Claims (46)
1. Устройство для буровой головки, используемой при бурении, кернении или удалении материала из подземных слоев геологической породы, содержащее первую деталь (21) для прямого или непрямого присоединения к буровой колонне и вторую деталь (22), несущую или представляющую собой по меньшей мере одни средства (23) бурения, причем первая деталь (21) связана со второй деталью (22) с возможностью передачи крутящего момента и нагрузки, и эластично или упруго деформируемые средства (25) соединения, установленные между первой и второй деталями (21,22) с обеспечением возможности их наклона по отношению друг к другу, отличающееся тем, что вторая деталь (22) присоединена указанными средствами (25) соединения к первой детали (21) в свободной подвижной манере с обеспечением возможности наклона и бокового перемещения второй детали (22) по отношению к первой (21) исключительно под действием сил реакции, воспринимаемых средствами (23) бурения при эксплуатации.1. A device for a drill head used in drilling, coring, or removing material from underground layers of geological rock, comprising a first part (21) for directly or indirectly connecting to a drill string and a second part (22) that carries or is at least one drilling means (23), the first part (21) connected to the second part (22) with the possibility of transmitting torque and load, and elastically or elastically deformable means (25) of the connection between the first and second parts (21,22) with providing the possibility of their inclination with respect to each other, characterized in that the second part (22) is connected by the indicated means of connection (25) to the first part (21) in a free movable manner with the possibility of tilting and lateral movement of the second part (22) with respect to to the first (21) solely under the influence of reaction forces perceived by means (23) of drilling during operation.
2. Устройство по п.1 в виде узла (2001, 2002) для встраивания в буровую головку. 2. The device according to claim 1 in the form of a node (2001, 2002) for embedding in the drill head.
3. Устройство по п.2, в котором корпус (2020) буровой головки выполнен заодно со второй деталью (2002), при этом первая деталь (2001) выполнена в виде приводного хвостовика буровой головки. 3. The device according to claim 2, in which the housing (2020) of the drill head is made integral with the second part (2002), while the first part (2001) is made in the form of a drive shaft of the drill head.
4. Устройство по п.1, в котором первая деталь (21) выполнена в виде хвостовика буровой головки, а вторая деталь (22) выполнена в виде корпуса буровой головки, несущего по меньшей мере одни средства (23) бурения. 4. The device according to claim 1, in which the first part (21) is made in the form of a shank of the drill head, and the second part (22) is made in the form of a housing of the drill head that carries at least one drilling means (23).
5. Устройство по пп.1-4, включающее средства (46) удержания первой (41) и второй (42) деталей вместе и передачи крутящего момента и нагрузки с первой детали на вторую. 5. The device according to claims 1 to 4, comprising means (46) for holding the first (41) and second (42) parts together and transmitting torque and load from the first part to the second.
6. Устройство по п.1, в котором вторая деталь (32) выполнена с возможностью наклона или бокового перемещения по отношению к первой детали (31) с преодолением сопротивления эластичных или упруго сжимаемых компонентов (35), расположенных между первой и второй деталями. 6. The device according to claim 1, in which the second part (32) is made with the possibility of tilting or lateral movement relative to the first part (31) with overcoming the resistance of elastic or elastically compressible components (35) located between the first and second parts.
7. Устройство по п.1, в котором в первой (41) и второй (42) деталях имеется совместный канал (412). 7. The device according to claim 1, in which in the first (41) and second (42) parts there is a joint channel (412).
8. Устройство по п.7, содержащее сжимаемые средства (45) уплотнения между первой и второй деталями для предотвращения утечки текучей среды из канала (412) между первой и второй деталями. 8. The device according to claim 7, containing compressible means (45) of the seal between the first and second parts to prevent leakage of fluid from the channel (412) between the first and second parts.
9. Устройство по п.5, в котором указанные средства удержания и средства передачи крутящего момента вместе содержат по меньшей мере одну удлиненную деталь (36), проходящую через вторую деталь (32) и взаимодействующую по меньшей мере с одной выемкой или канавкой (37) в первой детали (31). 9. The device according to claim 5, in which said holding means and torque transmission means together comprise at least one elongated part (36) passing through the second part (32) and interacting with at least one recess or groove (37) in the first part (31).
10. Устройство по п.5, в котором средства передачи крутящего момента содержат канавки или пазы (617), выполненные в одной из деталей, первой или второй (61, 62), и взаимодействующие с соответствующими зубчатыми элементами (618) в другой из указанных деталей. 10. The device according to claim 5, in which the means for transmitting torque contain grooves or grooves (617) made in one of the parts, the first or second (61, 62), and interacting with the corresponding gear elements (618) in another of these details.
11. Устройство по п.10, в котором указанные средства удержания содержат резьбовое стопорное кольцо (619), окружающее первую деталь (61) и взаимодействующее с резьбой (620) на второй детали (62). 11. The device according to claim 10, in which said holding means comprises a threaded retaining ring (619) surrounding the first part (61) and interacting with the thread (620) on the second part (62).
12. Устройство по п.7, в котором через первую деталь проходит удлиненный проход (812), взаимодействующий с проходными средствами второй детали (82), причем проход и проходные средства сообщаются с помощью гибкой трубки (825). 12. The device according to claim 7, in which an elongated passage (812) passes through the first part, interacting with the passage means of the second part (82), the passage and passage means being communicated using a flexible tube (825).
13. Устройство по п.7, в котором в первой детали (3001) имеются проходящие через нее средства (3004, 3005) пропускания текучей среды, у выходных концов которых в первой детали (3001) имеются проходные средства (3006) удлинения, проходящие через вторую деталь с возможностью подачи текучей среды выходит под вторую деталь без приложения к ней усилия текучей среды, направленного вниз. 13. The device according to claim 7, in which in the first part (3001) there are passing means (3004, 3005) for transmitting a fluid, at the output ends of which in the first part (3001) there are extension means (3006) passing through the second part with the possibility of supplying a fluid goes under the second part without applying to it the force of the fluid directed downward.
14. Устройство по п.1, в котором первая деталь выполнена в виде корпуса (112) буровой головки, а вторая деталь выполнена в виде по меньшей мере одних установленных на нем средств (114) резания. 14. The device according to claim 1, in which the first part is made in the form of a housing (112) of the drill head, and the second part is made in the form of at least one cutting means (114) installed on it.
15. Устройство по п.14, в котором средства резания содержат по меньшей мере один резец (114), установленный с возможностью наклона по отношению к корпусу (112) буровой головки. 15. The device according to 14, in which the cutting means contain at least one cutter (114), mounted with the possibility of inclination with respect to the housing (112) of the drill head.
16. Устройство по п.15, в котором резец (114) приклеен к корпусу (112) буровой головки эластомерной прокладкой (113). 16. The device according to clause 15, in which the cutter (114) is glued to the housing (112) of the drill head with an elastomeric gasket (113).
17. Устройство по п.15, в котором резец (124) имеет палец, расположенный в гнезде (1250) корпуса буровой головки, снабженном средствами (1259, 1260) ограничения выхода пальца из гнезда и по меньшей мере одной прокладкой (1261), обеспечивающей возможность наклона резца по отношению к корпусу буровой головки. 17. The device according to clause 15, in which the cutter (124) has a finger located in the socket (1250) of the housing of the drill head, equipped with means (1259, 1260) for restricting the exit of the finger from the socket and at least one gasket (1261), providing the possibility of tilting the cutter with respect to the body of the drill head.
18. Устройство по п.17, в котором гнездо выполнено в виде детали, которая выполнена отдельно от корпуса (132) буровой головки и которая размещена в отверстии (1363) корпуса (132). 18. The device according to 17, in which the socket is made in the form of a part, which is made separately from the housing (132) of the drill head and which is located in the hole (1363) of the housing (132).
19. Устройство по п.17, в котором указанные средства ограничения содержат эластомерный ограничитель (1463) перемещения пальца в гнезде (1450), выполненном с уменьшением диаметра в наружном направлении. 19. The device according to 17, in which these means of restriction contain an elastomeric limiter (1463) to move the finger in the socket (1450), made with a decrease in diameter in the outer direction.
20. Устройство по п.6 или 8, в котором сжимаемые компоненты содержат эластомерную прокладку (35, 45), расположенную по меньшей мере между частью первой детали (31, 41) и частью второй детали (32, 42). 20. The device according to claim 6 or 8, in which the compressible components contain an elastomeric gasket (35, 45) located at least between a part of the first part (31, 41) and a part of the second part (32, 42).
21. Устройство по п.20, в котором эластомер представляет собой по меньшей мере один из таких материалов как гидрированный нитриловый каучук, нитриловый каучук, и полиуретан, и имеет твердость А по Шору, составляющую по меньшей мере 80. 21. The device according to claim 20, in which the elastomer is at least one of such materials as hydrogenated nitrile rubber, nitrile rubber, and polyurethane, and has a shore hardness A of at least 80.
22. Устройство по п.20, в котором прокладка содержит эластомер, полученный из отверждаемой жидкости, отвержденной на месте. 22. The device according to claim 20, in which the gasket contains an elastomer obtained from a curable liquid, cured in place.
23. Устройство по п.20, в котором прокладка выполнена в виде готового кольца или готовой уплотнительной прокладки. 23. The device according to claim 20, in which the gasket is made in the form of a finished ring or a finished gasket.
24. Устройство по п.20, в котором прокладка выполнена в виде слоистого тела по меньшей мере с одним эластомерным слоем и по меньшей мере одним металлическим слоем. 24. The device according to claim 20, in which the gasket is made in the form of a layered body with at least one elastomeric layer and at least one metal layer.
25. Устройство по п.16 или 20, в котором толщина прокладки равна по меньшей мере 0,3 мм. 25. The device according to clause 16 or 20, in which the thickness of the strip is equal to at least 0.3 mm
26. Устройство по п.6 или 8, в котором сжимаемые компоненты содержат полое тело (932), выполненное с возможностью размещения в нем сжимаемой текучей среды. 26. The device according to claim 6 or 8, in which the compressible components comprise a hollow body (932), configured to accommodate a compressible fluid in it.
27. Устройство по п.26, в котором сжимаемые компоненты (932) выполнены с возможностью использования в качестве средств передачи крутящего момента между первой и второй деталями (91, 92). 27. The device according to p, in which the compressible components (932) are made with the possibility of using as a means of transmitting torque between the first and second parts (91, 92).
28. Устройство по п.1-4 или 13, в котором вторая деталь установлена с возможностью наклона относительно первой детали с преодолением сопротивления полого цилиндра или пружины. 28. The device according to claim 1 to 4 or 13, in which the second part is mounted with the possibility of tilt relative to the first part with overcoming the resistance of the hollow cylinder or spring.
29. Устройство по п.1, в котором указанные средства (25) соединения выполнены с возможностью обеспечения наклона до 15 градусов. 29. The device according to claim 1, in which the specified means (25) of the connection is configured to provide a tilt up to 15 degrees.
30. Буровая головка, включающая устройство по пп.1 - 5 или 14. 30. The drill head, comprising a device according to claims 1 to 5 or 14.
31. Буровая головка, включающая по меньшей мере одно устройство по пп.2 - 4 вместе с устройством по п.14. 31. A drill head comprising at least one device according to claims 2 to 4 together with the device according to claim 14.
32. Узел, встраиваемый в буровую колонну, содержащий первую деталь (2001) и вторую деталь (2002) для присоединения с возможностью передачи крутящего момента к соответствующим элементам буровой колонны для создания передающего вращение соединения между этими элементами буровой колонны, средства (2007, 2013, 2014, 2017) передачи нагрузки и крутящего момента между первой и второй деталями (2001, 2002), и средства (2004, 2005, 2016) соединения между первой и второй деталями (2001, 2002), обеспечивающие возможность их наклона по отношению друг к другу, отличающийся тем, что вторая деталь присоединена к первой в свободной подвижной манере эластично или упруго деформируемыми средствами (2004, 2005, 2016) соединения, обеспечивающими возможность наклона и бокового перемещения второй детали (22) по отношению к первой (21) исключительно под действием нагрузки, приложенной к буровой головке, при эксплуатации приводимой в движение указанной буровой колонной. 32. An assembly embedded in the drill string containing the first part (2001) and the second part (2002) for connecting with the possibility of transmitting torque to the corresponding elements of the drill string to create a rotationally transmitting connection between these elements of the drill string, means (2007, 2013, 2014, 2017) transfer of load and torque between the first and second parts (2001, 2002), and means (2004, 2005, 2016) of the connection between the first and second parts (2001, 2002), allowing them to be tilted with respect to each other characterized in that the WTO the first part is connected to the first one in a freely movable manner by means of elastic or elastically deformable means (2004, 2005, 2016) of the joint, which enable the inclination and lateral movement of the second part (22) with respect to the first (21) solely under the action of the load applied to the drill head , during operation, driven by said drill string.
33. Узел по п.32, в котором средства передачи нагрузки и крутящего момента включают ряд радиальных зубьев (2013), имеющихся на первой детали (2001) и находящихся в свободном взаимодействии с соответствующими пазами (2014) во второй детали (2002), причем радиально внешние поверхности (2016) зубьев (2013) и противоположные поверхности в основании пазов (2014) сформированы с обеспечением возможности относительного наклона или бокового перемещения первой и второй деталей (2001, 2002). 33. The node according to p, in which the means of transferring the load and torque include a series of radial teeth (2013), available on the first part (2001) and in free interaction with the corresponding grooves (2014) in the second part (2002), and radially outer surfaces (2016) of the teeth (2013) and opposite surfaces in the base of the grooves (2014) are formed with the possibility of relative inclination or lateral movement of the first and second parts (2001, 2002).
34. Узел по п.32, в котором вторая деталь (2021) выполнена с соединительным приспособлением (2021) для присоединения к ней хвостовика (2023) буровой головки (2022). 34. The assembly according to claim 32, wherein the second part (2021) is made with a connecting device (2021) for attaching a shank (2023) of the drill head (2022) to it.
35. Буровая колонна, включающая по меньшей мере один узел по пп.32 - 34. 35. Drill string, comprising at least one node according to claims 32 to 34.
36. Комбинация буровой колонны по п.35 и буровой головки, в которой по меньшей мере один узел расположен в некотором месте, находящемся над буровой головкой (2020) на некотором расстоянии от нее. 36. The combination of the drill string according to claim 35 and the drill head, in which at least one node is located in a location located above the drill head (2020) at a certain distance from it.
37. Комбинация буровой колонны по п.35 и буровой головки по пп.30 или 31. 37. The combination of the drill string according to claim 35 and the drill head according to claims 30 or 31.
38. Способ бурения, кернения или удаления материала из подземных слоев геологической породы с использованием буровой головки по п.30 или 31, или буровой колонны по п.35, или комбинации буровой колонны и буровой головки по пп.36 или 37. 38. The method of drilling, punching or removal of material from underground layers of geological rock using a drill head according to item 30 or 31, or a drill string according to claim 35, or a combination of a drill string and drill head according to claims 36 or 37.
39. Устройство для имитации бурения, содержащее (а) по меньшей мере один жесткий вращаемый объект (192), соединенный прямо или непрямо с (b) буровой головкой (195) для ввода в контакт со смоделированной поверхностью забоя скважины, и (с) средства (191) вращения указанного объекта и головки, причем по меньшей мере жесткий вращаемый объект (а) и буровая головка (b), или жесткий вращаемый объект (а) и средства вращения (с) разделены гибким соединителем (194). 39. A device for simulating drilling, comprising (a) at least one rigid rotatable object (192) connected directly or indirectly to (b) a drill head (195) for contacting a simulated well face, and (c) means (191) the rotation of the specified object and the head, and at least a rigid rotary object (a) and a drill head (b), or a rigid rotary object (a) and rotation means (c) are separated by a flexible connector (194).
40. Устройство по п.39, содержащее по меньшей мере два жестких объекта (а) (192, 193), отделенных друг от друга и от буровой головки и средств вращения (b) и (с) гибкими соединителями (194). 40. The device according to § 39, containing at least two rigid objects (a) (192, 193), separated from each other and from the drill head and rotation means (b) and (c) by flexible connectors (194).
41. Устройство по п. 39, в котором жесткий вращаемый объект (а) (192) выполнен в виде жесткого цилиндра, присоединенного посредством резьбы к с гибким соединителем (194), имеющим соответствующую резьбу. 41. The device according to p. 39, in which the rigid rotatable object (a) (192) is made in the form of a rigid cylinder connected via thread to a flexible connector (194) having a corresponding thread.
42. Устройство по п.39, в котором гибкий соединитель содержит две пластины, каждая из которых имеет резьбу, выполненную с возможностью взаимодействия с жестким цилиндром, причем пластины разделены гибкой деталью. 42. The device according to § 39, in which the flexible connector contains two plates, each of which has a thread made with the possibility of interaction with a rigid cylinder, and the plates are separated by a flexible part.
43. Устройство по п.39, содержащее имитацию глухого отверстия, имеющую по меньшей мере одну снабженную отверстием деталь, в отверстии которой может вращаться жесткий объект (192). 43. The device according to § 39, containing the imitation of a blind hole, having at least one part provided with an opening, in the opening of which a rigid object can rotate (192).
44. Устройство по п.39, одна из собственных частот колебаний которого составляет не более 10 Гц, предпочтительно не более 1 Гц. 44. The device according to § 39, one of the natural frequencies of which is not more than 10 Hz, preferably not more than 1 Hz.
45. Устройство по п.39, имеющее осевой канал, проходящий через вращаемые объекты (192, 193), гибкие соединители (194) и буровую головку (195). 45. The device according to § 39, having an axial channel passing through rotatable objects (192, 193), flexible connectors (194) and a drill head (195).
46. Способ имитации существующих в забое скважины условий бурения в некотором конкретном месте забоя с использованием устройства по п.39, включающий испытание забойного оборудования в пропорционально измененном исполнении, предназначенного для использования в указанном месте забоя в устройстве, изменение в соответствии с необходимостью конструкции оборудования с целью ее оптимизации и использование оптимизированной конструкции для создания соответствующего оборудования, предназначенного для использования на практике в забое скважины. 46. A method for simulating drilling conditions existing in a borehole bottom at a specific bottom hole using the device according to claim 39, including testing the downhole equipment in a proportionally modified design intended for use at the specified bottom hole in the device, a change in accordance with the need for equipment design with the purpose of its optimization and the use of an optimized design to create the appropriate equipment intended for use in practice in the face us.