Бурове трьохшарошкове долото

Винахід відноситься до буріння свердловин, а більш конкретно - до конструювання трьохшарошкових доліт. Відоме бурове долото, яке включає встановлені на опорах шарошки і розміщений в центральному отворі долота патрубок з центральним і боковим щільовими каналами, число яких рівне числу шарошок (А.с. СССР №1317089, кл. E21B10/18, опубл. 15.06.87г., Б.И. №22). Така схема промивки долота забезпечить протидію утворенню сальника в надшарошковій порожнині та на озброєнні шарошок, однак очищення вибою (особливо його периферії) буде дискретним і явно недостатнім. При роботі долота його опори будуть забиватись вибуреним шламом, а спрацювання зубів шарошок буде нерівномірним і передчасним. Відоме бурове шарошкове долото, яке складається з корпуса з внутрішньою порожниною, закріплених на корпусі шарошок із озброєнням і встановлений у внутрішній порожнині корпуса з можливістю обертання центральний промивальний вузол (А.с. СССР №1781410 кл. E21B10/18, опубл. 15.12.92г., Б.И. №46). Недоліком даної гідравлічної схеми промивки є складність конструктивного виконання, наявність в долоті рухомого центрального вузла промивки та його ущільнень. Періодичність омивання вибою та шарошок буде залежати від розходу промивальної рідини та перепаду тиску на долоті. Найбільш близьким по технічній суті та результату, що досягається, є бурове трьохшарошкове долото, яке складається із встановлених на опорах шарошок і розташованої в центральному отворі долота насадки з конусним внутрішнім гідравлічним каналом, в стінці якої виконані продовгуваті прорізи, число яких рівне числу шарошок (А.с. СССР №891883, кл. E21B10/18, опубл. 23.12.81г., Б.И. №47). Дана гідравлічна схема промивки долота має обмежену область дії. Потоки промивальної рідини, що виходять з бокових прорізів центральної насадки, дискретно направлені або на шарошки, або в міжшарошкові проміжки і не можуть забезпечити їх одночасного омивання. У випадку орієнтації бокових прорізів центральної насадки шарошки при роботі долота не буде відбуватись процес омивання площини вибою. Це безумовно призведе до накопичення шламу на вибої, повторного його перемелювання, нерівномірного і передчасного спрацювання зубів шарошок та їх заклинювання. Ця обстановка значно знижує універсальність схеми промивки в приміненні доліт для буріння різних типів порід. В основу винаходу покладена задача створити таку гідравлічну схему промивки трьохшарошкового долота, при якій буде забезпечено повне і одночасне омивання зубів шарошок і площини вибою, що дозволить рівномірно розподілити поперечні та вертикальні потоки, попередити утворення сальників, мінімізувати час находження вибуреного шламу в області роботи долота, за рахунок чого підвищаться техніко-економічні показники буріння та стійкість долота. Покладена задача досягається тим, що в буровому трьохшарошковому долоті, яке складається із встановлених на опорах шарошок і розміщеної в центральному отворі долота насадки з конусним внутрішнім гідравлічним каналом, в стінці якої виконані три прорізи, долото вміщує в стінці насадки шість продовгуватих прорізів, які виконані таким чином, що три з них, що більші по площі вихідних січень та рівні між собою прорізи направлені строго в міжшарошкові проміжки, а три менші прорізи, що по площі теж рівні між собою, зорієнтовані на осі шарошок, причому сумарні площі вихідних січень більших та менших прорізів зв'язані між собою слідуючим співвідношенням: де åFб.п. - сумарна площа вихідних січень більших прорізів; åFм.п. - сумарна площа вихідних січень менших прорізів. Виконання центральної втулки з конусним внутрішнім гідравлічним каналом дозволить при роботі долота стиснути вихідні потоки промивальної рідини і перенаправити їх одночасно на шарошки та площину вибою компактними площинними струменями, а також максимально наблизити потоки рідини до поверхонь шарошок і вибою. Три більші по площі вихідних січень та рівні між собою прорізи центральної насадки з конусом, що зорієнтовані в долоті строго в міжшарошкові проміжки, дозволяють при роботі долота рівномірно направити вибурений шлам від центру до периферії вибою та дальше - в затрубний простір. При цьому три менші прорізи, що теж по площі рівні між собою та виконані співвісно з шарошками, одночасно забезпечить протидію сальникоутворенню в надшарошковій порожнині, очищення зубів та всієї поверхні шарошок від сальника. Таким чином, протидія утворенню сальника і очищення вибою буде здійснюватись рівномірно і одночасно. Довжина всіх шести прорізів насадки вибрана такою, щоб виключити дію витікаючих з них струменів рідини на опори долота та стінку свердловини. Завдяки цьому при роботі долота струмені, які омивають шарошки є співвісними з ними і рівними їх довжинам. Струмені, які направлені в міжшарошкові проміжки рівні по довжині радіусу вибою. Таким чином, по довжині всі шість прорізів насадки рівні між собою, а співвідношення їх площ вихідних січень, яке складає 2/1, забезпечується тільки за рахунок різниці розмірів по ширині прорізів. Виконання прорізів для очищення площини вибою вдвічі більшою сумарною площею, в порівнянні з сумарною площею прорізів для омивання шарошок, зроблено по причині більшої шламозавантаженні вибою, та розсіювання привибійних потоків із-за більшої віддаленості площини вибою, в порівнянні з площинами шарошок. Діаметр центрального осьового отвору насадки співпадає з шириною більших прорізів і таким чином отвір губиться в них. На фіг.1 зображений загальний вигляд долота; на фіг.2 - вид зверху на долото та орієнтація центральної насадки з прорізами в долоті. Бурове трьохшарошкове долото складається з корпуса 1 із встановленими на опорах 2 шарошок 3. В корпусі по осі долота закріплена насадка 4 з внутрішнім конусним гідравлічним каналом із шістьма продовгуватими прорізами, виконаними на твірній конуса. З них - три прорізи 5, що більші по площі вихідних січень та рівні між собою, направлені в міжшарошкові проміжки 6, а три менші та теж рівні по площі між собою прорізи 7 виконані співвісно з шарошками 3. При цьому експериментально встановлено. що сумарні площі вихідних січень більших та менших прорізів зв'язані між собою слідуючим співвідношенням де åFб.п. - сумарна площа вихідних січень більших прорізів; åFм.п. - сумарна площа вихідних січень менших прорізів. При проектуванні долота, виходячи із вищевказаного співвідношення площ вихідних січень, проектується центральна насадка з конусним гідравлічним каналом. Центральна насадка фіксується в долоті таким чином, щоб більші по площі вихідних січень прорізи були зорієнтовані строго в міжшарошкові проміжки, а менші - на осі шарошок. При цьому з точки зору гідродинаміки є раціональним максимально можливе наближення центральної насадки до шарошок та площини вибою. Долото працює слідуючим чином. Після його опускання в свердловину подається промивальна рідина в центральну насадку 4. При цьому струмені рідини, що витікають із прорізів 5 рівномірно омивають площину вибою, забезпечують винесення вибуреного шламу від центру на периферію вибою і дальше в затрубний простір. Струмені рідини, що витікають з менших по площі прорізів 7 і направлені на осі шарошок, створюють гідравлічну протидію сальникоутворенню в надшарошковій зоні та на озброєнні шарошок. Такий розподіл привибійних потоків дозволяє долоту весь час працювати з чистим озброєнням шарошок, раціонально розподілити поперечні та вертикальні потоки рідини з вибуреним шламом, мінімізувати час його находження в області роботи долота. В результаті вся кінетична енергія долота буде направлена тільки на процес його заглиблення, що особливо важливо для роботи доліт з великим вильотом зубів в породах схильних до сальникоутворення. Таким чином, запропонована гідравлічна схема промивки долота при співвідношенні площ вихідних січень прорізів насадки забезпечує найбільш ефективну роботу долота. Приведені співвідношення площ вихідних січень прорізів центральної насадки справедливі для любого типорозміру долота.