Буровое шарошечное долото

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 5а, .9/"l0

Заявлено 17.11.1966 (№ 1055359/22-3) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05.Vill.1970. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 22.Х.1970

МП К Е 21 b 9/08

УДК 622.24.051.55 (088.8) Комитет по делаю изобретений и открытий при Сонете Министров

СССР

Авторы изобретения

T. Г. Агошашвили, А. С, Мокшин, Л, П. Константинов, Ю. E. Владиславлев, Э. Л. Комм, А. П. Окулов и Р, М. Эйгелес

Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники

БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО

RB ш— 0>д з

Гв

Известны буровые шарошечные долота, оси шарошек которых смещены относительно главных осей симметрии окружности долота, Благодаря этому смещению улучшается Ilpoскальзывание венцов шарошек по забою при бурении пластичных пород.

Долота со смещенными осями шарошек х»рактеризуются нерациональным распределением величин скольжений по длине образующих шарошек. Величина скольжения шарошки на забое за один оборот долота, вызванная смещением ее оси, постоянна для всех точек образующей конуса шарошки, в то время как длины окружностеи забоя, обрабатываемых этими точками от центра к периферии, растут пропорционально радиусу последнего.

Предлагаемое долото отличается тем, что каждая шарошка снабжена ведущим венцом с увеличенными зубками, обеспечивающим перекатывание этого венца на забое без скольжения, и венцами со скольжением. Ведущие венцы смещены относительно друг друга пп радиусу скважины и перекрыты венцами со сколь>кением других шарошек, которые расположены по направлению оси долота выше перекрываемых ими ведущих венцов.

Эти особенности долота повышают эффективность бурения в пластичных породах.

Скользящие венцы расположены на расчетном расстоянии от линии, проходящей через точку пересечения осей шарошки и осн долота и вершину соответствующего ведущего венца.

На фиг. 1 изображен разрез долота по лапе

1 и шарошке 2, а также даны частичные разрезы остальных двух шарошек; на фнг. 2 дана кннематнческая схема работы . элементов шарошкн при вращении долота.

На каждой шарошке имеется по одному

10 ведущему венцу б с увеличенными зубками. гходящими в зацепление с породой. Зубки перекатываются по забою без скольжения, оставляя неразбуренную «рейку».

Чтобы ведущий венец перекатывался на

15 забое без скольжения в каждый данный момент, момент сопротивления проскальзыванию ведущего венца относительно осн шарошки OL должен превышать такие же моменты венцов, располо>кенных ниже н выше

2о мгновенной оси вращения шарошки OM в отдельности. При этом положение мгновенной оси вращения О И совпадает с линией, проходящей через точку 0 пересечения осей долота и оси шарошки (см. фиг. 2) и через вер25 шину зубка ведущего венца б.

Скорость вращения ша рошки относительно осп цапфы

277675 где Рв и тв — соответственно радиус шарошки в точке Б на образующей венца б и радиус окружности на забое, контактирующей с точкой Б; о — скорость вращения долота. 5

Кратчайшее расстояние от любой рассматриваемой точки шарошки в момент ее контакта с забоем до мгновенной оси ее вращения определяется выражением. 10

h = — (Я вЂ” r„i), RB где = — передаточное отношение от до Я 15 лота к шарошке; 2 — мгновенная угловая скорость вращения шарошки;

R„v r„— соответственно радиусы шарошки в рассматриваемой точке и 20 соответствующей окружности з»боя.

Скорость скольжения рассматриваемой точки V = Qh = в,(R„— г„ ).

Лбсолютную величину пути скольжения можно получить интегрированием последнего выражения по углу поворота долота. Для од. ного оборота долота будем иметь 30

S =2-.(R — т i) .

Полученное абсолютное значение скольжения венца по забою не может характеризовать венец с точки зрения эффективности раз- З5 буривания соответствующей кольцевой площадки забоя, поскольку одна и та же величина скольжения, обеспечивающая полное разрушение малой кольцевой площадки забоя за один оборот долота на глубину внедрения 40 зубьев в породу, на болыпей кольцевой площадке может оказаться далеко недостаточной для подобного рода разрушения.

Эффективность бурения тем или иным венцом в пластичных породах определяется 45 удельной величиной скольжения, т. е. величиной скольжения, приходящейся на единицу длины окружности площадки забоя, соответствующей рассматриваемому венцу шарошкп.

Удельная величина скольжения в процентах 50 от общей длины рассматриваемой окружности заооя выражается формулои

5 = 1 — 1 10004.

Таким образом, если задаться ведущим венцом, т. е. направлением мгновенной осп вращения и нужными величинами удельных скольжений, можно построить соответствующий профиль шарошки. 60

Чтобы скорость бурения не органичивалась кольцевыми площадками забоя, по которым без скольжения перекатываются ведущие венцы, профили шарошек должны быть такими, чтобы площадка, соответствующая ведущему венцу одной шарошки с некоторым отставанием в направлении оси долота, разбуривалась скользящим венцом другой шарошкн.

В этом случае ведущий венец образует свою

«рейку» на забое, а скользящий венец другой шарошки снимает вершинки выступов этой

«рейки». Величина отставания скользящих венцов от соответствующих ведущих венцов в зависимости от механических свойств породы должна быть такой, чтобы момент сопротивления проскальзыванию ведущего венца б относительно оси шарошки превышал моменты сопротивления венцов со скольжением расположенных ниже и выше мгновенной ос" вращения в отдельности.

На фиг. 1 буквами б обозначены ведущие венцы; пунктирными линиями — расчетные направления мгновенных осей вращения; линии OL показывают расположение осей шарошек; линии ОТ представляют собой след плоскости, перпендикулярной оси долота и проходящей через точку пересечения осей цапф с осью долота.

В приведенной схеме у второй и третьей шарошек ведущими являются периферийные венцы с одинаковыми зубками, образующие одну «рейку». Вершины выступов этой «рейки» разрушаются скользящим периферийным венцом первой шарошки.

Выступы «рейки» первой шарошки разрушаются средним скользящим венцом второй шарошки.

Предмет изобретения

l. Буровое шарошечное долото, Отлича ои1еесл тем, что, с целью увеличения эффективности бурения в пластичных породах, каждая шарошка снабжена ведущим венцом с увеличенными зубками, обеспечивающими перекатывание этого венца на забое без скольжения, и венцами со скольжением, причем ведущие венцы смещены относительно друг друга по радиусу скьажпны и перекрыты венцами со скольжением других шарошек, которые расположены по направлению оси долота выше перекрываемых ими ведущих венцов.

2. Долото по п. 1, Отлича ощееся тем, что скользящие венцы расположены на расчетном расстоянии от линии, проходящей через точку пересечсния осей шарошки и долота и вершину соответствующего ведущего венца, 277675 у иг. 1

+us Г

Составитель В. Галкин

Редактор Б. Б. Федотов Техрсд А. А. Камышникова

Корректоры О. С. Зайцева и Е. Н. Миронова

Заказ 3026/14 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7V,-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова,