RU2030540C1

RU2030540C1 - Cutting-shearing type drilling bit

Info

Publication number: RU2030540C1
Authority: RU
Inventors: Р.В. Степанов; М.Р. Мавлютов; П.Н. Матюшин; А.Р. Германова; Х.И. Акчурин
Original assignee: Конструкторско-Технологическое Бюро Технических Средств Бурения Скважин
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: cutting shearing type drilling bit has nipple 4 whose axis aligns with axis of nozzle 5. EFFECT: improved cooling of cutting members and bottom hole. 4 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам режуще-скалывающего действия, и может быть использовано при бурении скважин. The invention relates to a rock cutting tool, namely to drill bits of cutting-shearing action, and can be used when drilling wells.

Известно буровое долото, включающее корпус, лапы, шарошки с вооружением, гибкий патрубок с насадкой, установленный концентрично корпуса для осуществления автономного планетарно-ориентированного направления потока промывочной жидкости. Недостатком данного бурового долота является то, что в результате направления жидкости на поверхность шарошек с вооружением поток жидкости расчленяется на многочисленные потоки, в результате чего рассеивается кинетическая энергия потока промывочной жидкости, что снижает эффективность промывки забоя. A drill bit is known, including a housing, legs, cones with weapons, a flexible nozzle with a nozzle, mounted concentrically to the housing for the implementation of an autonomous planetary-oriented direction of flow of washing fluid. The disadvantage of this drill bit is that as a result of directing the fluid to the surface of the cone with weapons, the fluid flow is divided into numerous flows, as a result of which the kinetic energy of the flushing fluid flow is dissipated, which reduces the efficiency of flushing the face.

Известно также буровое долото режуще-скалывающего действия с широким центральным промывочным каналом, разделенным лопастями на сектора. Недостатками данного бурового долота являются высокая энергоемкость бурения и низкая механическая скорость бурения. Also known is a cutting bit chipping drill bit with a wide central flushing channel, divided by sectors into blades. The disadvantages of this drill bit are the high energy consumption of drilling and low mechanical drilling speed.

Недостатки перечисленных долот несколько устранены в буровом долоте режуще-скалывающего действия, включающем корпус с центральным промывочным каналом, разделенным лопастями на сектора, снабженный центральным промывочным узлом, выполненным в виде гибкого патрубка с насадкой на нижнем конце [1]. При работе гибкий патрубок с насадкой совершает планетарное относительно оси скважины движение, последовательно и ориентированно поражая то одну, то другую часть забоя. Недостатком устройства является то, что колебания патрубка из-за наличия сил упругости незначительны. Кроме того, при небольших скоростях вращения долота отклоняющее усилие в патрубке недостаточны для оптимальной его работы, т. к. отклоняющее усилие зависит от угловой скорости вращения долота (P=m*w*R, где m - масса гибкого патрубка; w - угловая скорость вращения долота; R - расстояние от оси долота до центра тяжести патрубка). The disadvantages of these bits are somewhat eliminated in the drill bit cutting-shearing action, including a housing with a Central flushing channel, divided by blades into sectors, equipped with a Central flushing unit, made in the form of a flexible pipe with a nozzle at the lower end [1]. During operation, a flexible pipe with a nozzle performs planetary motion relative to the axis of the well, sequentially and orientedly striking one or the other part of the face. The disadvantage of this device is that the fluctuations of the pipe due to the presence of elastic forces are negligible. In addition, at low speeds of rotation of the bit, the deflecting force in the nozzle is insufficient for its optimal operation, since the deflecting force depends on the angular speed of rotation of the bit (P = m * w * R, where m is the mass of the flexible nozzle; w is the angular velocity bit rotation; R - distance from the axis of the bit to the center of gravity of the nozzle).

Целью изобретения является повышение эффективности бурения за счет улучшения очистки забоя и режущих элементов, улучшенного охлаждения режущих элементов путем увеличения отклоняющего усилия гибкого патрубка. The aim of the invention is to increase drilling efficiency by improving the cleaning of the bottom and cutting elements, improved cooling of the cutting elements by increasing the deflecting force of the flexible pipe.

Достигается это тем, что в буровом долоте режуще-скалывающего действия, включающем корпус с центральным промывочным каналом, разделенным лопастями на сектора, снабженным центральным промывочным узлом, выполненным в виде гибкого патрубка с насадкой на нижнем конце, ось патрубка не совпадает с осью насадки, и проходное сечение патрубка больше, чем проходное сечение насадки. This is achieved by the fact that in a drill bit of cutting-shearing action, which includes a housing with a central flushing channel, divided by blades into sectors, equipped with a central flushing unit made in the form of a flexible nozzle with a nozzle at the lower end, the axis of the nozzle does not coincide with the axis of the nozzle, and the bore of the nozzle is larger than the bore of the nozzle.

Вследствие того, что ось патрубка и насадки не совпадают и проходное сечение патрубка больше, чем проходное сечение насадки, сечение насадки, на которое попадает поток промывочной жидкости, будет асимметричным. Силы, действующие на противоположные (большую и меньшую) площади сечения насадки, будут различными. Таким образом, сторона патрубка, с которой находится большая часть сечения насадки, будет растягиваться, и патрубок отклонится в противоположную сторону. Ударившись о стенку промывочного канала, патрубок отклонится в другую сторону и т. д. Начнется процесс биения патрубка в промывочном канале гораздо более выраженный, чем процесс колебания патрубка в известном устройстве. Биение патрубка обеспечит лучший перепад давления между секторами центрального промывочного отверстия, что создаст лучшие условия для очистки режущих элементов от прилипшего шлама между резцами, охлаждения их. Попадание высокоэнергетического потока то в одну, то в другую часть забоя приведет к улучшению очистки забоя от шлама за счет эффекта эжекции (в части забоя с пониженным давлением) и за счет отрывания кусков шлама высокоэнергетическим потоком. Таким образом существенные признаки предлагаемого долота позволяет повысить эффективность бурения за счет улучшения очистки забоя и режущих элементов, улучшенного охлаждения режущих элементов. Due to the fact that the axis of the nozzle and the nozzle do not coincide and the bore of the nozzle is larger than the bore of the nozzle, the section of the nozzle that receives the flow of flushing fluid will be asymmetric. The forces acting on the opposite (larger and smaller) nozzle cross-sectional areas will be different. Thus, the side of the nozzle, with which most of the nozzle section is located, will stretch, and the nozzle will deviate in the opposite direction. Having hit the wall of the washing channel, the pipe will deviate in the other direction, etc. The process of beating the pipe in the washing channel will begin much more pronounced than the process of oscillation of the pipe in the known device. The runout of the nozzle will provide the best pressure difference between the sectors of the central flushing hole, which will create better conditions for cleaning the cutting elements from adhering sludge between the cutters, and cooling them. The ingress of a high-energy flow into one or another part of the face will lead to improved cleaning of the face from sludge due to the ejection effect (in terms of the face with reduced pressure) and by tearing off pieces of sludge from the high-energy stream. Thus, the essential features of the proposed bit can improve drilling efficiency due to improved cleaning of the bottom and cutting elements, improved cooling of the cutting elements.

На фиг. 1 показано предлагаемое долото, разрез; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез по В-В на фиг. 1. In FIG. 1 shows the proposed bit, section; in FIG. 2 is a section along AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section along BB in FIG. 1; in FIG. 4 is a section along BB in FIG. 1.

Буровое долото режуще-скалывающего действия включает корпус 1 с центральным промывочным каналом 2, лопасти 3, разделяющие промывочный канал 2 на сектора, установленный над лопастями 3 гибкий патрубок 4 с насадкой 5. Гибкий патрубок 4 закреплен при помощи бурильной трубы 6, при этом ось гибкого патрубка 4 не совпадает с осью насадки 5, а проходное сечение патрубка 4 больше проходного сечения насадки 5, а сечение насадки, на которое попадает поток промывочной жидкости, асимметрично. The cutting-shearing drill bit includes a housing 1 with a central flushing channel 2, blades 3 dividing the flushing channel 2 into sectors mounted above the blades 3, a flexible pipe 4 with a nozzle 5. A flexible pipe 4 is fixed using a drill pipe 6, while the axis of the flexible the nozzle 4 does not coincide with the axis of the nozzle 5, and the orifice of the nozzle 4 is larger than the orifice of the nozzle 5, and the nozzle section into which the flushing fluid flows is asymmetric.

Буровое долото работает следующим образом. В процессе бурения осуществляют вращение долота с осевой нагрузкой на него. При этом через долото прокачивают буровой раствор, который проходит через гибкий патрубок 4 и истекает струей из насадки 5. В процессе вращения долота на гибкий патрубок 4 с насадкой 5 действуют центробежные и другие растягивающие силы, которые в сочетании с вращением долота обеспечивают планетарное (относительно оси скважины) движение нижнего конца гибкого патрубка 4 с насадкой 5. Колебание гибкого патрубка 4 усиливаются тем, что сечение насадки 5, на которое попадает поток промывочной жидкости, выполнен асимметричным из-за несовпадения оси патрубка 4 и оси насадки 5. Все это в совокупности позволяет получить направленно-ориентированный поток бурового раствора, воздействующий на забой по различным радиусам. Drill bit works as follows. In the process of drilling, the bit is rotated with an axial load on it. In this case, drilling fluid is pumped through the bit, which passes through the flexible pipe 4 and flows out of the nozzle 5. During the rotation of the bit, centrifugal and other tensile forces act on the flexible pipe 4 with the nozzle 5, which in combination with the rotation of the bit provide planetary (relative to the axis wells) the movement of the lower end of the flexible pipe 4 with the nozzle 5. The oscillation of the flexible pipe 4 is enhanced by the fact that the cross section of the nozzle 5, which receives the flow of flushing fluid, is asymmetric due to the mismatch of the axis pipe 4 and the axis of the nozzle 5. All this together allows you to get a directionally-oriented flow of drilling fluid, affecting the face at different radii.

Использование данного изобретения позволит:
увеличить механическую скорость бурения за счет улучшенной очистки забоя и режущих элементов, т. к. ориентированный поток промывочной жидкости позволит качественно очищать забой и режущие элементы от выбуренной породы и повысить возможность транспортирования шлама, вследствие чего снижается возможность их повторного измельчения, а также за счет создания ориентированным потоком промывочной жидкости дополнительных трещин в породе; увеличить срок службы режущих элементов за счет их лучшего охлаждения, что в свою очередь ведет к увеличению проходки на долото.The use of this invention will allow:
increase the mechanical drilling speed due to improved cleaning of the bottom and cutting elements, since an oriented flow of flushing fluid will allow to clean the bottom and cutting elements of drill cuttings and increase the possibility of transporting sludge, thereby reducing the possibility of re-grinding, as well as by creating oriented flow of flushing fluid of additional cracks in the rock; increase the service life of the cutting elements due to their better cooling, which in turn leads to an increase in penetration on the bit.

Claims

DRILLING BIT OF CUTTING-CHIPING ACTION, comprising a body with a central flushing channel, rock cutting blades fixed to the body and a central flushing unit in communication with a central flushing channel in the form of a flexible pipe with a nozzle at the lower end, characterized in that, in order to increase drilling efficiency due to improved cleaning of the bottom and cutting elements, improved cooling of the cutting elements by increasing the deflecting force of the flexible pipe, the axis of the pipe does not coincide with the axis of the nozzle, and its odnoe section being larger than the passage cross section of the nozzle.