике и технологии бурения нефтяных, газовых и других скважин. Цель - повышение эффективности бурения в осложненных условиях высокой поглощаемости пластов и в перемежающихся по твердости породах. К лапам 1 долота под углом не менее 56° к оси долота и со смещением L в направлении вращения долота закреплены цапфы 4. На последних закреплены с возможностью вращения шарошки 2 с зубьями 3 на венцах. Смещение L цапф 4 и шаг T зубьев 3 связаны следующим соотношением: L/T=0,01-0,017. При угле наклона осей цапф 4 к оси долота не менее 56° усиливается эффект скалывания путем сдвига зубьев 3 по породе забоя скважины в радиальном направлении, увеличивается фрезерующий эффект зубьев 3, повышается коэффициент перекрытия забоя скважины. Минимально возможное смещение L, не снижая механической скорости, что очень важно при бурении в перемежающихся по твердости породах, обеспечит снижение интенсивности износа зубьев и на более продолжительное время высокий уровень механической скорости. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1472617 A 1 (5i) 4 Е 21 В 10/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

8ЖОВЗИ3

AkTERTF А6.;%сна

Б" Бй 1G С.,А

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4136643/23-03 (22) 15.10.86 (46) 15.04.89. Бюл. № 14 (75) М. Г. Абрамсон, В. Н. Позднышев, В. И. Поздняков и А. К. Забурдаев (53) 622.24.051.55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 791893, кл. E 21 В 10/08, 1979. (54) ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО (57) Изобретение относится к технике и технологии бурения нефтяных, газовых и других скважин. Цель — повышение эффективности бурения в осложненных условиях высокой поглощаемости пластов и в перемежающихся по твердости породах. К лапам 1 долота под углом не менее 56 к оси долота и со смецением l в направлении вращения долота е закреплены цапфы 4. На последних закре",— лены с возможностью вращения шарошки 2 с зубьями 3 на венцах. Смещение I ца ф 4 и шаг t зубьев 3 связаны следующим соотношением: l/t=0,01 — 0,017. Г1ри угле наклона осей цапф 4 к оси долота не менее 56 усиливаемся эффект скалывания путем сдвига зубьев 3 по породе забоя скважины в радиальном направлении, увеличивается фрезерующий эффект зубьев 3, поныв ается коэффициент перекрытия забоя скважины.

Минимально возможное смещение /, i:с снижая механической скорости, что очень важно при бурении в перемежающихся по твердости породах, обеспечит снижение интенсивности износа зубьев и на более продолжительное время высокий уровень механической скорости. 7 ил.

1472617 — 0,01 — 0,017, 40

45 — 0,01 — 0,017, 50

Изобретение относится к технике и технологии бурения нефтяных, газовых и других скважин и может быть использовано при проектировании, изготовлении и эксплуатации буровых шарошечных долот.

Цель изобретения — повышение эффективности бурения в осложненных условиях высокой поглощаемости пластов и в перемежающихся по твердости породах.

На фиг. 1 показано шарошечное долото; на фиг. 2 — угол наклона (ср) оси вращения шарошки к оси долота (для твердых пород); на фиг. 3 — угол наклона (V) оси вращения шарошки к оси долота для мягких пород; на фиг. 4 и 5 — расположение оси вращения шарошки относительно оси вращения долота в плане соответственно для твердых (4) и для мягких (1,„) пород; на фиг. 6, 7 — углы заострения зубьев и их шаг соответственно в долотах для твердых пород (1 t ) и для мягких (j„ t ) .

Долото состоит из лап 1, шарошек 2 с зубьями 3 на венцах, установленных на цапфах 4 с возможностью врагцения. Цапфы 4 закреплены на лапах 1 под углом к оси долота и со смещением в направлении вращения долота.

Смещение осей цапф и шаг зубьев шарошек связаны следующим соотношением где l — смещение осей цапф в напра-,лении вращения долота, мм;

t — шаг зубьев на венцах шарошек, мм.

Угол наклона осей цапф к оси долота должен быть не менее 56 .

Шарршечное долото работает следующим образом.

В процессе бурения концентрация волокнистого наполнителя в призабойной зоне постоянно меняется. Причем в истекающих из промывочных каналов долота струях жидкости с высокоразвитым турбулентным течением волокнистый наполнитель периодически сплетается в резинотканевую подушку, которая представляет собой своего рода амортизатор. Поэтому характер взаимодействия вооружения долота с породой постоянно меняется. Долото отвечает такому режиму работы в осложненных услловиях.

При этом за счет максимальных величин шага (/) и вылета зубьев (Ь) в сравнении с долотом типа Т обеспечивается значительное и существенное тангенциальное скольжение зуба по забою и агрессивность вооружения (возрастает удельная энергия удара, приходящаяся на 1 зуб), а минимально возможное смещение осей цапф в сравнении с долотом типа M способствует снижению интенсивности износа зубьев, при этом большой угол наклона осей цапф к оси долота

35 (р)56 ) усиливает эффект скалывания путем сдвига зубьев по породе забоя скважины в радиальном направлении. Эффективность бурения обеспечивается за счет дробящескалывающего действия зубьев шарошек.

Увеличение до максимальных величин шага (/) и вылета зубьев (й) свойственно долоту типа М и в перемежающихся по твердости породах обеспечит повышение механической скорости проходки (за счет агрессивности вооружения) .

Минимально возможное смещение осей цапф (t) — этот параметр свойственен долоту типа Т, не снижая механической скорости, что очень важно при бурении в перемежающихся по твердости породах, обеспечит снижение интенсивности износа зубьев и на более продолжительное время высокий уровень механической скорости.

Увеличение до максимальных величин угла наклона осей цапф к оси долота (cp )

)56 ) — этот параметр более свойственен долоту типа С, увеличивает фрезерующий эффект зубьев, повышает коэффициент перекрытия забоя скважины и тем самым увеличивает механическую скорость и проходку на долото при повышенной износостойкости, долговечности зубьев.

Правильность граничных значений соотношения 0,01 — 0,01? обосновывается еще следующим: — смещение осей шарошек должно быть только положительным; — шаг зубьев должен быть максимально возможным из условий прочности материала.

Что касается угла наклона осей цапф к оси долота (rp)56 ), то наибольший фрезерующий эффект зубьев (это легко определяется по характеру износа зубьев) обеспечивается с углом наклона осей цапф долота 56 .

Формула изобретения

Шарошечное долото, содержащее лапы, закрепленные к лапам под углом к оси долота цапфы и со смещением в направлении вращения долота, и шарошки с зубьями на венцах, закрепленные на цапфах с возможностью вращения, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности бурения в осложненных условиях высокой поглощаемости пластов и в перемежающихся по твердости породах, смещение осей цапф и шаг зубьев шарошек связаны следующим соотношением где l — смещение осей цапф в направлении вращения долота, мм;

t — шаг зубьев на венцах шарошек, мм, причем угол наклона осей цапф к оси долота не менее 56 .

1472617

Ю7 ащенаа шаришь шднац oormma лапа М т 4

Составитель А. Скалунов

Редактор А. Долинич Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Заказ 1687/33 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Зубы 0аит лапа 7

Фагб

KT >Ум

tT th, 3gdhd аслана тапа М

Юаг.7