Научная статья на тему 'Разборное буровое долото со сферическими шарошками'

Разборное буровое долото со сферическими шарошками Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
49
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Буткин В. Д., Гилев А. В., Минеев А. В., Вершинский С. Н.

В применяемых отечественных и зарубежных бескорпусных двух- и трёхшарошечных долотах оси шарошек, установленных на цапфах, располагаются под большим углом (45-57°) к центру долота.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Разборное буровое долото со сферическими шарошками»

БУРЕНИЕ

в.д. Буткин, д.т.н, А.в. Гилев, д.т.н, А.в. минеев, д.т.н, с.н. вершинский, аспирант, Сибирский Федеральный Университет

разборное буровое долото со сферическими шарошками

В применяемых отечественных и зарубежных бескорпусных двух- и трёхшарошечных долотах оси шарошек, установленных на цапфах, располагаются под большим углом (45-57°) к центру долота.

К числу недостатков таких долот относятся следующие: окружные скорости зубьев уменьшаются к центру долота до нулевых значений, что обусловливает необходимость высоких осевых нагрузок, большой массы и энерговооружённости буровой установки калибрующие (крайние к стенкам скважины) венцы шарошек выступают относительно козырьков лап на ограниченную величину, что обуславливает малый кольцевой зазор между корпусом и стенками скважины и, как следствие, затрудненную эвакуацию бурового

шлама и форсированный износ козырьков лап до обнажения тел качения, приводящего к заклиниванию шарошек; на консольные цапфы и узел крепления их к лапам создаются большие нагрузки, что требует применения дорогих легированных сталей. Заслуживает внимания сферическая форма шарошек, эффективно используемая в одношарошечных долотах. В работе [1] предложена конструкция долота с двумя шарошками полусферической формы, цапфы которых обращены к стенкам скважины.

Однако, вследствие больших величин радиуса полусферы долота и угла наклона осей вращения шарошек к оси долота, оно работает, в основном, в режиме резания, что ограничивает использование долота в крепких породах. В связи с большим углом наклона цапфы создаются большие нагрузки на узел крепления цапфы к центральной лапе, снижающие живучесть долота. Кроме того, изнашиваются боковые поверхности корпуса, что приводит к уменьшению диаметра долота. Разработанное в СФУ долото (рис.1) с

производство и комплексные поставки

трубопроводной арматуры

КЛАПАНЫ ЗАПОРНЫЕ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ, ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ, ОБРАТНЫЕ

ЗАТВОРЫ ОБРАТНЫЕ, ДИСКОВЫЕ КРАНЫ ШАРОВЫЕ

www.tdzt.ru

V,' . IV* ■ J

ч*

LT кt

т (о Р]Г о 'в ы й

ЗАДвижкй^" ЗНАМЯ ТРУДА

--- * :■ - f."1

"" _iti

(812) 347-70-27, Санкт-Петербург, ул. Магнитогорская, д. 11, e-mail: office@tdzt.ru

расположением осей сферических шарошек под острым углом к вертикальной оси позволяет значительно повысить осевое усилие, в результате чего можно осуществлять бурение в крепких породах. В первом варианте предлагаемого бурового шарошечного долота (рис.1,а) цапфы шарошек установлены на сменных секциях, а во втором варианте (рис.1,б) для долот малого диаметра 160мм) цапфы шарошек выполнены заодно с корпусом. В обоих вариантах цапфы всех шарошек выполнены под одинаковым острым углом к вертикальной оси долота в сторону стенок скважины, выбираемым в зависимости от условий бурения.

Прицапфовые поверхности сменных

секций имеют угол наклона к вертикальной оси долота, равный углу наклона цапфы к горизонтальной оси долота, а рабочая поверхность зубчатых венцов на большем диаметре шарошки имеет зазор относительно поверхности корпуса, который должен отвечать определенным условиям, установленным в работе [2].

При этом отношение диаметра долота к большому диаметру шарошки для первого варианта составляет D/dш = 2,172,20, а для второго D/dш = 2,17-2,40. Эти соотношения выбираются для обеспечения равномерного разрушения породы без появления керна больших размеров в центре долота и крупных кусков (прослоек) между шарошками. Зазор относительно поверхности кор-

пуса и рабочей поверхности зубчатых венцов на большем диаметре шарошки сделан больше аналогичного зазора (затрубного пространства) в серийно применяемых трехшарошечных долотах с конусными шарошками в 1,51,7 раза. Это обеспечивает в сочетании с пневмо-эжекционной очисткой скважин более эффективное удаление бурового шлама из забоя скважины и предотвращает изнашивание тыльной части корпуса долота. Первый вариант предложенного бурового шарошечного долота содержит (рис.1, а) корпус 1 с ниппелем 2 и продувочными каналами 3. К корпусу 1 присоединены сменные секции 4 (рис.1, в), в каждой из которых выполнен резервуар 5, находящийся в резь-

ОАО «Концерн «Сгромнефтемаш»

156001, Россия, г. Кострома, ул. Вокзальная, 54

Тел.: (4942) 627-800 (доб. 24546, 24169), Факс: (4942) 62-78-15

reception@strommash.kostroma.ru, www.stromneftemash.ru

«стром н ефте маш »

БУРЕНИЕ

бовом отверстии 6. В сменных секциях 4 высверлены посадочные отверстия 7, в которые с натягом запрессованы цапфы 8, приваренные сваркой к сменным секциям 4 (рис.1, в). На цапфах 8, имеющих смазочные каналы 9, на радиально-упорном подшипнике качения 11 смонтированы шарошки 10 усеченной сферической формы, закрепленные на оси цапфы 8 с помощью замкового подшипника 12, шарики которого удерживаются стопорным пальцем 13. На шарошках 10 установлены кольцевые уплотнения 14. На торце цапфы 8 запрессован твердосплавной упорный стержень 15, упирающийся в твердосплавную упорную пластину 16.

Шарошка 10 имеет фрезерованное зубчатое или штыревое вооружение, снабженное твердосплавными зубьями 17. Замковый подшипник 12 удерживается стопорным пальцем 13 с помощью стопорного болта 18, ввинчиваемого в тело шарошки 10. Между

Рис. 1. Буровое долото со сферическими шарошками а - неразборного типа; б - разборного типа; в - вариант сменных секций

корпусом 1 и сменными секциями 4 установлены фиксаторы 19. Сменные секции 4 крепятся к корпусу с помощью крепежных болтов 20. Фиксаторы 19 в сменных секциях 4 помещаются в пазах 21 (рис.1, в).

Во втором варианте предложенного бурового шарошечного долота {рис.1, б) в корпусе 1 выполнено смазочное отверстие 22, в котором установлен болт 23. Цапфы 8 вмонтированы в корпус 1 с помощью посадочных отверстий 7 и закреплены сварочным швом 24. Расположение цапф под острым углом к вертикальной оси долота в сторону стенок скважины позволя-

ет создать большие осевые усилия на шарошки, причем с увеличением угла величина усилия может быть увеличена. В этом случае долото эффективно работает в крепких породах при силовых режимах бурения. Работа шарошек в ударно-дробящем режиме разрушения породы без проскальзывания по забою скважины обеспечивается пересечением их осей вращения (осей цапф) с вертикальной осью (осью вращения) долота. Это достигается также равенством угла наклона к горизонтальной оси прицапфовых поверхностей сменных секций с углом наклона цапфы к вертикальной оси долота. Долота рассматриваемого типа по сравнению с применяемыми конструкциями ШД имеют более широкие возможности изменения технических и технологических параметров для раз-

ных физико-механических свойств пород и диаметров скважин.

ЛИТЕРАТУРА

Травкин В.С. Породоразрушающий инструмент для вращательного бескерно-

вого бурения скважин. - М. : Недра, 1982 - 190 с.

Буткин В.Д. Проектирование буровых долот для открытых земляных и строительных работ. - М. : Макс пресс, 2005, - 240 с.

производство трубопроводной арматуры

Россия, 141400, Моск. обл., г. Химки, ул. Репина, б Тел./факс: (495) 644-3653, 572-2488, 572-3644 E-mail: info@giras.net http://www.giras.net

ЛАУРЕАТ ПРЕМИИ

«РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ОЛИМП»

КРАНЫ ШАРОВЫЕ: ОМ 6-250 мм, РМ до 25 МПа

■ муфтовые, фланцевые, межфланцевые, под приварку, штуцерные Ы с обогревом, с контролем протечек

■ с ручным электрическим и пневматическим управлением (в т.ч. ПЗК)

■ материал корпуса: углеродистая, холодостойкая и нержавеющая сталь

ЗАДВИЖКИ ШИБЕРНЫЕ: ОМ 50-300 мм, РМ до 16 МПа

ГАРАНТИЯ КАЧЕСТВА:

1100% испытания продукции 12 года гарантии

—™

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.