RU2115794C1 - Bore-hole drilling bit with replaceable sections - Google Patents
Bore-hole drilling bit with replaceable sections Download PDFInfo
- Publication number
- RU2115794C1 RU2115794C1 RU96123213A RU96123213A RU2115794C1 RU 2115794 C1 RU2115794 C1 RU 2115794C1 RU 96123213 A RU96123213 A RU 96123213A RU 96123213 A RU96123213 A RU 96123213A RU 2115794 C1 RU2115794 C1 RU 2115794C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rock
- faceted
- nozzles
- shank
- drilling
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 30
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 13
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 210000002747 omentum Anatomy 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к бурению и формированию глубоких скважин большого диаметра и может быть использовано в компоновках долотных буров и долот со сменными породообразующими секциями. The invention relates to the drilling and formation of deep wells of large diameter and can be used in the layout of bit drills and bits with replaceable rock-forming sections.
Известно долото для бурения скважин со сменной породоразрушающей секцией, содержащее корпус с периферийными породоразрушающими элементами и с соосно закрепленной опережающей сменной породоразрушающей секцией [1]. Known drill bit for drilling wells with a removable rock cutting section, containing a housing with peripheral rock cutting elements and coaxially secured advancing removable rock cutting section [1].
Недостатками известного устройства являются невозможность замены периферийных породообразующих элементов при их износе и большие затраты времени на демонтаж сменной секции, что снижает эффективность работы долота. The disadvantages of the known device are the inability to replace the peripheral rock-forming elements when they are worn out and the time it takes to dismantle the removable section, which reduces the efficiency of the bit.
Известно долото для бурения скважин со сменными породоразрушающими секциями, содержащее корпус, закрепленные на корпусе породоразрушающие секции, посредством стопорных узлов и крепежных узлов в виде резьбовых хвостовиков секции и гаек с внутренней резьбой [2]. Known drill bit for drilling wells with removable rock cutting sections, comprising a housing mounted on the housing rock cutting sections, through the locking nodes and fastening nodes in the form of threaded shanks of the section and nuts with internal thread [2].
Недостатками известного устройства являются длительное время демонтажа секции, связанное со свинчиванием гаек по всей длине крепежной резьбы, сложность изготовления и ненадежность стопорных узлов, промывочный узел не обеспечивает удаление шлама с забоя скважины и устранение сальникообразования при бурении породы с различными физико-механическими свойствами, поскольку стационарное расположение насадок не позволяет направлять промывочные струи при необходимости в различные зоны скопления шлама и на породообразующие элементы. The disadvantages of the known device are the long time for dismantling the section associated with making nuts along the entire length of the fastening thread, the complexity of manufacturing and unreliability of the stop assemblies, the flushing unit does not provide for the removal of sludge from the bottom of the well and elimination of gland formation during drilling of rocks with various physical and mechanical properties, since stationary the location of the nozzles does not allow you to direct the flushing stream, if necessary, in various zones of accumulation of sludge and rock-forming elements.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы долота и его долговечности за счет сокращения времени на демонтаж породоразрушающих секций, надежности стопорного узла, лучшего удаления шлама с забоя скважины и формирования стенок скважины. An object of the invention is to increase the efficiency of the bit and its durability by reducing the time to dismantle the rock cutting sections, the reliability of the stop assembly, better removal of sludge from the bottom of the well and the formation of the walls of the well.
В долоте для бурения скважин со сменными продоразрушающими секциями, содержащем корпус, закрепленные на корпусе породоразрушающие секции с резьбовыми хвостовиками посредством стопорных узлов и крепежных узлов, имеющих гайки и промывочный узел в виде промывочных каналов с насадками, для решения технической задачи резьба на хвостовиках породоразрушающих секций выполнена конической, каждый стопорный узел выполнен в виде ступени, расположенной на хвостовике под резьбовой частью, с граненой наружной поверхностью, и размещенной в выполненном в корпусе граненом отверстии с возможностью взаимодействия граней между собой, каждая гайка крепежного узла выполнена с граненым хвостовиком по наружной поверхности, расположенным над верхним торцом гайки, резьба которой выполнена конической, а промывочный узел снабжен установленными в промывочных каналах насадкодержателями, в которых закреплены по одной или несколько насадок, причем насадки могут быть размещены под различными углами к оси долота, а насадкодержатели закреплены с возможностью установочных поворотов вокруг своих осей и возможностью демонтажа. In a chisel for drilling wells with replaceable pro-cutting sections, comprising a body, rock-cutting sections attached to the body with threaded shanks by means of locking assemblies and fastening units having nuts and a flushing unit in the form of flushing channels with nozzles, for solving the technical problem, the threads on the shanks of the rock-cutting sections are made conical, each locking unit is made in the form of a step located on the shank under the threaded part, with a faceted outer surface, and placed in the execution In the case of a faceted hole with the possibility of interaction of the faces with each other, each nut of the mounting unit is made with a faceted shank on the outer surface located above the upper end of the nut, the thread of which is tapered, and the washing unit is equipped with nozzle holders installed in the washing channels, in which one is attached or several nozzles, and nozzles can be placed at different angles to the axis of the bit, and nozzle holders are fixed with the possibility of installation turns around their axles and the possibility of dismantling.
Техническим результатом решаемой технической задачи является более простая и надежная конструкция стопорного узла, а размещение граненой поверхности ступени в граненом отверстии корпуса дает более жесткую и точную фиксацию породоразрушающей секции по отношению к оси долота. The technical result of the technical problem to be solved is a simpler and more reliable design of the locking assembly, and the placement of the faceted surface of the step in the faceted hole of the housing gives a more rigid and precise fixation of the rock cutting section with respect to the axis of the bit.
Техническим результатом также является быстро демонтируемый крепежный узел с простой и надежной конструкцией, поскольку коническая резьба позволяет за несколько оборотов гайки открепить секцию для дальнейшей замены ее на новую секцию, а кроме того, коническая резьба исключает срыв ниток резьбы. The technical result is also a quickly dismantled mounting unit with a simple and reliable design, since the tapered thread allows you to detach the section for several revolutions of the nut for its further replacement with a new section, and in addition, the tapered thread prevents thread breakage.
Техническим результатом также является более полное удаление шлама с забоя скважины и из застойных зон и устранение сальникообразования за счет того, что насадки могут быть повернуты в любом направлении и их количество в насадкодержателе может быть различным в зависимости от условий бурения и свойств породы. The technical result is also a more complete removal of sludge from the bottom of the well and from stagnant zones and elimination of gland formation due to the fact that the nozzles can be rotated in any direction and their number in the nozzle holder can be different depending on the drilling conditions and rock properties.
Также техническим результатом является усовершенствование промывочного узла, который работает в автономном режиме. Это дает возможность замены породоразрушающей секции в случае ее износа без демонтажа промывочного узла, упрощается также конструкция самой секции и удешевляется ее изготовление. Так как породоразрушающие секции изнашиваются прежде других частей бура и являются наиболее трудоемкими, то упрощение конструкции дает большой экономический эффект. Also the technical result is the improvement of the flushing unit, which operates offline. This makes it possible to replace the rock cutting section if it is worn out without dismantling the washing unit, the design of the section itself is also simplified and its manufacture cheaper. Since the rock cutting sections wear out before other parts of the drill and are the most labor-intensive, simplifying the design gives a great economic effect.
На фиг. 1 показано долото для бурения скважин со сменными породоразрушающими секциями; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б фиг. 1; на фиг. 4 - схема расположения насадкодержателей с насадками, обеспечивающих направление тангенциальных струй бурового раствора к центру скважины; на фиг. 5 - схема расположения насадкодержателей с насадками, обеспечивающих направление тангенциальных струй бурового раствора к стенкам скважины; на фиг. 6 - схема расположения насадкодержателей с насадками, обеспечивающих направление тангенциальных струй бурового раствора в одну сторону; на фиг. 7 - схема расположения пятен контактов тангенциально искривленных струй бурового раствора под набегающую часть шарошек. In FIG. 1 shows a drill bit for drilling wells with replaceable rock cutting sections; in FIG. 2 is a section AA of FIG. one; in FIG. 3 is a view B of FIG. one; in FIG. 4 is a layout of nozzle holders with nozzles providing direction of the tangential jets of the drilling fluid to the center of the well; in FIG. 5 is a location diagram of nozzle holders with nozzles providing direction of the tangential jets of the drilling fluid to the walls of the well; in FIG. 6 is a layout of nozzle holders with nozzles providing direction of tangential jets of drilling mud in one direction; in FIG. 7 is a diagram of the location of contact spots of tangentially curved jets of drilling fluid under the running part of the cones.
Долото для бурения скважин со сменными породоразрушающими секциями содержит корпус 1. В корпусе 1 закреплены породоразрушающие секции 2 посредством стопорных и крепежных узлов. Секции 2 имеют хвостовики с конической резьбой 3. Стопорный узел представляет собой ступень 4 с граненой наружной поверхностью, расположенной под резьбой 3 и размещенной в выполненном в корпусе 1 граненом отверстии 5. Грани ступени и отверстия взаимодействуют между собой. Гайка 6 крепежного узла выполнена с граненым хвостовиком 7. Резьба 8 гайки 6 выполнена конической. Хвостовик 7 расположен над верхним торцом гайки 6. A drill bit for drilling wells with replaceable rock cutting sections comprises a
В промывочном узле имеются насадкодержатели 9, которые установлены в промывочных каналах 10 корпуса 1 с возможностью установочных поворотов и демонтажа. В насадкодержателях 9 могут быть закреплены по одной или несколько насадок 11. Насадки 11 могут быть установлены как по нормали к забою скважины, так и под различными углами к оси 12 долота и возможностью демонтажа. In the washing unit there are
Долото работает следующим образом. Перед спуском долота в скважину насадкодержатели 9 оснащают необходимым количеством насадок 10. Поскольку насадкодержатели 9 имеют возможность установочных поворотов, то они могут быть установлены в любое положение. За счет того, что насадки 11 съемные, возможны различные сочетания насадок 11 по диаметру их выходных отверстий. При этом в зависимости от свойств разбуриваемой породы насадки 11 могут быть расположены по нормали к поверхности забоя или по нормали и под углом к оси долота, или только под углом к оси долота. Причем углы наклона насадок 11 к оси долота 12 могут быть различными, а их выходные отверстия за счет поворота насадкодержателей 9 могут быть направлены в разные стороны. The bit works as follows. Before lowering the bit into the well, the
При работе долота буровой раствор направляется по промывочным каналам 10, далее через насадкодержатели 9 и насадки 11 на забой скважины. При этом буровой раствор, истекающий из насадок 11, расположенных по нормали к поверхности забоя, будет производить разрушение породы своим гидродинамическим воздействием. During the operation of the bit, the drilling fluid is directed through the
Поскольку частицы породы прижаты к поверхности забоя перепадом давления между поровым и гидростатическим, то для их отделения от забоя в этом месте величина гидродинамического давления струй бурового раствора должна превосходить величину гидростатического давления ствола этого раствора. На практике эти обе величины давления часто превалируют друг над другом, поэтому иногда частицы породы будут с некоторой задержкой отделяться от забоя и перемещаться в восходящий поток. Since the rock particles are pressed to the bottom surface by the pressure difference between the pore and hydrostatic, in order to separate them from the bottom in this place, the hydrodynamic pressure of the mud streams must exceed the hydrostatic pressure of the barrel of this solution. In practice, these two pressure values often prevail one above the other, therefore, sometimes rock particles will separate from the bottom with some delay and move into the upward flow.
Истечение бурового раствора из наклонных насадок 11 способствует более эффективному смыву разрушенных частиц породы, поскольку в тангенциально направленной струе гидродинамическое давление превосходит гидростатическое по своей величине. При этом если тангенциально исходящие струи из наклонных насадок 11 направлены от центра скважины к ее стенкам, то это способствует более эффективному удалению шлама с забоя скважины, так как увеличивает скоростной напор восходящей шламовой струи по затрубному пространству. The outflow of the drilling fluid from the
Если тангенциально исходящие струи направлены к центру скважины, то это способствует эффективному удалению шлама из центральной застойной зоны. Это имеет место в некоторых конструкциях трехшарошечных долот с боковой промывкой. If the tangentially outgoing jets are directed towards the center of the well, this contributes to the effective removal of sludge from the central stagnant zone. This is the case in some designs of tricone bits with side flushing.
Если тангенциально исходящие струи одних насадок 11 направлены к центру забоя, а других - к стенке скважины, то это будет способствовать эффективному разрушению и удалению породы, например сыпучих и некоторых других пород. If the tangentially outgoing jets of some
В насадкодержателях могут быть закреплены насадки, дающие различные сочетания диаметров выходных отверстий. Это дает возможность перераспределения мощности различных потоков на забое с учетом конкретных условий бурения. Nozzles can be fixed in the nozzle holders, giving various combinations of outlet diameters. This makes it possible to redistribute the power of various flows at the bottom, taking into account specific drilling conditions.
Насадкодержатели 9 в промывочных каналах 10 могут быть установлены с различным приближением насадок 11 к забою скважины. В результате буровой раствор может размывать самые верхние застойные зоны. Насадки 11 могут быть приближены к забою на расстояние, определяемое конкретными условиями бурения. The
Тангенциально исходящие струи бурового раствора из наклонных насадок 11 могут быть направлены на шарошки в случае бурения пород, создающих повышенное сальникообразование на шарошках. Поток бурового раствора размывает сальник и обнажает породоразрушающие элементы шарошек. The tangentially outgoing jets of drilling fluid from the
Тангенциально исходящие струи могут быть направлены под набегающую часть шарошек (фиг. 7), на некотором расстоянии от них, для уменьшения эрозии шарошек. В этом случае облегчается работа породоразрушающих элементов шарошек, поскольку гидродинамическое воздействие струи на породу обеспечивает более эффективное воздействие породоразрушающих элементов на породу за счет своевременного удаления шлама. На фиг. 7 схематично показана шарошка 13 породоразрушающей секции 2, пятно контакта 14 шарошки 13 с забоем, пятно контакта 15 тангенциально исходящей струи бурового раствора на забое скважины под набегающую часть шарошки 13 с забоем, пятно контакта 16 нормально исходящей струи бурового раствора на забое скважины. Outgoing jets can be directed tangentially under the running part of the cones (Fig. 7), at a certain distance from them, to reduce the erosion of cones. In this case, the work of the rock-breaking elements of the cone is facilitated, since the hydrodynamic effect of the jet on the rock provides a more effective effect of the rock-breaking elements on the rock due to the timely removal of sludge. In FIG. 7 schematically shows the
Предлагаемый промывочный узел, таким образом, имеет ряд преимуществ перед существующими конструкциями:
степень приближения насадок к забою может быть любая;
количество насадок может быть любое;
есть условия для настройки насадкодержателей к дифференцированной обработке различных зон забоя как нормальными, так и тангенциальными потоками;
промывочный узел автономен - не связан с породоразрушающими секциями. Это позволяет упростить конструкцию секции и удешевить ее изготовление.The proposed flushing unit, therefore, has a number of advantages over existing designs:
the degree of approach of nozzles to the bottom can be any;
the number of nozzles can be any;
there are conditions for setting nozzle holders for differentiated treatment of different zones of the face with both normal and tangential flows;
The washing unit is autonomous - not connected with rock-cutting sections. This allows you to simplify the design of the section and reduce the cost of its manufacture.
После износа породоразрушающей секции производится ее замена. Гайка 6 за хвостовик 7 свинчивается с резьбового хвостовика 3 секции 2. Хвостовик 7 может иметь любое количество граней, начиная от минимума - двух граней. При этом за счет конической резьбы крепежный узел освобождает секцию за несколько оборотов гайки 6. Такая конструкция крепежного узла сокращает время на демонтаже секции 2, тем самым повышается эффективность работы долота. Причем заменена может быть только одна секция, самая изношенная, при еще возможной работоспособности других секций. Компактная конструкция долота позволяет крепить гайку 6 на хвостовике 3 только за хвостовик 7. After wear of the rock cutting section, it is replaced. The nut 6 for the shank 7 is screwed from the threaded shank 3 of section 2. The shank 7 can have any number of faces, starting from a minimum of two faces. At the same time, due to the conical thread, the fastening unit releases the section for several revolutions of the nut 6. This design of the fastening unit reduces the time for dismantling the section 2, thereby increasing the efficiency of the bit. Moreover, only one section can be replaced, the most worn out, with the still possible operability of other sections. The compact design of the bit allows you to fix the nut 6 on the shank 3 only for the shank 7.
Снижает время на демонтаже секции 2 простая конструкция стопорного узла. Размещение граненой ступени 4 в граненом отверстии 5 корпуса 1 повышает жесткость крепления и точность сборки. При этом количество граней может быть различным, начиная от минимального - двух граней. Причем в случае использования трех граней уменьшается прочность ступени. При увеличении количества граней, например восемь и более, граненая поверхность приближается к окружности. В результате уменьшается заклинивающий момент стопорного устройства и может возникнуть угроза прокручивания секции вокруг своей оси, когда момент кручения, возникающий вокруг оси секции от работы долота, по своей величине превзойдет заклинивающий момент. Оптимальным можно принять две, четыре и шесть граней. The time for dismantling section 2 is reduced by the simple design of the locking assembly. Placing the faceted step 4 in the faceted hole 5 of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96123213A RU2115794C1 (en) | 1996-12-06 | 1996-12-06 | Bore-hole drilling bit with replaceable sections |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96123213A RU2115794C1 (en) | 1996-12-06 | 1996-12-06 | Bore-hole drilling bit with replaceable sections |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2115794C1 true RU2115794C1 (en) | 1998-07-20 |
| RU96123213A RU96123213A (en) | 1999-02-10 |
Family
ID=20187936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96123213A RU2115794C1 (en) | 1996-12-06 | 1996-12-06 | Bore-hole drilling bit with replaceable sections |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2115794C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2228423C2 (en) * | 2002-04-16 | 2004-05-10 | Красноярская государственная академия цветных металлов и золота | Boring cutter |
| RU2257457C1 (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярская государственная академия цветных металлов и золота" | Drilling roller bit (variants) |
| RU2278942C1 (en) * | 2005-03-15 | 2006-06-27 | Николай Митрофанович Панин | Flushing unit for roller bit |
| RU2279526C1 (en) * | 2005-03-15 | 2006-07-10 | Николай Митрофанович Панин | Flushing unit for drilling cone bit |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1992992A (en) * | 1932-01-06 | 1935-03-05 | Chicago Pneumatic Tool Co | Earth boring apparatus |
| US2545195A (en) * | 1946-08-24 | 1951-03-13 | Shell Dev | Diamond bit |
-
1996
- 1996-12-06 RU RU96123213A patent/RU2115794C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1992992A (en) * | 1932-01-06 | 1935-03-05 | Chicago Pneumatic Tool Co | Earth boring apparatus |
| US2545195A (en) * | 1946-08-24 | 1951-03-13 | Shell Dev | Diamond bit |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2228423C2 (en) * | 2002-04-16 | 2004-05-10 | Красноярская государственная академия цветных металлов и золота | Boring cutter |
| RU2257457C1 (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярская государственная академия цветных металлов и золота" | Drilling roller bit (variants) |
| RU2278942C1 (en) * | 2005-03-15 | 2006-06-27 | Николай Митрофанович Панин | Flushing unit for roller bit |
| RU2279526C1 (en) * | 2005-03-15 | 2006-07-10 | Николай Митрофанович Панин | Flushing unit for drilling cone bit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1202955A (en) | Drill bit for jet assisted rotary drilling | |
| US4819745A (en) | Flow pulsing apparatus for use in drill string | |
| US4083417A (en) | Jetting apparatus | |
| RU2360096C1 (en) | Cone bit for boring horizontal boreholes | |
| US4739845A (en) | Nozzle for rotary bit | |
| NO810521L (en) | MOUNTAIN DRILL FOR DRILLING DEEP HOLES. | |
| US4540056A (en) | Cutter assembly | |
| CA2641204C (en) | Earth boring bit | |
| GB2351302A (en) | Variable orientation nozzle assemblies for use in drill bits | |
| RU2115794C1 (en) | Bore-hole drilling bit with replaceable sections | |
| US5379852A (en) | Core drill bit | |
| RU2065918C1 (en) | Drilling bit for cutting and chopping action | |
| SU1467157A1 (en) | Drilling roller bit | |
| US4703814A (en) | Earth boring bit having a replaceable, threaded nozzle with wrench socket | |
| RU2112858C1 (en) | Roller reamer | |
| AU719474B2 (en) | Stabiliser for borehole drilling apparatus | |
| RU2007537C1 (en) | Flushing unit of drill bit | |
| SU939732A1 (en) | Apparatus for declaying and mud injection into well walls | |
| SU1620585A1 (en) | Hydromonitor cone drill bit | |
| RU1789008C (en) | Hydraulically monitored drill bit | |
| SU1668611A1 (en) | Multicone roller cutter drilling bit | |
| RU2219324C2 (en) | Gear for grouting of walls of well with mud | |
| SU1714072A1 (en) | Roller cutter drilling bit | |
| RU96123213A (en) | DRILLING DRILLING WELL WITH REPLACEABLE BREEDING SECTIONS | |
| SU994672A1 (en) | Drill bit |