SU1748657A3 - Automatically-controlled drill pipe for rotary drill pipes of drilling rigs - Google Patents
Automatically-controlled drill pipe for rotary drill pipes of drilling rigs Download PDFInfo
- Publication number
- SU1748657A3 SU1748657A3 SU894613403A SU4613403A SU1748657A3 SU 1748657 A3 SU1748657 A3 SU 1748657A3 SU 894613403 A SU894613403 A SU 894613403A SU 4613403 A SU4613403 A SU 4613403A SU 1748657 A3 SU1748657 A3 SU 1748657A3
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- drill
- shaft
- drilling
- cavity
- drill shaft
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 230000035485 pulse pressure Effects 0.000 claims description 2
- 101150025129 POP1 gene Proteins 0.000 claims 1
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920002338 polyhydroxyethylmethacrylate Polymers 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 10
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к бурению направленных скважин автоматически управл емой бурильной трубой, вращающейс буровыми штангами. Цель изобретени - повышение срока службы бурильной трубы за счет уменьшени элементов оборудовани . Автоматически управл ема бурильна труба дл вращающихс буровых штанг буровых станков содержит соедин емый с буровой штангой и буровым инструментом буровой вал с промывочным каналом и установленный на буровом валу с возможностью поворота вокруг него корпус, на котором расположены поворачиваемое снаружи управл ющие планки, а в межтрубном пространстве размещены элементы гидростатических приводов, действующие на управл ющие планки, и управл ющее электронное и электрическое оборудование Потребна энерги вырабатываетс вращательным движением при процессе бурени . Буровой вал имеет радиальный соединительный элемент дл св зи промывочного канала бурового вала с межтрубным пространством, а с обоих концов межтрубного пространства установлены ротационные возвратные клапаны. Межтрубное пространство служит резервуаром дл рабочей жидкости гидравлической системы, образованной промывочным буровым раствором 2 з п. ф 4 ил сл СThe invention relates to the drilling of directional wells of an automatically controlled drill pipe, rotating drill rods. The purpose of the invention is to increase the service life of the drill pipe by reducing the equipment elements. An automatically controlled drill pipe for rotating drill rods of drilling machines contains a drill shaft connected to the drill rod and a drilling tool with a flushing channel and mounted on the drill shaft with a rotatable body around it, on which the control rods are pivoted outside, and in the tubing space elements of hydrostatic drives, acting on control strips, and control electronic and electrical equipment, are placed. movement during the drilling process. The drill shaft has a radial connecting element for connecting the flushing channel of the drill shaft to the annular space, and rotary check valves are installed at both ends of the annular space. The annular space serves as a reservoir for the working fluid of the hydraulic system, formed by a flushing drilling mud of 2 з п. Ф 4 ил сл С
Description
Изобретение относитс к бурению направленных скважин, а именно к автоматически управл емым вращающимс бурильным ставам,The invention relates to the drilling of directional wells, namely to automatically controlled rotary drilling rigs,
Известна автоматически управл ема бурильна труба вращающихс буровых штанг буровых станков, включающа внутренний буровой вал с промывочным каналом, св занный с последней буровой штангой вращающегос трубчатого бура и с буровым инструментом, установленный на буровом валу с возможностью поворота вокруг него и образующий с ним герметичную полость корпус, расположенные на нем разворачиваемые наружу управл ющиеKnown automatically controlled drill pipe of rotating drill rods of drilling machines, including an internal drilling shaft with a flushing channel, associated with the last drilling rod of a rotating tubular drill and with a drilling tool, mounted on the drilling shaft and capable of rotating around it and forming an airtight cavity with it controls located on it
планки с поршневыми приводами, располо- женные в полости между валом и корпусом измерительные и контрольные приборы, гидронасос с приводом от бурового вала, электрогенератор, содержащий ротор, неподвижно св занный с буровым валом, импульсный датчик давлени , содержащий расположенный в радиальных каналах бурового вала подвижный поршень и уплотнени , установленные на концах корпуса в радиальном зазоре между торцовыми поверхност ми корпуса и бурового валаplates with piston actuators, located in the cavity between the shaft and the housing; measuring and control devices; hydraulic pump driven by the drill shaft; electric generator containing a rotor fixedly connected to the drill shaft; a pulse pressure sensor containing movable located in the radial channels of the drill shaft piston and seals mounted at the ends of the casing in the radial clearance between the end surfaces of the casing and the drill shaft
Данна конструкци этих уплотнений из-за множества своих конструктивных эле The design of these seals is due to the variety of its design elements.
0000
о- ел XIoi XI
| |&| | &
ментов вл етс дорогосто щей и ненадежной . Кроме того, герметизирующего давлени ротационных уплотнений недостаточно дл высоких давлений промывочного бурового раствора, которые возникают в глубоких скважинах, при углублении их на несколько сотен или даже тыс ч метров. Последовательно герметизирующие кольца ротационных подшипн иков должны быть изолированы Однако уже при небольших углублени х образуетс клин смазочной жидкости между этими трущимис друг о друга поверхност ми ротационных уплотнений . Даже при самой тщательной установке буровой вал и корпус выполн ют радиальные движени , которые действуют также на поверхности ротационных уплотнений взаимно уплотн ющие и снабженные смазочным средствомcops are expensive and unreliable. In addition, the sealing pressure of the rotary seals is not enough for high pressures of the drilling mud, which occur in deep wells, while they are deepened by several hundred or even thousands of meters. Sequentially the sealing rings of the rotational bearings must be insulated. However, already at small cavities a wedge of lubricating fluid forms between the surfaces of the rotary seals rubbing against each other. Even with the most careful installation, the drill shaft and the housing perform radial movements, which also act on the surface of the rotary seals, mutually sealing and equipped with lubricant.
Благодар этому мельчайша бурова мелочь из промывочного бурового раствора зат гиваетс в упом нутую часть со смазочным средством. Эти частицы абразивно действуют на полированные, трущиес друг о друга поверхности ротационного уплотнени . В результате это приводит к тому, что частицы буровой мелочи попадают между буровым валом и корпусом. Они за короткое врем разрушают подшипник вала, а также генератор, гидронасосы и пластичные уплотнени поворотных конструкций Повреждение или разрушение этих частей особо опасно, поскольку из-за этого могут быть потери масла, служащего рабочей жидкостью , Общее количество имеющегос масла весьма мало, так что уже небольшие потери масла могут вывести из стро всю систему.Due to this, the smallest drill bit from the flushing drilling fluid is drawn into the said part with lubricant. These particles abrasively act on polished, rubbing surfaces of the rotary seal. As a result, this leads to the fact that the particles of the drilling trifles fall between the drill shaft and the housing. They destroy the shaft bearing in a short time, as well as the generator, hydraulic pumps and plastic seals of the rotary structures. Damage or destruction of these parts is especially dangerous, because this can cause loss of oil serving as working fluid. The total amount of oil available is very small, so slight loss of oil can damage the entire system.
Кроме того, загр знени масла привод т к значительным нарушени м в гидравлических узлах системы.In addition, oil contamination leads to significant disturbances in the hydraulic components of the system.
Если возникают такие нарушени ,-то С увеличением глубины они происход т во все более короткие промежутки времени. Они могут быть устранены только в демонтированном устройстве. Это предусматривает выведение всей трубчатой буровой штанги из скважины. Врем , затраченное на выведение и на повторное введение трубчатой буровой штанги, приводит к простою в том случае, если оно по своей частоте не совпадает с временем, требующимс дл замены использованного бурового инструмента,If such disturbances occur, with increasing depth they occur at increasingly shorter intervals. They can only be removed in a disassembled device. This involves removing the entire tubular drill rod from the well. The time spent on launching and re-inserting the tubular drill rod results in downtime if it does not coincide in frequency with the time required to replace the used drill tool,
Целью изобретени вл етс повышение срока службы бурильной трубы за счет уменьшени элементов оборудовани The aim of the invention is to increase the service life of the drill pipe by reducing the equipment elements
На фиг.1 схематически показана автоматически управл ема бурильна труба, общий вид: на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг,1; на фиг.4 система гидравлического управлени бурильной трубойFig. 1 schematically shows an automatically controlled drill pipe, a general view: in Fig. 2 is a section A-A in FIG. one; in fig. 3 is a view B in FIG. 1; 4, a system for hydraulic control of the drill pipe
Автоматически управл ема бурильна труба 1 (фиг. 1) дл вращающихс буровыхAutomatically controlled drill pipe 1 (Fig. 1) for rotary drilling
штанг буровых станков имеет буровой вал 2, который может быть посредством резьбовой головки, обычной при бурильных штангах установок дл вращательного бурени , привинчена на конец последней бурильной штанги 3drill rods have a drill shaft 2, which can be screwed onto the end of the last drill rod 3 by means of a threaded head, typical of drill rods for installations of rotary drilling
0 вращающегос трубчатого бура Буровой вал 2 имеет промывочный канал 4, доход щий до другого, большего в диаметре, конца 5 вала, во внутреннюю резьбу 6 которого входит резьбова цапфа (не показана) бурового инс5 трумента, состо щего из нескольких конических роликов с установленными на них резцами из твердого сплава.Rotating tubular drill Drilling shaft 2 has a flushing channel 4, reaching another, larger in diameter, shaft end 5, the internal thread 6 of which includes a threaded pin (not shown) of a drilling tool consisting of several conical rollers mounted on them with carbide cutters.
Буровой вал имеет радиальное отверстие 7 дл св зи промывочного канала 4The drill shaft has a radial hole 7 for connecting the flushing channel 4
0 вала с полостью 8 между валом и корпусом 9 на корпусе своими развернутыми ребровыми концами 10(фиг установлены с возможностью поворота U-образные управл ющие планки 11-14, расположен5 ные со смещением в каждом случае на четверть круга, Корпус имеет окруженные U-образными профил ми управл ющих планок 11-14 выступы 15-18, которыми образованы камеры В камере 19 (фиг.1) под0 shaft with a cavity 8 between the shaft and the housing 9 on the housing with its unfolded rib ends 10 (figs are installed rotatably with U-shaped control strips 11-14, arranged 5 with an offset in each case by a quarter of a circle, the housing has surrounded U-shaped profiles of control strips 11-14 protrusions 15-18, which formed the chambers In the chamber 19 (Fig. 1) under
0 защитой -размещено управл ющее электронное оборудование автоматического управлени В наход щейс под ней камере 20 расположены крестообразно ориентированные инклинометры 21, показывающие фак5 тическую величину наклона бурильной штанги в скважине. В расположенной еще ниже камере установлен приводной поршень , св занный с каждой направл ющей планкой. Ротор генератора 22, вырабэтыва0 ющего электроэнергию, неподвижно соединен с буровым валом 2 и работает в статоре 23, неподвижно установленном в корпусе. Гидравлический насос 24 размещен в камере межтрубного пространства, а гидравли5 ческий импульсный датчик 25 содержит расположенный в радиальных каналах 26 бурового вала подвижный поршень 27.0 protection — placed control electronic equipment of automatic control. In the chamber 20 located below it there are crosswise oriented inclinometers 21 located, showing the actual value of the inclination of the drill rod in the well. A further piston is located in the lower chamber, which is connected to each guide bar. The rotor of the generator 22, which generates electricity, is fixedly connected to the drill shaft 2 and operates in a stator 23 fixedly mounted in the housing. The hydraulic pump 24 is located in the annular space chamber, and the hydraulic impulse sensor 25 contains a movable piston 27 located in the radial channels 26 of the drill shaft.
На обоих концах межтрубна полость 8 ротационными уплотнени ми 28 и 29 герме0 тично изолирована от промывочного бурового раствора, протекающего между корпусом 9 и боковой стенкой 30 буровой скважины. Между обоими ротационными уплотнени ми 28 и 29 установлены радиаль5 ные подшипники 31 и 32 бурового вала 2. Гр зевой фильтр 33 вмонтирован в радиальное отверстие 7 (на фиг.4 условно показан р дом с отверстием 7),At both ends of the annular cavity 8, the rotary seals 28 and 29 are hermetically sealed from the flushing drilling fluid flowing between the casing 9 and the side wall 30 of the borehole. Radial bearings 31 and 32 of the drill shaft 2 are installed between the two rotary seals 28 and 29. The drain filter 33 is mounted in the radial hole 7 (in Fig. 4 it is conventionally shown adjacent to the hole 7),
В гидравлической системе (фиг 4) автоматического управлени кажда планка св зана с гидравлическим насосом. Она приводитс в действие с помощью эксцентрика 34, который неподвижно закреплен на буровом валу 2 и через автономное кольцо 35 подшипника действует на поршень 36 насо- . са. Радиальное отверстие 37 соедин ет нагнетательную полость цилиндра насоса с межтрубной полостью 8, в которой находитс чистый промывочный буровой раствор.In the hydraulic system (Fig. 4) of the automatic control, each plate is connected to a hydraulic pump. It is driven by an eccentric 34, which is fixedly mounted on the drill shaft 2 and, through an autonomous bearing ring 35, acts on the piston 36 to the pump. sa The radial hole 37 connects the pumping cavity of the pump cylinder with the annular cavity 8, in which the clean wash drilling fluid is located.
Возвратные клапаны 38 предохран ют нагнетательную полость насоса. Насос открывает электрически управл емый предварительно подпружиненный 2-3-позиционный перепускной клапан 39, через который нагружаютс поршни 40 и 41 привода (фиг. 1), св - занные с противолежащими управл ющими планками в качестве поворотных приводов-. Через защищенный возвратным клапаном байпасный трубопровод 42 предохран етс гидростатическа система.The check valves 38 protect the pump discharge cavity. The pump opens an electrically controlled, pre-spring-loaded 2-3-position overflow valve 39 through which the pistons 40 and 41 of the actuator (Fig. 1) are loaded, which are connected to the opposite control bars as rotary actuators. A hydrostatic system is protected through the bypass valve 42 protected by a return valve.
Пластичные уплотнени 43,44 и 45 поворотных конструкций служат дл предохранени обоих гидротрубопроводов 46 и 47, которые нагружают поршнк импульсного датчика. Это происходит через соответстВ ющий клапан 39, 2-3-позиционный перепускной клапан 48, который от пружинного пневматического аккумул тора 49 заполн етс чистой пульпой, проводимой через ответвление 50 и перепускной клапан 51 гидравлическим компрессором.The plastic seals 43,44 and 45 of the rotary structures serve to protect both the hydraulic pipes 46 and 47, which load the piston of the impulse sensor. This takes place through a corresponding valve 39, a 2-3 position overflow valve 48, which is filled with clean pulp from a pneumatic spring battery 49 through a branch 50 and a bypass valve 51 with a hydraulic compressor.
Возвратные клапаны 28 и 29 установлены соответственно в радиальном зазоре 52 и 53 между торцовой поверхностью 54 и 55 корпуса 9 и соответственно торцами 56 и 57 бурового вала 2. При этом каждый клапан выполнен с уплотнительным кольцом 58. предварительно аксиально напр женным с помощью установленной в отверстии 59 нажимной пружины 60, размещенной в пазу 61 корпуса 9. Седлом клапана служит кольцева поверхность 62 металлического колъ- (да 63, которое неподвижно установлено в каждом торце 56 и 57 бурового вала 2 в выполненном там пазу 64.The check valves 28 and 29 are installed respectively in the radial clearance 52 and 53 between the end surface 54 and 55 of the housing 9 and the ends 56 and 57 of the drill shaft 2, respectively. Each valve is provided with a sealing ring 58. previously axially stressed by means of 59 pressure spring 60 placed in the groove 61 of the housing 9. The valve seat serves as an annular surface 62 of a metal ring (yes 63, which is fixedly mounted at each end 56 and 57 of the drill shaft 2 in the groove 64 formed there.
Автоматически управл ема бурильна труба работает следующим образом. The automatically controlled drill pipe operates as follows.
Бурильна труба приводитс в действие от установленного вне буровой скважины бурового двигател (станки). Пс мере углуб- лени скважины в полссть бурового вала подаетс промывочный буровой раствор. Гидравлическое разностное давление, преобладающее между промывочным буровым , раствором е промывном кангле бурового вала и промывочным буровым твором на соответствующем конце корпуса, путем ответвлени части потока поступающей пульпы через радиальное отверстие 7 служит дл предотвращени проникновени загр зненной пульпы из скважины в межтрубное пространство. В то же врем этот перепад давлени относительно небольшой, так что перед и позади возвратного клапана, раздел ющего чистый промывочный буровой раствор и загр зненный промывочный буровой раствор, также преобладают незначительные разностные давлени , что благопри тно вли ет на работу клапанов. Межтрубное пространство остаетс наполненным жидкостью и с этим пространством св зана каналом нагнетательна полость гидронасоса, а рабоча его полость через клапаны св зана трубопроводами с поршн ми привода управл ющих планок и торцами поршн импульсного датчика.The drill pipe is driven by a drill motor installed outside the borehole (machine tools). As the well is deepened, half of the drill shaft is supplied with flushing drilling mud. The hydraulic differential pressure prevailing between the flushing drilling fluid and the flushing kangle of the drilling shaft and the flushing drilling tool at the corresponding end of the body by tapping part of the flow of the incoming pulp through the radial hole 7 serves to prevent the contaminated pulp from entering the tubular space. At the same time, this pressure drop is relatively small, so that slight differential pressures predominate in front of and behind the return valve separating the clean flushing drilling fluid and the contaminated flushing drilling fluid, which favorably affects the operation of the valves. The annular space remains filled with liquid and the pressure chamber of the hydraulic pump is connected to this space and the working cavity through the valves is connected by pipelines to the pistons of the drive for the control rods and the ends of the piston of the pulse sensor.
В рабочем режиме в соответствии с поступающими от инклинометров 21 сигналами управл ющие планки 11-14 разворачиваютс и благодар этому удерживают бурильную трубу 1 в заданном направлении бурени Электронное оборудование преобразует измеренные величины в электрические или гид- равлические сигналы, преобразуемые перепускными клапанами гидравлической системы или принимаемые импульсными датчиками . Импульсный датчик измен ет поперечное сечение промывного канала и тем самым создает в промывочном буровом растворе разностное давление, считываемое в устье скьажины и преобразуемое в цифровые значени .In operation, in accordance with the signals coming from the inclinometers 21, the control strips 11-14 are deployed and thereby hold the drill pipe 1 in a predetermined direction of drilling. Electronic equipment converts the measured values into electrical or hydraulic signals converted by the bypass valves of the hydraulic system or received by pulsed by sensors. The pulse transducer changes the cross-section of the wash channel and thereby creates differential pressure in the drilling mud, read at the mouth of the pin and converted to digital values.
Трущиес друг о друга поверхности колец из-за направленного изнутри наружу перепада давлени служат в качестве гр зе- отводов. Благодар клиновидной форме щели уплотнени соотношени площадей колец выбраны таким образом,, что кольцевые поверхности от внутреннего давлени , преобладающего в межтрубном пространстве , расход тс относительно друг друга как только внутреннее давление становитс больше наружного давлени . Поэтому промывочный буровой раствор может преодолевать кольцевые поверхности снаружи, однако обратный сток исключен.The annular surfaces of the rings due to the pressure differential from the inside to the outside serve as a gr. Due to the wedge-shaped shape of the compaction gap, the area ratios of the rings are selected in such a way that the annular surfaces from the internal pressure prevailing in the annular space diverge relative to each other as soon as the internal pressure becomes greater than the external pressure. Therefore, the flushing drilling fluid can overcome the annular surface outside, however, the reverse flow is excluded.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1006571 | 1988-01-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1748657A3 true SU1748657A3 (en) | 1992-07-15 |
Family
ID=5648616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU894613403A SU1748657A3 (en) | 1988-01-19 | 1989-01-18 | Automatically-controlled drill pipe for rotary drill pipes of drilling rigs |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1748657A3 (en) |
-
1989
- 1989-01-18 SU SU894613403A patent/SU1748657A3/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент СССР № 1356969, кл. Е 21 В 47/12, 1984. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5000272A (en) | Self-controlling drill rod | |
| CN1023419C (en) | Hydraulic drilling jar | |
| US4484753A (en) | Rotary shaft seal | |
| US6047778A (en) | Percussion drill assembly | |
| US5957220A (en) | Percussion drill assembly | |
| WO2016174452A1 (en) | Electrical submersible motor | |
| US4263788A (en) | Universal joint apparatus having sliding plate construction for separating thrust and torque forces | |
| US5069298A (en) | Well drilling assembly | |
| CA1245101A (en) | Thrust balancing device for a progressing cavity pump | |
| US4493381A (en) | Turbodrill with a reduced drilling fluid pressure on a floating piston | |
| US4280524A (en) | Apparatus and method for closing a failed open fluid pressure actuated relief valve | |
| MX2014001666A (en) | Bearing assembly for a vertical turbine pump. | |
| US5275238A (en) | Downhole pump assembly | |
| US4372400A (en) | Apparatus for applying pressure to fluid seals | |
| SU1748657A3 (en) | Automatically-controlled drill pipe for rotary drill pipes of drilling rigs | |
| CN110566183B (en) | Underground oil level detection device | |
| US3876350A (en) | Hydraulic rotary well drilling machines | |
| US4548283A (en) | Rotating shaft seal and bearing lubricating apparatus | |
| US4291723A (en) | Fluid pressure actuated by-pass and relief valve | |
| US4462472A (en) | Marine bearing for a downhole drilling apparatus | |
| SU1490268A1 (en) | Arrangement for transmitting hole-bottom data via hydraulic communication channel | |
| US4098359A (en) | Hydraulically operated downhole motor | |
| RU2037662C1 (en) | Deep-well lump plant | |
| RU2119035C1 (en) | Rotary-spiral hydraulic motor | |
| CA2452696C (en) | Universal pressure protector for a polish rod |