Бурове долото купчинського для шарошкового буріння з промиванням вибою

Реферат: UA 76244 U UA 76244 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технічних засобів для буріння нафтових і подібних свердловин. Більш конкретно, корисна модель належить до пристрою підшипникових опор шарошок бурових доліт для буріння за технологією з промиванням вибою. Відомі долота для буріння свердловин за технологією з промиванням вибою, підшипникові опори яких герметизовані ущільненням між лапою і шарошкою, яке утворюється еластомерним кільцем, встановленим між лапою і шарошкою радіально всередині підшипникової камери [див., наприклад, долота серії star2 -"Каталог бурових доліт" компанії Хьюз Крістенсен, 2001 p.]. Недоліком цього аналога є застосування еластомерного ущільнення, притому, що працездатність еластомерів температурно обмежена, внаслідок чого обмежений нагрів підшипників в опорі шарошки, а значить обмежені частота обертання, навантаження на долото і, в кінцевому рахунку, ефективність буріння. Цьому сприяє також те, що в самому радіальному ущільненні цього аналога додатково генерується тепло за рахунок тертя на поверхні контакту з шарошкою. Причому генерація тепла тим більша, чим більший діаметр ковзання ущільнення. Тому доводиться обмежувати діаметр цапфи, а це визначає обмеження її навантажувальної здатності, тобто обмеження навантаження на долото, також обмежувати швидкість обертання долота, тобто обмежувати ефективності буріння. Відомі також підшипникові опори бурових доліт, що герметизовані ущільненням, яке виконано у вигляді торцевої пари нерухомого і обертового металевих кілець, причому, як і в попередньому аналозі, ущільнення розташоване всередині підшипникової камери [див., наприклад, вищезгаданий каталог компанії "Хьюз Крістенсен" - технологія ULTRAMAX]. Тут металеві кільця торцевої пари щільно притиснуті одне до одного за допомогою еластомерного амортизатора у вигляді пари еластомерних кілець, одне з яких встановлено на цапфі, а інше в шарошці, причому жодне з цих еластомерних кілець не відчуває тертя обертання і відповідного нагріву під час роботи долота, а генерація тепла в ущільненні в цілому зменшена за рахунок меншого коефіцієнта тертя металу по металу в торцевій парі по відношенню до тертя еластомеру по металу. Це частково знімає обмеження на генерацію тепла в підшипниковій опорі та дозволяє дещо збільшити частоту обертання, навантаження на долота і, отже, ефективність буріння. Однак недоліками цього аналога залишається обмеження на підвищення ефективності буріння внаслідок обмеженої теплостійкості еластомерних кілець амортизатора, що знаходяться в безпосередньому контакті з торцевим металевим ущільненням, як додатковим джерелом нагрівання еластомеру, і розташування торцевого ущільнення з еластомерним амортизатором всередині "гарячої" підшипникової камери. За технічною суттю, технічним результатом, що досягається, і сукупністю суттєвих ознак найбільш близьким аналогом пропонованої корисної моделі є бурове долото з герметизованою підшипниковою опорою, яке містить лапу, шарошку, підшипникову опору і ущільнення між лапою і шарошкою, яке винесено за межі підшипникової камери й складається з торцевої пари металевих кілець, з яких нерухоме з'єднане з лапою, а обертове пов'язано з шарошкою за допомогою кільцевої пластини-радіатора та еластомерного амортизатора, що з'єднаний з шарошкою (міжнародна заявка PCT/UA 2010/000003; публікація WO 2010/093340). В подальшому це технічне рішення вибрано як прототип. Перевагою прототипу є те, що знімаються обмеження на нагрів мастильної рідини в підшипниковій камері, досягаються можливості підвищення навантаження на бурове долото і частоти його обертання - з відповідним підвищенням ефективності буріння. Перевагою прототипу є також те, що тут традиційне кулькове замикання шарошки на цапфі замінено на замкову втулку, що дозволяє істотно розширити простір для розміщення більш великих підшипників і радикально підвищити навантажувальну здатність бурових доліт. Недоліками прототипу за вказаною заявкою на корисну модель є: не досить надійне замкнення шарошки на цапфі, що може призвести до аварійної ситуації підчас буріння; є дещо ненадійне особисте ущільнення еластомерного амортизатора на його контактах з радіатором і з замковою втулкою; дещо складна для виготовлення форма радіатора; деяка "теоретичність" конструкції, недостатня застостосовність її задля практичного використання. В основу корисної моделі, що пропонується, поставлена задача забезпечення надійності роботи бурового долота у свердловині, надійного забезпечення герметичності підшипникової камери, практичного забезпечення технологічних операцій щодо практичного та досить економічного здійснення конструкції. 1 UA 76244 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Також в основу корисної моделі поставлена задача: - збільшення ресурсу підшипникової опори; - підвищення частоти обертання долота; - підвищення навантаження на долото; - збільшення проходки на долото до його відмови; - підвищення ефективності буріння. Інші завдання і переваги корисної моделі, що пропонується, будуть вказані нижче в міру опису та розгляду креслення. Вирішення зазначених задач в першу чергу забезпечується тим, що - замикання шарошки на цапфі здійснюється за допомогою підшипникової втулки, що нагвинчена на цапфу, та замкової втулки, на яку нагвинчена шарошка, та упором торця замкової втулки в торець підшипникової; - торці еластомерного амортизатора щільно з'єднано з радіатором та з замковою втулкою; - як підшипники застосовано стандартні втулки та шайби, виготовлені з композиту на основі тефлону; інші суттєві відзнаки корисної моделі, що пропонується, будуть вказані далі за розглядом креслення та опису. На кресленні зображено приклад конструктивної реалізації корисної моделі, що заявляється. Креслення являє собою фрагмент розрізу однієї із секцій бурового долота меридіональної площиною і включає деталі й елементи, які безпосередньо відносяться до суті пропонованого, інші загальновідомі деталі та елементи секції бурового долота на цьому кресленні не показані або показані фрагментарно, як, наприклад, хвостова частина лапи тощо. На кресленні представлений варіант корисної моделі стосовно підшипникової опори ковзання. Відповідно істотним ознакам корисної моделі, що заявляється, бурове долото складається з поєднаних секцій, кожна з яких містить лапу 1 з цапфою 2, шарошку 3, на яку нагвинчено підшипникову втулку 4, що за допомогою гільзи 5 ставить периферійний підшипник опори шарошки на цапфі. Кінцевий підшипник аналогічно ставиться гільзою 6. Упорні підшипники утворюються шайбами 7 та 8. Замикання шарошки на цапфі утворено за допомогою замкової втулки 9, на яку нагвинчено шарошку до такого стану, коли між площинами опозитних торців цієї втулки та підшипникової втулки 4 виникає ходова посадка сковзання, що забезпечує вільне обертання шарошки на цапфі. Герметизація підшипникової камери утворюється торцевим ущільненням з рухомим металевим кільцем 10 та нерухомим металевим кільцем 11 сумісно з еластомерним амортизатором 12, який розміщено у порожнині замкової втулки й одним своїм торцем впертий у замкову втулку, а другим - у радіатор 13, що з'єднаний із рухомим торцевим кільцем 10. Порожнина підшипникової камери каналом 14 з'єднана із мастилодавальним лубрикатором бурового долота (на креслені не відображений, як загально відомий елемент конструкцій доліт з герметизованою опорою), Складанню передує уставлення в поставу цапфи нерухомого кільця 11 торцевого ущільнення. при цьому міцність та щільність вказаного кільця в поставі забезпечується склеюванням. Також заздалегідь, у замкову втулку 9 вставляється та приклеюється своїм торцем еластомерний амортизатор 12, що приклеєний протилежним торцем до радіатора13, до якого припаяне рухоме торцеве кільце 10. Далі замкова втулка вільно надівається на цапфу. Потім, з використанням паза, що виконаний у торці підшипникової втулки 4 під ключ, остання нагвинчується на цапфу. Положення цієї втулки на цапфі фіксується точковим електрозварюванням через вказаний паз. У свою чергу, в шарошку вставляються, послідовно, підшипники 8, 6, 7 та 5. Потім шарошку у зборці з підшипниками надівають на цапфу і нагвинчують її на замкову втулку 9 до такого положення, при котрому утворюється ходова посадка ковзання між протилежними торцями втулок 4 та 9. Під час вказаного згвинчування положення замкової втулки фіксується відносно лапи 1 за допомогою технологічного отвору, що виконаний у лапі на боці, що протилежний її козирку (частині, котра під час роботи долота протистоїть стінці свердловини. У вказаний отвір під час нагвинчування уставляється технологічний штир, що входить у відповідний технологічний паз, що виконаний в торці втулки 9. Після завершення вказаного нагвинчування шарошки на замкову втулку положення шарошки відносно втулки фіксується точковим зварюванням через технологічний паз, що заздалегідь виконаний у торці шарошки. 2 UA 76244 U 5 10 15 Обидва вказані різьбові з'єднання виконані з таким прямуванням, що забезпечує затяг цих різб від обертових навантажень, що діють на шарошки підчас роботи бурового долота. Технічним результатом пропонованої корисної моделі є створення конструкції бурового долота для буріння за технологією промивання вибою буровим розчином з виключно великою навантажувальною здатністю, з практично не обмеженою частотою обертання та ресурсом безвідмовної роботи підшипникової опори, коли довготривалість роботи долота до відмови обмежується лише стійкістю озброєння шарошок. Технічним результатом пропонованої корисної моделі є також застосування підшипників з виключно високою навантажувальною здатністю та стійких - підшипників ковзання, що виготовлені з композиту на основі тефлону. Технічним результатом пропонованої корисної моделі є також забезпечення докорінного підвищення механічної швидкості буріння, тривалості безвідмовної роботи долота у вибої, поглиблення свердловини за період роботи долота до його відмови, зменшення витрати доліт, строків та собівартості буріння свердловини. Технічним результатом пропонованої корисної моделі є також забезпечення технологічного здійснення конструкції вказаного долота. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 1. Долото для шарошкового буріння з промиванням вибою, що містить з'єднані між собою секції, кожна з яких включає лапу із цапфою, на котрій через радіальні та упорні підшипники встановлена шарошка з упором її в цапфу за допомогою замкової втулки й підшипникової втулки, котра поєднана із цапфою, а підшипникова камера ізольована від зовнішнього середовища винесеним за її межі апаратом герметизації з торцевим ущільненням та еластомерним амортизатором, що дистанційований від торцевої пари, яке відрізняється тим, що вказана підшипникова втулка нагвинчена на цапфу. 2. Долото за п. 1, яке відрізняється тим, що шарошка нагвинчена на вказану замкову втулку. 3. Долото за п. 1, яке відрізняється тим, що регульованим положенням вказаної замкової втулки відносно шарошки забезпечується ходова посадка сковзання поміж опозитними торцевими поверхнями замкової та підшипникової втулок в умовах осьового навантаження на шарошку у напрямку від осі свердловини, що буриться, а в умовах навантаження зворотного напрямку - упор замкової втулки в підшипникову втулку. 4. Долото за п. 1, яке відрізняється тим, що вказаний еластомерний амортизатор дистанційований від кілець торцевого ущільнення радіатором у вигляді кільцевої пластини. 5. Долото за пп. 1 та 4, яке відрізняється тим, що вказаний еластомерний амортизатор одним торцем приклеєний до вказаного радіатора, а другим - до замкової втулки. 6. Долото за п. 1, яке відрізняється тим, що радіальні та осьові підшипники виконано з композиту на основі тефлону. 3 UA 76244 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4