Бурова головка з комбінованою схемою буріння і очищення свердловин
Номер патенту: 92096
Опубліковано: 25.07.2014
Автори: Чудик Ігор Іванович, Білецький Ярослав Семенович, Білецький Мирослав Семенович, Гунчак Микола Ігорович, Сенюшкович Микола Володимирович, Шимко Тарас Ярославович
Формула / Реферат
Бурова головка, що містить корпус з центральним і торцевими отворами подачі промивальної рідини, виконаними з нахилом в бік бокової стінки свердловини, споряджений приєднувальним пристосуванням і робочими органами з ріжучими елементами, спіральною формою робочого пера, які включають калібрувальні і ріжучі елементи, розміщені на кріпильних планках по бічній поверхні корпуса, і ріжучі елементи, розміщені на кріпильних планках по торцевій поверхні і завершуються калібрувальними елементами по верхньому ярусу робочого пера, виконаними спірально по циліндричній частині корпуса з виступом за межі корпуса на відстань, що відповідає діаметру свердловини, при цьому всі робочі і калібрувальні елементи виконані у вигляді секційних наборів із твердосплавних вставок за формою циліндричних роликів, впресованих у кріпильні планки, жорстко закріплені на поверхні корпуса, ролики мають кріпильну ділянку і робочу поверхню з різальною кромкою, що виступає за корпус бурової головки на відстань не менше 0,25 діаметра корпуса по бічній і торцевій поверхнях з забезпеченням контакту ріжучих кромок різальних елементів з розбурюваною породою під заданим кутом різання α, що відповідає визначеному нахилу осі розміщення ріжучих елементів відносно горизонтальної площини, яка відрізняється тим, що корпус бурової головки виконаний у вигляді геометричної фігури з виступаючими лопатями, в якій торцева частина корпуса плавно переходить по заданому радіусу в циліндричну і далі в приєднувальну різьбову конічну з комбінованим розміщенням ріжучих зубців на лопатях на торцевій частині корпуса по довжині у відношенні 2/3 до діаметру для зовнішніх ріжучих зубців і 1/3 до діаметру для внутрішніх ріжучих зубців, розміщених на лопатях на внутрішній конічній частині корпуса, калібрувальні зубці розміщені на лопатях спірально з гідромоторним ефектом по циліндричній частині корпуса, при цьому ріжучі зубці розміщені під різними кутами до площини, яка проходить через вісь корпуса паралельно робочій площині ріжучого пера зі збільшенням кута від центру до периферії, і корпус споряджений торцевими отворами гідромоніторного очищення свердловин, виконаними безпосередньо від центрального промивного каналу до торцевої поверхні у місцях, між комбінованим розміщенням зовнішніх і внутрішніх ріжучих зубців, під різними кутами нахилу до осі корпуса, і усі промивні отвори закінчуються твердосплавними насадками стабілізації діаметра отворів.
Текст
Реферат: Бурова головка містить корпус з центральним і торцевими отворами подачі промивальної рідини, виконаними з нахилом в бік бокової стінки свердловини, має приєднувальне пристосування і робочі органи з ріжучими елементами, спіральною формою робочого пера, калібрувальні і ріжучі елементи, розміщені на кріпильних планках по бічній поверхні корпуса і ріжучі елементи, розміщені на кріпильних планках по торцевій поверхні і з калібрувальні елементи по верхньому ярусу робочого пера, виконані спірально по циліндричній частині корпуса з виступом за межі корпуса на відстань. Всі робочі і калібрувальні елементи виконані у вигляді секційних наборів із твердосплавних вставок за формою циліндричних роликів, впресованих у кріпильні планки, жорстко закріплені на поверхні корпуса. Ролики мають кріпильну ділянку і робочу поверхню з різальною кромкою, що виступає за корпус бурової головки на відстань не менше 0,25 діаметра корпуса по бічній і торцевій поверхнях з забезпеченням контакту ріжучих кромок різальних елементів з розбурюваною породою під заданим кутом різання. Корпус бурової головки виконаний у вигляді геометричної фігури з виступаючими лопатями, в якій торцева частина корпуса плавно переходить по заданому радіусу в циліндричну і далі в приєднувальну різьбову конічну з комбінованим розміщенням ріжучих зубців на лопатях на торцевій частині корпуса по довжині у відношенні 2/3 до діаметра UA 92096 U (12) UA 92096 U для зовнішніх ріжучих зубців і 1/3 до діаметра для внутрішніх ріжучих зубців, розміщених на лопатях на внутрішній конічній частині корпуса, калібрувальні зубці розміщені на лопатях спірально з гідромоторним ефектом по циліндричній частині корпуса. Ріжучі зубці розміщені під різними кутами до площини, яка проходить через вісь корпуса паралельно робочій площині ріжучого пера зі збільшенням кута від центру до периферії. Корпус має торцеві отвори гідромоніторного очищення свердловин, виконані безпосередньо від центрального промивного каналу до торцевої поверхні у місцях, між комбінованим розміщенням зовнішніх і внутрішніх ріжучих зубців, під різними кутами нахилу до осі корпуса. Усі промивні отвори закінчуються насадками стабілізації діаметра отворів. UA 92096 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничої промисловості, а саме до бурових інструментів, і може бути використана при бурінні свердловин у нафтогазовій промисловості. Відома бурова головка, яка включає корпус з центральним і торцевими отворами подачі промивальної рідини, виконаними з нахилом в бік бокової стінки свердловини, споряджений приєднувальним пристосуванням і робочими органами з генераторною схемою різання і спіральною формою робочого пера, що включають калібрувальні і ріжучі елементи, розміщені на кріпильних планках по бічній конічній поверхні корпуса, і ріжучі елементи, розміщені на кріпильних планках по торцевій горизонтальній поверхні корпуса, при цьому калібрувальні і ріжучі елементи, розміщені по бічній конічній поверхні корпуса таким чином, що утворюють форму робочого пера, яке є спіральним продовженням у вертикальному напрямку ріжучих елементів, розміщених радіально на торцевій поверхні, і завершуються щонайменше двома калібрувальними елементами по верхньому ярусу робочого пера, розміщеними перпендикулярно до вертикальної осі корпуса з виступом за межі корпуса на відстань, що відповідає діаметру свердловини, всі робочі і калібрувальні елементи виконані у вигляді секційних наборів із твердосплавних вставок за формою циліндричних роликів, впресованих у кріпильні планки, жорстко закріплені на поверхні корпуса, ролики мають кріпильну ділянку і робочу поверхню з різальною кромкою, що виступає за корпус бурової головки на відстань не менше 0,25 діаметра корпуса по бічній конічній і торцевій горизонтальній поверхнях з забезпеченням контакту ріжучих кромок різальних елементів з розбурюваною породою під заданим кутом різання α, який відповідає визначеному нахилу осі розміщення ріжучих елементів по нормалі до робочої поверхні на бічній поверхні у відповідності до умов буріння і поступовому збільшенню цього кута по торцевій поверхні радіально від периферії до центру. [Бурова головка з генераторною схемою різання і спіральною формою робочого пера. Патент UA, № 72337 U, E21B10/16, Е21В10/18, Бюл. № 15, 2012]. Така конструкція бурової головки, хоч і забезпечує можливість реалізувати і оптимізувати генераторну схему різання гірських порід зі зменшенням собівартості спорудження свердловин можливим підбором оптимальних режимів буріння у відповідності до реальних умов, однак не оснащена соплами для гідромоніторного очищення свердловин, що певним чином обмежує діапазон підбору оптимальних режимів буріння. Крім того, конструкція калібрувальних елементів не забезпечує паралельність їх робочої поверхні до вертикальній осі головки, що відповідно впливає на точність калібрування свердловин. Найбільш близькою до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю, є бурова головка з генераторною схемою різання, яка містить корпус з центральним і торцевими отворами подачі промивальної рідини, виконаними з нахилом в бік бокової стінки свердловини, споряджений приєднувальним пристосуванням і робочими органами з генераторною схемою різання і спіральною формою робочого пера, які включають калібрувальні і ріжучі елементи, розміщені на кріпильних планках по бічній конічній поверхні корпуса і ріжучі елементи, розміщені на кріпильних планках по торцевій горизонтальній і бічній конічній поверхнях корпуса таким чином, що утворюють форму робочого пера, яке є спіральним продовженням у вертикальному напрямку ріжучих елементів, розміщених радіально на торцевій поверхні, і завершуються щонайменше двома калібрувальними елементами по верхньому ярусу робочого пера, розміщеними перпендикулярно до вертикальної осі корпуса з виступом за межі корпуса на відстань, що відповідає діаметру свердловини, при цьому всі робочі і калібрувальні елементи виконані у вигляді секційних наборів із твердосплавних вставок за формою циліндричних роликів, впресованих у кріпильні планки, жорстко закріплені на поверхні корпуса, ролики мають кріпильну ділянку і робочу поверхню з різальною кромкою, що виступає за корпус бурової головки на відстань не менше 0,25 діаметра корпуса по бічній конічній і торцевій горизонтальній поверхнях з забезпеченням контакту ріжучих кромок різальних елементів з розбурюваною породою під заданим кутом різання α, який відповідає визначеному нахилу осі розміщення ріжучих елементів по нормалі до робочої поверхні на бічній поверхні і поступовому збільшенню цього кута по торцевій поверхні радіально від периферії до центру, в якій корпус додатково споряджений бічними отворами для гідромоніторного очищення свердловин, розміщеними у горизонтальних проміжках між робочими органами з ріжучими елементами, з можливістю встановлення в них сопел гідромоніторного очищення і/або різьбової пробки-заглушки, і робочі поверхні калібрувальних елементів виконані паралельно вертикальній вісі головки [Бурова головка з генераторною схемою різання і гідромоніторною схемою очищення свердловин. Патент UA, № 76317U Е21В10/16, Е21В10/18, Е21В10/14. Бюл. № 24, 2012]. Однак така бурова головка не забезпечує належного очищення робочого інструменту по торцевій поверхні, що веде до передчасного зносу як бічних, так особливо торцевих сопел гідромоніторного очищення свердловин і робить бурову головку малоефективною. 1 UA 92096 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В основу корисної моделі поставлено задачу винайти конструкцію бурової головки з комбінованою схемою буріння і гідромоніторного очищення свердловин шляхом конструктивного вирішення промивних каналів та комбінованого розміщення робочих ріжучих і калібрувальних елементів по поверхні корпуса забезпечити можливість розширення діапазону підбору оптимальних режимів буріння, підвищення точності калібрування свердловин з одночасним підвищенням ефективності бурового інструменту. Поставлена задача корисної моделі вирішується тим, що в буровій головці з комбінованою схемою різання і очищення свердловин, що містить корпус з центральним і торцевими отворами подачі промивальної рідини, виконаними з нахилом в бік бокової стінки свердловини, споряджений приєднувальним пристосуванням і робочими органами з ріжучими елементами, спіральною формою робочого пера, та включають калібрувальні і ріжучі елементи, розміщені на кріпильних планках по бічній поверхні корпуса, і ріжучі елементи, розміщені на кріпильних планках по торцевій поверхні і завершуються калібрувальними елементами по верхньому ярусу робочого пера, виконаними спірально по циліндричній частині корпуса з виступом за межі корпуса на відстань, що відповідає діаметру свердловини, при цьому всі робочі і калібрувальні елементи виконані у вигляді секційних наборів із твердосплавних вставок за формою циліндричних роликів, впресованих у кріпильні планки, жорстко закріплені на поверхні корпуса, ролики мають кріпильну ділянку і робочу поверхню з різальною кромкою, що виступає за корпус бурової головки на відстань не менше 0,25 діаметра корпуса по бічній і торцевій поверхнях з забезпеченням контакту ріжучих кромок різальних елементів з розбурюваною породою під заданим кутом різання α, що відповідає визначеному нахилу осі розміщення ріжучих елементів відносно горизонтальної площини, згідно корисній моделі, корпус бурової головки виконаний у вигляді геометричної фігури з виступаючими лопатями, в якій торцева частина корпуса плавно переходить по заданому радіусу в циліндричну і далі в приєднувальну конічну з комбінованим розміщенням ріжучих зубців на лопатях на торцевій частині корпуса по довжині у відношенні 2/3 до діаметру для зовнішніх ріжучих зубців і 1/3 до діаметру для внутрішніх ріжучих зубців, розміщених на лопатях на внутрішній конічній частині корпуса, калібрувальні зубці розміщені на лопатях спірально з гідромоторним ефектом по циліндричній частині корпуса, при цьому ріжучі зубці розміщені під різними кутами до площини, яка проходить через вісь корпуса паралельно робочій площині ріжучого пера зі збільшенням кута від центру до периферії, і корпус споряджений торцевими отворами гідромоніторного очищення свердловин, виконаними безпосередньо від центрального промивного каналу до торцевої поверхні у місцях, між лопатями для розміщенням зовнішніх і внутрішніх ріжучих зубців, під різними кутами нахилу до осі корпуса, і усі промивні отвори закінчуються твердосплавними насадками стабілізації діаметра отворів. Завдяки пропонованим суттєвим ознакам, зокрема, виконанню торцевих отворів гідромоніторного очищення свердловин в корпусі безпосередньо від центрального промивного каналу до торцевої частини у місцях між лопатями для розміщенням зовнішніх і внутрішніх ріжучих зубців під різними кутами нахилу до осі корпуса і спорядженням усіх отворів на виході твердосплавними насадками забезпечують стабілізацію діаметрів отворів і стабільний гідромоніторний ефект. Виконанням корпуса у вигляді складної геометричної фігури з виступаючими лопатями плавним переходом торцевої частини по заданому радіусу в циліндричну з комбінованим розміщенням ріжучих зубців на лопатях на торцевій частині корпуса по довжині у відношенні 2/3 до діаметру для зовнішніх ріжучих зубців і 1/3 до діаметру для внутрішніх ріжучих зубців, при цьому з розміщенням ріжучих зубців під різними кутами до площини, яка проходить через вісь корпуса паралельно робочій площині ріжучого пера зі збільшенням кута від центру до периферії, забезпечують основну характеристику бурової головки - ефективність різання. Розміщенням калібрувальних зубців на лопатях спірально по циліндричній частині корпуса на його внутрішній конічній частині забезпечують як бічний гідромоніторний ефект, так і точність калібрування свердловин. Таким чином стає реальною можливість розширення діапазону підбору оптимальних режимів буріння, підвищення точності калібрування свердловин з одночасним підвищенням ефективності бурового інструменту. Отже сукупністю відомих і пропонованих суттєвих ознак маємо технічне рішення з винахідницьким рівнем, що забезпечує технічний результат, достатній для виконання поставленої задачі корисної моделі, оскільки така конструкція бурової головки дозволяє реалізувати і вибирати в широкому діапазоні оптимальні режими буріння з високою точністю калібрування свердловин у відповідності до реальних умов їх спорудження. 2 UA 92096 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Суть корисної моделі пояснюється кресленням. На Фіг. 1 наведена конструкція бурової головки з комбінованою схемою різання і гідромоніторного очищення свердловин. На Фіг. 2 вигляд головки з торця. Бурова головка містить корпус 1 з центральним 2 і торцевими 3 отворами подачі промивальної рідини, споряджений приєднувальним пристосуванням 4 і робочими органами, що включають ріжучі 5 і калібрувальні 6 елементи, розміщені на кріпильних планках 7. Кріпильні планки 7, жорстко закріплені на поверхні корпуса 1. Ролики 8 робочих елементів 5 і 6 мають кріпильну ділянку 9 і робочу поверхню з різальною кромкою 10, що виступає за корпус бурової головки на відстань не менше 0,25 діаметра корпуса по бічній і торцевій поверхнях з забезпеченням контакту ріжучих кромок різальних елементів з розбурюваною породою під заданим кутом різання α, що відповідає визначеному нахилу осі розміщення ріжучих елементів 5 відносно горизонтальної площини. Корпус 1 бурової головки виконаний у вигляді геометричної фігури з виступаючими лопатями 16, в якій торцева частина 11 плавно переходить по заданому радіусу 12 в циліндричну 13 і далі в приєднувальну різьбову конічну 4 з комбінованим розміщенням ріжучих зубців 5 на лопатях 16 на торцевій частині 11 корпуса 1 по довжині у відношенні 2/3 до діаметру для зовнішніх ріжучих зубців 5 і 1/3 до діаметру для внутрішніх ріжучих зубців 14, розміщених на лопатях 16 на внутрішній конічній частині корпуса 1. Калібрувальні зубці 6 розміщені на лопатях 16 спірально з гідромоторним ефектом по циліндричній частині 13 корпуса, при цьому ріжучі зубці 5 і 14 розміщені під різними кутами до площини, яка проходить через вісь корпуса паралельно робочій площині ріжучого пера зі збільшенням кута від центру до периферії, і корпус 1 споряджений торцевими отворами 3 гідромоніторного очищення свердловин, виконаними безпосередньо від центрального промивного каналу 2 до торцевої поверхні 11 у місцях, між лопатями для розміщенням зовнішніх 5 і внутрішніх 14 ріжучих зубців, під різними кутами нахилу до осі корпуса 1, і усі промивні отвори 3 закінчуються твердосплавними насадками 15 стабілізації діаметру отворів. Бурова головка з комбінованою схемою буріння і очищення свердловин працює так. Прокалібровану бурову головку, вибрану для конкретних геологічних умов і підібраних режимів буріння, пристосуванням 4 з конічною різьбою приєднують до бурової колони (на Фіг. не наведено) і опускають у свердловину. Режим буріння здійснюють робочими органами, які включають ріжучі 5, 14 і калібрувальні 6 елементи. При цьому основне зусилля сприймають зовнішні ріжучі елементи 5, комбіновано розміщені на лопатях 16 на горизонтальній торцевій 11 поверхні корпуса 1. Завдяки встановленню ріжучих елементів 5 в кріпильних планках 7 під заданим кутом α таким чином, що цей кут в кожному ріжучому елементі 5 поступово збільшується від периферії до центру, осьове навантаження при контакті ріжучого елемента 5 з розбурюваною породою розподіляється рівномірно по всій торцевій поверхні 11 головки. Одночасно промивальна рідина поступає через центральний промивальний отвір 2 в торцеві отвори для гідромоніторного очищення свердловини 3, в які споряджені твердосплавними насадками 15 на виході, що стабілізують діаметр отворів (сопла) 3 і виконані у місцях, між лопатями 16 для комбінованого розміщення зовнішніх 5 і внутрішніх 14 ріжучих зубців, під різними кутами нахилу до осі корпуса, з нахилом в бік бокової стінки свердловини дозволяє захоплювати і направляти розбурену породу, як з торцевої частини, так і з боку стінки разом з промивальною рідиною і виводити її на поверхню. При цьому комбіноване розміщення і калібрувальних зубців 6 на лопатях 16 спірально з гідромоторним ефектом по циліндричній частині корпуса 13, і ріжучих зубців 5 на лопатях 16 на торцевій частині 11 корпуса 1 по довжині у відношенні 2/3 до діаметру для зовнішніх ріжучих зубців 5 і 1/3 до діаметру для внутрішніх ріжучих зубців 14, розміщених на внутрішній конічній частині корпуса 1, та ще й під різними кутами до площини, яка проходить через вісь корпуса 1 паралельно робочій площині ріжучого пера зі збільшенням кута від центру до периферії, дозволяє реалізувати ефективну комбіновану схему буріння і гідромоніторного очищення свердловини, що не тільки зменшує осьове навантаження на бурову головку в цілому, рівномірно розподіляючи зусилля на кожний робочий елемент 5, 6 і 14 конструкції, але й високопродуктивно очищує споруджувану свердловину з підготовкою до експлуатаційного режиму. При цьому завдяки використанню калібрувальних елементів 6 запропонованим розміщенням конструктивно і технологічно дозволяє довести діаметр свердловини до заданого розміру і надати стінкам свердловини правильної форми. Пропонована бурова головка з комбінованою схемою буріння і гідромоніторного очищення свердловин дозволяє забезпечити можливість розширення діапазону підбору оптимальних режимів буріння, підвищення точності калібрування свердловин з одночасним підвищенням ефективності бурового інструменту. 3 UA 92096 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 30 Бурова головка, що містить корпус з центральним і торцевими отворами подачі промивальної рідини, виконаними з нахилом в бік бокової стінки свердловини, споряджений приєднувальним пристосуванням і робочими органами з ріжучими елементами, спіральною формою робочого пера, які включають калібрувальні і ріжучі елементи, розміщені на кріпильних планках по бічній поверхні корпуса, і ріжучі елементи, розміщені на кріпильних планках по торцевій поверхні і завершуються калібрувальними елементами по верхньому ярусу робочого пера, виконаними спірально по циліндричній частині корпуса з виступом за межі корпуса на відстань, що відповідає діаметру свердловини, при цьому всі робочі і калібрувальні елементи виконані у вигляді секційних наборів із твердосплавних вставок за формою циліндричних роликів, впресованих у кріпильні планки, жорстко закріплені на поверхні корпуса, ролики мають кріпильну ділянку і робочу поверхню з різальною кромкою, що виступає за корпус бурової головки на відстань не менше 0,25 діаметра корпуса по бічній і торцевій поверхнях з забезпеченням контакту ріжучих кромок різальних елементів з розбурюваною породою під заданим кутом різання α, що відповідає визначеному нахилу осі розміщення ріжучих елементів відносно горизонтальної площини, яка відрізняється тим, що корпус бурової головки виконаний у вигляді геометричної фігури з виступаючими лопатями, в якій торцева частина корпуса плавно переходить по заданому радіусу в циліндричну і далі в приєднувальну різьбову конічну з комбінованим розміщенням ріжучих зубців на лопатях на торцевій частині корпуса по довжині у відношенні 2/3 до діаметра для зовнішніх ріжучих зубців і 1/3 до діаметра для внутрішніх ріжучих зубців, розміщених на лопатях на внутрішній конічній частині корпуса, калібрувальні зубці розміщені на лопатях спірально з гідромоторним ефектом по циліндричній частині корпуса, при цьому ріжучі зубці розміщені під різними кутами до площини, яка проходить через вісь корпуса паралельно робочій площині ріжучого пера зі збільшенням кута від центру до периферії, і корпус споряджений торцевими отворами гідромоніторного очищення свердловин, виконаними безпосередньо від центрального промивного каналу до торцевої поверхні у місцях, між комбінованим розміщенням зовнішніх і внутрішніх ріжучих зубців, під різними кутами нахилу до осі корпуса, і усі промивні отвори закінчуються твердосплавними насадками стабілізації діаметра отворів. 4 UA 92096 U Комп’ютерна верстка О. Рябко 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 5
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюBiletskyi Yaroslav Semenovych, Biletskyi Myroslav Semenovych, Shymko Taras Yaroslavovych, Seniushkovych Mykola Volodymyrovych, Chudyk Ihor Ivanovych
Автори російськоюБилецкий Ярослав Семенович, Билецкий Мирослав Семенович, Шимко Тарас Ярославович, Сенюшкович Николай Владимирович, Чудик Игорь Иванович
МПК / Мітки
МПК: E21B 10/16, E21B 10/18
Мітки: головка, схемою, комбінованою, очищення, бурова, свердловин, буріння
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-92096-burova-golovka-z-kombinovanoyu-skhemoyu-burinnya-i-ochishhennya-sverdlovin.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Бурова головка з комбінованою схемою буріння і очищення свердловин</a>
Попередній патент: Обладнання для магнітної обробки води з активуючими елементами та електромагнітним приводом
Наступний патент: Спосіб виявлення та інформування про порушення правил дорожнього руху
Випадковий патент: Обмежувач висоти підйому гакової підвіски крана з телескопічною стрілою