EA007831B1 - Скважинный бурильный молоток (варианты) - Google Patents
Скважинный бурильный молоток (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- EA007831B1 EA007831B1 EA200600304A EA200600304A EA007831B1 EA 007831 B1 EA007831 B1 EA 007831B1 EA 200600304 A EA200600304 A EA 200600304A EA 200600304 A EA200600304 A EA 200600304A EA 007831 B1 EA007831 B1 EA 007831B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- bit
- drill
- drill head
- air
- splines
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 47
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 34
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 14
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000007514 turning Methods 0.000 claims description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 101000651298 Homo sapiens TRAF-interacting protein with FHA domain-containing protein A Proteins 0.000 claims 1
- 102100027651 TRAF-interacting protein with FHA domain-containing protein A Human genes 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 11
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/36—Percussion drill bits
- E21B10/38—Percussion drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
- E21B4/06—Down-hole impacting means, e.g. hammers
- E21B4/14—Fluid operated hammers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
В изобретении предлагается скважинный бурильный молоток, который содержит приводной переходник или патрон (10), имеющий шлицы (11), и буровое долото (13), имеющее хвостовик (14), имеющий продольные шлицы (23), идущие в направлении буровой головки (15), имеющей переднюю поверхность (16) долота, ограниченную рядом установочных участков (17) калибрующего венца, каждый из которых имеет твердосплавную режущую пластину в виде кнопки (пуговицы) (20). Шлицы (23) хвостовика взаимодействуют со шлицами (11) патрона для обеспечения вращения долота (13), причем соответствующие шлицы (23), (11) имеют пропорционально такие размеры, которые позволяют выпускному воздуху двигателя молотка проходить у основания шлицов. Сверленые отверстия (37) идут насквозь от концов фрезерованных шлицов и пересекают флюидальный канал (33), идущий от расточки для отбора проб (22) к передней поверхности долота (16). Уплотнение (32) ствола скважины образовано за счет фрезерования множества круговых канавок (36), в которые открыто множество поперечных отверстий (35), пересекающих вентиляционный канал (33). Флюидальный канал (33) может быть видоизменен для точной настройки воздушного потока в соответствии со специфическими условиями на поверхности земли за счет изменения диаметра в точке (38). Патрон (10) снабжен выпускными отверстиями (40), которые направляют воздух к стволу скважины, когда долото находится в его выдвинутом положении, что позволяет уменьшить загрязнение на передней поверхности долота.
Description
Область применения изобретения
Настоящее изобретение, в общем, имеет отношение к созданию скважинного (забойного) бурильного молотка. В частности, настоящее изобретение имеет отношение к созданию скважинного бурильного молотка с обратной циркуляцией, применяемого для отбора проб, и далее для пояснения настоящего изобретения будет сделана ссылка именно на это применение. Однако следует иметь в виду, что настоящее изобретение может найти применение и в других видах устройств для бурения, таких как, например, трехконусный (Цтсопе) бурильный молоток (перфоратор) с обратной циркуляцией.
Предпосылки к созданию изобретения
Известно, что при использовании молотков для отбора проб целостность пробы улучшается, если выпускной воздух молотка, который используют для промывки выбуренной породы, направляют к передней поверхности долота. За счет этого частицы породы увлекаются в точку их получения. В патентах Австралии 638571 и 656724 описаны скважинные молотки с обратной циркуляцией, предназначенные для отбора проб с передней поверхности, которые содержат втулку (или кожух), которая идет далее нижнего конца патрона или приводного переходника и охватывает головку долота, которое облегчено для установки (подгонки) втулки или кожуха.
Кожух или втулка взаимодействуют с вентиляционными каналами, расположенными ниже боковой поверхности буровой головки, для направления воздуха к передней (режущей) поверхности долота. Воздух, выпущенный из свободнопоршневого двигателя молотка, проходит у основания (дна) шлицов, которые входят в зацепление с долотом для обеспечения его вращения и возвратно-поступательного движения в патроне или в приводном переходнике. Воздух выходит у нижнего конца втулки или кожуха через канавки для прохода воздуха на боковой поверхности буровой головки, так что воздух главным образом проходит к передней поверхности долота.
Частицы породы увлекаются воздушным потоком и транспортируются на поверхность земли через отверстия для отбора проб, имеющиеся на передней поверхности долота, которые сообщаются с трубопроводом для отбора проб, имеющим осевой канал, проходящий через молоток к внутренней трубе двустенной бурильной колонны.
Кожух или втулка имеют главным образом такой же диаметр, что и калибрующий венец твердосплавных пластин буровой головки, и больший диаметр по сравнению с корпусом молотка, для того, чтобы обеспечить частичное уплотнение между стволом скважины и молотком так, чтобы направлять воздух к передней поверхности долота и за счет этого главным образом снизить как прорыв выпускного воздуха, так и возникающее при этом загрязнение пробы.
В описанных выше известных молотках используют собственно буровую головку для создания одной из стенок трубопроводов или каналов, транспортирующих воздух к передней поверхности долота. Долото обязательно должно двигаться с зазором относительно втулки, причем буровая головка обязательно имеет колебания относительно втулки. За счет этого, а также с учетом того, что кожух или втулка должны кончаться не доходя до передней поверхности, чтобы оставался достаточный участок металла буровой головки для поддержания калибрующего венца, воздух, который выходит из каналов, не полностью направляется вниз к передней поверхности исключительно через канавки в буровой головке. Выходящий из каналов воздух также распространяется наружу, ограничивается стволом скважины и совершает поворот к передней поверхности долота. Были проведены испытания, которые показали, что расходимость воздушного потока от вертикального направления составляет от 30 до 40°.
В других известных молотках имеется удлиненная нижняя опорная поверхность на хвостовике, которая взаимодействует с расточкой в нижнем конце приводного переходника. В расточке выполнены четыре выреза чечевицеобразного сечения для обеспечения выхода выпускного воздуха, причем вырезы совмещены с соответствующими канавками ниже боковой поверхности буровой головки. Буровая головка укорочена для того, чтобы привести точку выхода ближе к передней поверхности долота. Этот вариант может быть отнесен к типу трубчатого переходника/короткой буровой головки. И в этом случае опорная поверхность имеет колебания относительно ствола скважины и вырезов, слишком близко от передней поверхности, чтобы иметь достаточный участок металла буровой головки для поддержания калибрующего венца. Таким образом, воздух, который выходит из каналов, не полностью направляется вниз к передней поверхности исключительно через канавки в буровой головке. Выходящий из каналов воздух также распространяется наружу, ограничивается стволом скважины и поворачивается к передней поверхности долота.
В слабом грунте, турбулентность и расширение воздуха, выпускаемого из известных молотков, могут приводить к эрозии ствола скважины таким образом, что ствол скважины становится существенно шире, чем калибрующая втулка. Это приводит к потере уплотнения, в результате чего проба теряется в стволе скважины. Так как скорость воздуха, направляемого в трубопровод для отбора проб, теряется за счет продувания через уплотнение, возрастает вероятность закупоривания этого трубопровода, особенно в отверстиях возврата проб в буровом долоте.
В публикации XVО 01/21930 описано устройство для бурения, которое содержит патрон, буровое долото, поддерживаемое в патроне и имеющее буровую головку, идущую ниже патрона, причем буровая головка имеет продольные воздушные каналы, образованные на наружной стороне долота и проходящие
- 1 007831 через переднюю поверхность, калибрующую втулку, закрепленную относительно указанного патрона, и вентиляционные каналы, образованные между калибрующей втулкой и патроном, имеющие конечные участки, идущие главным образом параллельно оси бурового долота и главным образом совмещенные с воздушными каналами. Недостатком такой конструкции также является то, что поток воздуха расходится из нижнего конца каналов по длине буровой головки, что может приводить к эрозии ствола скважины на уровне передней поверхности буровой головки.
Краткое изложение изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается скважинный бурильный молоток, который содержит приводной переходник или патрон, установленный на корпусе молотка; и буровое долото обратной циркуляции, имеющее хвостовик, установленный на шлицах относительно указанного приводного переходника или патрона, и буровую головку, которая может выдвигаться ниже указанного патрона, причем воздух пневматического двигателя выпускается у основания шлицов, при этом кольцевая канавка образована в указанном хвостовике в непосредственной близости от указанной буровой головки и идет до пересечения с нижним концом шлицов хвостовика, причем втулка прикреплена к указанному хвостовику поверх нижнего конца указанных шлицов хвостовика и главньм образом закрывает сверху указанную канавку, с образованием коллектора для выпускного воздуха, выходящего из указанных шлицов, верхний вентиляционный канал, направляющий ускоряющий пробу воздух из указанного коллектора в расточку для отбора проб указанного долота, причем указанная буровая головка имеет по меньшей мере один сквозной нижний вентиляционный канал, пересекающий указанный коллектор, при этом указанный нижний вентиляционный канал имеет нижний конец, направляющий воздух к передней поверхности долота через выпуск в стенке буровой головки в непосредственной близости от ее калибрующего венца, сообщающийся с каналом, проходящим от указанного выпуска до указанной передней поверхности.
Патрон может иметь любую подходящую форму. Например, может быть использован патрон, известный в области ΌΤΗ молотков как приводной переходник, или, альтернативно, может быть использован вариант, известный как патрон БЛМРЬЕХ. Патрон может быть прикреплен к корпусу молотка при помощи любых подходящих средств.
Шлицы могут иметь типичную форму, причем шлицы получают за счет фрезерования, при этом фреза прорезает шлиц в направлении буровой головки и останавливается в непосредственной близости от буровой головки, так чтобы не удалять материал буровой головки. Канавка может быть образована при помощи фрезерования или токарной обработки. Обычно имеется постепенное изменение сечения между шлицевым участком хвостовика и буровой головкой, чтобы избежать концентрации напряжений. Например, долото может иметь два изменения сечения между собственно хвостовиком и буровой головкой. Канавка преимущественно может следовать профилю изменения сечения, чтобы не создавать концентрацию напряжений.
В свою очередь, втулка может иметь внутреннюю расточку, которая является главным образом цилиндрической и позволяет надевать втулку на хвостовик поверх нижнего конца шлицевого участка, и может иметь секцию, которая параллельна поверхности основания канавки, что позволяет создавать главным образом прямоугольный коллектор и за счет этого максимально увеличивать сечение. Втулка может иметь посадку с натягом на шлицах. Втулка может сжиматься при установке на шлицы. Втулка может удерживаться также при помощи механических средств, таких как резьба, причем резьбу на хвостовике преимущественно образуют ранее фрезерования шлицов. Втулка может быть выполнена с возможностью скольжения относительно участка расточки приводного переходника или патрона. В этом случае, может быть использован, например, цилиндрический штифт, который удерживается при помощи приводного переходника.
Втулка может быть выполнена с возможностью циклического открывания канала в боковой стенке патрона для того, чтобы позволить выпускному воздуху выходить к наружной стороне бурильной колонны для удаления мелочи от ствола скважины.
По меньшей мере один нижний вентиляционный канал, образованный между расточкой для отбора проб и боковой поверхностью буровой головки в непосредственной близости от калибрующего венца, преимущественно представляет собой один вентиляционный канал для каждой твердосплавной режущей пластины в калибрующем венце, причем материал буровой головки удален между участками, поддерживающими кнопки (режущие пластины в виде кнопок) калибрующего венца, для образования канавок, позволяющих продувочному воздуху проходить к передней поверхности долота и увлекать отбираемую пробу. Нижний вентиляционный канал преимущественно образован за счет прямолинейного сверления под углом к оси бурового долота, со стороны буровой головки, смежной с калибрующим венцом, причем этот канал идет до расточки для отбора проб от верхней части буровой головки, при этом прямолинейный канал преимущественно пересекает канавку в точке максимального сечения канавки. За счет этого можно получить как нижний вентиляционный канал, так и верхний вентиляционный канал в одной операции сверления.
Буровая головка может быть снабжена другими отверстиями, открытыми в нижний вентиляцион
- 2 007831 ный канал, что необходимо для решения специфических задач. Например, может быть предусмотрен проход из нижнего вентиляционного канала к боковой поверхности буровой головки в точке ее максимального диаметра для того, чтобы обеспечить воздушное уплотнение в стволе скважины.
Верхний вентиляционный канал служит для ускорения (направления с ускорением) отобранной пробы в направлении бурильной колонны, а также служит для снижения давления у передней поверхности долота. За счет этого снижается противодавление, воздействующее на пневматический двигатель, что повышает эффективность работы пневматического двигателя.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается скважинный бурильный молоток, который содержит приводной переходник или патрон, установленный на корпусе бурового молотка; и буровое долото обратной циркуляции, имеющее хвостовик, установленный на шлицах относительно указанного приводного переходника или патрона, и буровую головку, которая может выдвигаться ниже указанного патрона, причем воздух пневматического двигателя выпускается у основания шлицов, по меньшей мере один верхний вентиляционный канал, имеющий отверстие у шлицов в области буровой головки и имеющий наклон относительно оси долота, в направлении удаления от указанной буровой головки, причем указанный вентиляционный канал направляет ускоряющий пробу воздух из указанного отверстия в расточку для отбора проб указанного долота.
Выпускной воздух из шлицов может быть также направлен через буровую головку при помощи по меньшей мере одного сквозного нижнего вентиляционного канала, пересекающего шлицы. Например, может быть предусмотрен нижний вентиляционный канал, имеющий нижний конец, направляющий воздух к передней поверхности долота через выпуск в стенке буровой головки, расположенный в непосредственной близости от ее калибрующего венца, который сообщается с каналом, проходящим от выпуска до передней поверхности. Нижний вентиляционный канал может быть образован как продолжение при сверлении верхнего вентиляционного канала, или может быть образован отдельно.
Альтернативно, верхний вентиляционный канал и нижний вентиляционный канал могут быть образованы совместно за счет сверления, начиная от калибрующего венца в местоположении кнопки, через буровую головку и в хвостовик, до пересечения с расточкой для отбора проб, как и в предыдущем случае. У нижнего конца сверленого отверстия может быть предусмотрена расточка для образования держателя для установки твердосплавной режущей пластины в виде кнопки. За счет этого нижний вентиляционный канал будет эффективно заглушен при помощи твердосплавной режущей пластины в виде кнопки. В некоторых видах применения существенную часть потока выпускного воздуха направляют в расточку для отбора проб. Направление некоторой порции воздуха к передней поверхности долота, предусмотрение динамического воздушного уплотнения в стволе скважины, а также другое известное описанное здесь выше использование воздуха, все это может быть обеспечено за счет описанных ответвлений, идущих в вентиляционный канал. В некоторых вариантах приводной переходник и хвостовик могут взаимодействовать для создания эффективного золотникового клапана, чтобы периодически впускать порцию выпускного воздуха и направлять ее к передней поверхности долота.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается скважинный бурильный молоток, который содержит приводной переходник или патрон, установленный на корпусе бурового молотка; и буровое долото обратной циркуляции, имеющее хвостовик, установленный на шлицах относительно указанного приводного переходника или патрона, и буровую головку, которая может выдвигаться ниже указанного патрона, причем воздух пневматического двигателя выпускается у основания шлицов, при этом выпускной вентиляционный канал образован в указанном хвостовике в непосредственной близости от указанной буровой головки и приспособлен для приема воздуха, выпущенного у нижнего конца шлицов хвостовика, причем верхний вентиляционный канал пересекает указанный выпускной вентиляционный канал и направляет воздух для ускорения пробы из указанного выпускного вентиляционного канала в расточку для отбора проб указанного долота, при этом указанная буровая головка имеет по меньшей мере один сквозной нижний вентиляционный канал, который пересекает указанный выпускной вентиляционный канал, причем указанный нижний вентиляционный канал имеет нижний конец, направляющий воздух к передней поверхности долота через выпуск в стенке буровой головки в непосредственной близости от ее калибрующего венца, сообщающийся с каналом, проходящим от указанного выпуска до указанной передней поверхности.
Краткое описание чертежей
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых показан предпочтительный вариант настоящего изобретения.
На фиг. 1-5 показаны сечения узла долота в процессе изготовления узла бурового молотка в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 6А-6С показан альтернативный узел бурового молотка в соответствии с настоящим изобретением;
- 3 007831 на фиг. 7 А и 7В показаны соответственно сечение и вид с торца альтернативного долота в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 7С и 7Ό показаны соответственно сечение и вид с торца другого альтернативного долота в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 8 показано сечение альтернативного узла бурового молотка в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения
На фиг. 1-5 (и в окончательном виде на фиг. 5) показан приводной переходник патрона 10, имеющий шлицы 11 и расточенный участок 12. В патроне 10 установлено с возможностью возвратнопоступательного движения буровое долото 13, имеющее хвостовик 14 и буровую головку 15. Буровая головка 15 имеет переднюю поверхность 16 долота, ограниченную рядом установочных участков 17 калибрующего венца, каждый из которых имеет твердосплавную режущую пластину 20 в виде кнопки, причем твердосплавные режущие пластины 20 в виде кнопки образуют калибрующий венец. Два прохода 21 для отбора проб открыты на передней поверхности 16 долота и сходятся вместе в осевой расточке 22 для отбора проб, проходящей насквозь через буровое долото и позволяющей отобранной пробе проходить в конечном счете во внутренний ствол бурильной колонны с двойной стенкой, на которой смонтирован молоток (не показана).
Хвостовик 14 имеет продольные шлицы 23, отфрезерованные на его поверхности и идущие в направлении места 24 изменения сечения, переходящего в буровую головку 15. Шлицы 23 хвостовика взаимодействуют со шлицами 11 патрона для обеспечения вращения долота 13, а также позволяют молотку создавать возвратно-поступательное движение долота в патроне 10. Соответствующие шлицы 23, 11 имеют пропорции, позволяющие выпускному воздуху двигателя молотка проходить в нижней части (у основания, дна) шлицов.
Шлицы 23 хвостовика на их концах имеют поворот наружу за счет полученной токарной обработкой или фрезеровкой канавки 25 в месте 24 изменения сечения. Втулка 26 надета поверх шлицов 23 хвостовика и идет к буровой головке 15. Втулка 26 имеет коническую расточку 27 на участке, перекрывающем канавку 25, причем канавка 25, коническая расточка 27 и заплечики буровой головки 15 совместно образуют кольцевой воздушный коллектор 30 главным образом прямоугольного сечения.
Канал 31 образован на наружной стороне буровой головки и, начинаясь от промежутков между соответствующими кнопками 20 в калибрующем венце, идет от передней поверхности 16 долота до участка 32 буровой головки, имеющего максимальный диаметр.
Вентиляционный канал 33 просверлен от внутреннего конца каждого канала 31 под углом к оси долота до пересечения с воздушным коллектором 30. Вентиляционный канал продолжается с противоположной стороны воздушного коллектора до пересечения с расточкой 22 для отбора проб, так что выпускной воздух может проходить как в канал для отбора проб, так и в расточку для отбора проб, а угол к оси долота гарантирует, что воздух, входящий в расточку для отбора проб, направляется к бурильной колонне.
Наружная поверхность втулки 26 имеет скользящую посадку в расточном участке 12 патрона 10 и образует вместе с ним золотниковый клапан для канала 34 через стенку патрона, идущего под углом к бурильной колонне. Канал 34 открыт для выпускного воздуха при максимальном удлинении долота и позволяет выпускному воздуху омывать ствол скважины вокруг бурильной колонны.
Участок 32 буровой головки максимального диаметра снабжен поперечными сверлеными отверстиями 35, пересекающими вентиляционные каналы 33 и выходящими из буровой головки в камерах 36. Воздух, проходящий из вентиляционного канала 33 в камеры 36, образует воздушное уплотнение в стволе скважины, не позволяющее материалу проходить из ствола скважины к передней поверхности 16 долота, за счет чего снижается загрязнение пробы пластами над передней поверхностью.
В варианте, показанном на фиг. 6А-6С, для обозначения элементов, аналогичных показанным на фиг. 1-5, использованы одинаковые позиционные обозначения. В этом варианте предусмотрен приводной переходник или патрон 10, имеющий шлицы 11 и поддерживающий расточенный участок 12. В патроне 10 установлено с возможностью возвратно-поступательного движения буровое долото 13, имеющее хвостовик 14 и буровую головку 15. Буровая головка 15 имеет переднюю поверхность 16 долота, ограниченную рядом установочных участков 17 калибрующего венца, каждый из которых имеет твердосплавную режущую пластину 20 в виде кнопки, причем твердосплавные режущие пластины 20 в виде кнопки образуют калибрующий венец. Два прохода 21 для отбора проб открыты на передней поверхности 16 долота и сходятся вместе в осевой расточке 22 для отбора проб, проходящей насквозь через буровое долото и позволяющей отобранной пробе проходить в конечном счете во внутренний ствол бурильной колонны с двойной стенкой, на которой смонтирован молоток (не показана).
Хвостовик 14 имеет продольные шлицы 23, отфрезерованные на его поверхности и идущие в направлении буровой головки 15. Шлицы 23 хвостовика взаимодействуют со шлицами 11 патрона для обеспечения вращения долота 13, а также позволяют молотку создавать возвратно-поступательное движение долота в патроне 10. Соответствующие шлицы 23, 11 имеют пропорции, позволяющие выпускному воздуху двигателя молотка проходить в нижней части (у основания, дна) шлицов.
- 4 007831
Вместо полученной при помощи механической обработки непрерывной кольцевой канавки, которую необходимо закрывать при помощи отдельной втулки, чтобы образовать коллектор, шлицы 23 идут только до заплечика 39 долота, причем заплечик 39 повернут вниз относительно диаметра собственно буровой головки и образует участок уплотнения, предназначение которого будет ясно из дальнейшего обсуждения. Сверленые отверстия 37 идут от концов фрезерованных шлицов до пересечения с флюидальным каналом 33, идущим от расточки 22 для отбора проб до канала 31, и, следовательно, до передней поверхности 16 долота.
Участок уплотнения, образованный заплечиком 39 долота, является гомогенным с долотом 14, причем перенос потока флюида осуществляется за счет пересечения отверстий 37 с флюидальным каналом 33. Уплотнение 32 ствола скважины образовано за счет фрезерования кольцевых камер 36, образующих множество кольцевых канавок, индивидуальных или прорезанных по спирали с образованием непрерывной спиральной канавки, в результате чего создается эффект лабиринта с множеством камер 36, запитываемых при помощи множества поперечных отверстий 35, пересекающих вентиляционный канал 33.
Флюидальный канал 33 может изменять диаметр в точке 38 для того, чтобы обеспечивать изменение баланса потока воздуха и флюида между верхним и нижним концами, причем это изменение может быть обеспечено также за счет введения пробок, сплошных или имеющих сквозное отверстие, и которые действуют как штуцер. Это позволяет производить точную подстройку воздушного потока в соответствии со специфическими условиями на поверхности земли.
Патрон 10 выполнен с возможностью прохождения (надевания) поверх заплечика 39 долота, когда долото вставляют в патрон. Патрон 10 снабжен выпускными отверстиями 40, которые направляют воздух в ствол скважины, когда долото находится в своем выдвинутом положении, чтобы снизить загрязнение у передней поверхности долота за счет материала, падающего вниз в ствол скважины.
В вариантах настоящего изобретения, показанных на фиг. 7Ά-7Ό, которые имеют важное значение в некоторых областях техники бурения, например, при отборе проб без загрязнения окружающей среды или при бурении в зонах, чувствительных к загрязнению окружающей среды, когда на поверхности земли недопустимы любые остатки от процесса бурения и/или когда требуется минимальное нарушение земной поверхности, долото изготавливают так, чтобы не позволить сжатому воздуху проходить непосредственно к передней поверхности долота, причем этот воздух направляют через флюидальный канал 33 в расточку 22 для отбора проб, в результате чего создается зона низкого или отрицательного давления в проходе (проходах) 21 для отбора проб, которая втягивает воздушный поток вниз в ствол скважины с поверхности земли, или куда поступает выпускной воздух от заплечика 39 долота, как уже было упомянуто здесь выше. В этом случае уплотнение 32 ствола скважины может не потребоваться.
На фиг. 7А и 7В показано, что поток флюида из канала 33 полностью направляется в расточку 22 для отбора проб за счет использования твердосплавной режущей пластины 20 в качестве заглушки. За счет этого обеспечивается гибкость процесса изготовления, так как возникает возможность сверления каналов, которые пересекают нижний конец канала 33, из канала 31 или от передней поверхности 16 долота, за счет чего обеспечивается наиболее эффективное направление промывочной жидкости.
На фиг. 7С и 7Ό показано, что вентиляционный канал 33 не идет от передней поверхности долота у калибрующего венца, а вместо этого вентиляционный канал 33 просверлен от конца трубы для отбора проб долота до пересечения со сверлеными отверстиями 37.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, показанным на фиг. 8, в котором флюидальные каналы 33 пересекают расточку 22 для отбора проб, преимущественно используют обычную известную систему с кольцевой втулкой.
Устройство в соответствии с описанными здесь выше вариантами является простым по конструкции, но обеспечивает эффективное управление воздушным потоком и эффективный отбор проб. Направление части выпускного воздуха в расточку для отбора проб позволяет снижать воздушное давление и уменьшать объем воздуха у передней поверхности, что позволяет уменьшать эрозию ствола скважины. Снижение воздушного давления у передней поверхности также уменьшает противодавление, в результате чего повышается эффективность (КПД) пневматического двигателя, так как эффективность пневматического двигателя возрастает при увеличении разности давления подводимого воздуха и выпускного противодавления.
Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят за рамки формулы изобретения.
Claims (15)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Скважинный бурильный молоток, который содержит приводной переходник или патрон, установленный на корпусе молотка; и буровое долото обратной циркуляции, имеющее хвостовик, установленный на шлицах относительно указанного приводного переходника или патрона, и буровую головку, которая может выдвигаться ниже указанного патрона, причем воздух пневматического двигателя выпускается у основания шлицов,- 5 007831 при этом в хвостовике предусмотрена кольцевая канавка в непосредственной близости от буровой головки, которая идет до пересечения с нижним концом шлицов хвостовика, причем втулка прикреплена к хвостовику поверх нижнего конца шлицов хвостовика и закрывает сверху указанную канавку с образованием коллектора для выпускаемого воздуха, выходящего через указанные шлицы, верхний вентиляционный канал, направляющий воздух для ускорения пробы из коллектора в расточку для отбора проб долота, причем буровая головка имеет по меньшей мере один сквозной нижний вентиляционный канал, который пересекает указанный коллектор, при этом указанный канал имеет нижний конец, направляющий воздух к передней поверхности долота через выпуск в стенке буровой головки, в непосредственной близости от ее калибрующего венца, сообщающийся с каналом, проходящим от указанного выпуска до указанной передней поверхности.
- 2. Скважинный бурильный молоток по п.1, в котором шлицы отфрезерованы в хвостовике, причем фреза при образовании шлица движется в направлении буровой головки и останавливается, не доходя до буровой головки, чтобы избежать удаления материала буровой головки.
- 3. Скважинный бурильный молоток по п.1, в котором канавка образована при помощи фрезерования или токарной обработки, причем канавка обеспечивает постепенное изменение сечения между шлицевым участком хвостовика и буровой головкой, чтобы избежать концентрации напряжений.
- 4. Скважинный бурильный молоток по п.1, в котором втулка имеет секцию, которая параллельна нижней поверхности канавки, за счет чего коллектор имеет прямоугольное поперечное сечение.
- 5. Скважинный бурильный молоток по п.1, в котором втулка выполнена с возможностью циклического открывания отверстия на боковой стенке патрона, чтобы позволить выпускаемому воздуху выходить к наружной стороне бурильной колонны для очистки мелочи со ствола скважины.
- 6. Скважинный бурильный молоток по п.1, в котором по меньшей мере один нижний вентиляционный канал, который образован между расточкой для отбора проб и стенкой буровой головки в непосредственной близости от калибрующего венца, содержит один вентиляционный канал для каждой твердосплавной режущей пластины в калибрующем венце, причем материал буровой головки удален между участками, поддерживающими твердосплавные режущие пластины калибрующего венца, с образованием канавок, позволяющих продувочному воздуху проходить к передней поверхности долота и увлекать пробу для ее отбора.
- 7. Скважинный бурильный молоток по п.1, в котором нижний вентиляционный канал образован за счет прямолинейного сверления под углом к оси бурового долота, с боковой поверхности буровой головки, расположенной в непосредственной близости от калибрующего венца, причем вентиляционный канал идет до расточки для отбора проб над буровой головкой, за счет чего единственная операция сверления позволяет получить как нижний вентиляционный канал, так и верхний вентиляционный канал.
- 8. Скважинный бурильный молоток, который содержит приводной переходник или патрон, установленный на корпусе бурового молотка; и буровое долото обратной циркуляции, имеющее хвостовик, установленный на шлицах относительно приводного переходника или патрона, и буровую головку, которая может выдвигаться ниже патрона, причем воздух пневматического двигателя выпускается у основания шлицов, множество верхних вентиляционных каналов, каждый из которых имеет отверстие у шлицов в области буровой головки и имеет наклон относительно оси долота, в направлении удаления от буровой головки, причем вентиляционные каналы направляют воздух для ускорения пробы из указанных отверстий в расточку для отбора проб долота.
- 9. Скважинный бурильный молоток по п.8, в котором полученный из шлицов выпускаемый воздух направляется также через буровую головку при помощи по меньшей мере одного сквозного нижнего вентиляционного канала, который пересекает шлицы.
- 10. Скважинный бурильный молоток по п.9, в котором по меньшей мере один нижний вентиляционный канал имеет нижний конец, направляющий воздух к передней поверхности долота через выпуск в стенке буровой головки в непосредственной близости от ее калибрующего венца, который сообщается с каналом, проходящим от выпуска до передней поверхности.
- 11. Скважинный бурильный молоток по п.10, в котором по меньшей мере один нижний вентиляционный канал образован как продолжение при сверлении каждого из верхних вентиляционных каналов.
- 12. Скважинный бурильный молоток по п.11, в котором каждый верхний вентиляционный канал и соответствующий нижний вентиляционный канал образованы совместно за счет сверления от калибрующего венца в местоположении режущей пластины в виде кнопки, через буровую головку и в хвостовик, до пересечения с расточкой для отбора проб.
- 13. Скважинный бурильный молоток по п.8, в котором каждый верхний вентиляционный канал образован за счет сверления отверстия из положения калибрующего венца в местоположении твердосплавной режущей пластины в виде кнопки, через буровую головку и в хвостовик, до пересечения с расточкой для отбора проб, причем указанное сверленое отверстие имеет расточку на своем нижнем конце, образующую держатель для установки твердосплавной режущей пластины в виде кнопки.
- 14. Скважинный бурильный молоток по одному из пп.1 или 8, в котором предусмотрено динамическое воздушное уплотнение ствола скважины.- 6 007831
- 15. Скважинный бурильный молоток, который содержит приводной переходник или патрон, установленный на корпусе бурового молотка; и буровое долото обратной циркуляции, имеющее хвостовик, установленный на шлицах относительно приводного переходника или патрона, и буровую головку, которая может выдвигаться ниже патрона, причем воздух пневматического двигателя выпускается у основания шлицов, выпускной вентиляционный канал, образованный в хвостовике в непосредственной близости от буровой головки и приспособленный для приема воздуха, выпущенного у нижнего конца шлицов хвостовика, верхний вентиляционный канал, который пересекает выпускной вентиляционный канал и направляет воздух для ускорения пробы из выпускного вентиляционного канала в расточку для отбора проб долота, причем буровая головка имеет по меньшей мере один сквозной нижний вентиляционный канал, который пересекает выпускной вентиляционный канал, при этом нижний вентиляционный канал имеет нижний конец, направляющий воздух к передней поверхности долота через выпуск в стенке буровой головки в непосредственной близости от ее калибрующего венца, сообщающийся с каналом, проходящим от выпуска до передней поверхности.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2003903831A AU2003903831A0 (en) | 2003-07-24 | 2003-07-24 | Downhole hammer drill |
| PCT/AU2004/000998 WO2005010317A1 (en) | 2003-07-24 | 2004-07-26 | Downhole hammer drill |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200600304A1 EA200600304A1 (ru) | 2006-08-25 |
| EA007831B1 true EA007831B1 (ru) | 2007-02-27 |
Family
ID=31983462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200600304A EA007831B1 (ru) | 2003-07-24 | 2004-07-26 | Скважинный бурильный молоток (варианты) |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7581602B2 (ru) |
| EP (1) | EP1656492A4 (ru) |
| CN (1) | CN1826454B (ru) |
| AU (1) | AU2003903831A0 (ru) |
| CA (1) | CA2533430C (ru) |
| EA (1) | EA007831B1 (ru) |
| WO (1) | WO2005010317A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA200601581B (ru) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0407947D0 (en) * | 2004-04-07 | 2004-05-12 | Halco Drilling Internat Ltd | Improvements in or relating to rock drilling equipment |
| ZA200606939B (en) * | 2005-08-25 | 2007-11-28 | Gien Bernard L | A dril bit |
| EP2082112B1 (en) * | 2006-10-20 | 2019-12-04 | Drillroc Pneumatic Pty Ltd | Down-the-hole hammer drill |
| WO2009023930A1 (en) * | 2007-08-21 | 2009-02-26 | Andrew Stephen Gilbert | Down-hole hammer drill |
| US7740088B1 (en) | 2007-10-30 | 2010-06-22 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Ultrasonic rotary-hammer drill |
| CN101215955B (zh) * | 2008-01-09 | 2011-05-25 | 西南石油大学 | 一种正循环和反循环两用三牙轮钻头 |
| US8011455B2 (en) * | 2009-02-11 | 2011-09-06 | Atlas Copco Secoroc Llc | Down hole hammer having elevated exhaust |
| US8151885B2 (en) * | 2009-04-20 | 2012-04-10 | Halliburton Energy Services Inc. | Erosion resistant flow connector |
| US20150176341A1 (en) | 2010-01-28 | 2015-06-25 | Sunstone Technologies, Llc | Tapered Spline Connection for Drill Pipe, Casing, and Tubing |
| US20110180273A1 (en) | 2010-01-28 | 2011-07-28 | Sunstone Technologies, Llc | Tapered Spline Connection for Drill Pipe, Casing, and Tubing |
| EP2369127A1 (en) | 2010-03-09 | 2011-09-28 | Sandvik Intellectual Property AB | A rock drill bit, a drilling assembly and a method for percussive rock drilling |
| MX2013000387A (es) | 2010-07-02 | 2013-03-22 | Sunstone Technologies Llc | Cableado electrico para varilla de perforacion, revestimiento y tuberia. |
| CA2818859C (en) * | 2011-02-11 | 2016-08-09 | Top Mark Mechanical Equipment Limited | Annulus ring hole drill |
| EP2612981B1 (en) | 2012-01-09 | 2014-07-16 | Sandvik Intellectual Property AB | A drill bit for a percussive hammer, and shank and retention lug therefore |
| WO2013108127A2 (en) * | 2012-01-19 | 2013-07-25 | Sandvik Intellectual Property Ab | Hammer improvements |
| US9415496B2 (en) | 2013-11-13 | 2016-08-16 | Varel International Ind., L.P. | Double wall flow tube for percussion tool |
| US9328558B2 (en) | 2013-11-13 | 2016-05-03 | Varel International Ind., L.P. | Coating of the piston for a rotating percussion system in downhole drilling |
| US9404342B2 (en) | 2013-11-13 | 2016-08-02 | Varel International Ind., L.P. | Top mounted choke for percussion tool |
| US9562392B2 (en) | 2013-11-13 | 2017-02-07 | Varel International Ind., L.P. | Field removable choke for mounting in the piston of a rotary percussion tool |
| EP2896778B1 (en) * | 2014-01-21 | 2019-01-02 | Sandvik Intellectual Property AB | Quick release down-the-hole hammer drill bit assembly |
| JP5954605B1 (ja) * | 2015-12-14 | 2016-07-20 | 富士ゼロックス株式会社 | 診断装置、診断システムおよびプログラム |
| MX2019006837A (es) * | 2016-12-12 | 2019-08-26 | Jaime Andres Aros | Sistema de flujo de fluido presurizado para un martillo dth y martillo de circulacion normal basado en el mismo. |
| CN107701099B (zh) * | 2017-05-05 | 2019-05-28 | 山东天瑞重工有限公司 | 一种高风压潜孔锤及钻头 |
| CN108843237A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-20 | 中建铁路投资建设集团有限公司 | 一种用于长螺旋桩基成孔的单刀型螺旋潜孔锤 |
| CN109209237B (zh) * | 2018-09-19 | 2020-10-09 | 邹城兖矿泰德工贸有限公司 | 改良型钻孔器 |
| CN109252816B (zh) * | 2018-11-19 | 2023-08-15 | 吉林大学 | 边齿双束附壁射流冲击强冷式干热岩潜孔锤钻头 |
| EP3670824A1 (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-24 | Sandvik Mining and Construction Oy | Rock drill bit for percussive drilling |
| EP3670823A1 (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-24 | Sandvik Mining and Construction Oy | Down-the-hole hammer drill bit assembly |
| WO2020150776A1 (en) * | 2019-01-22 | 2020-07-30 | Norseman Investments (WA) Pty Ltd | A drill string and associated reverse circulation drilling system |
| CN112392405B (zh) * | 2020-12-28 | 2022-06-21 | 西南石油大学 | 一种反循环钻井专用钻头 |
| CN113309480B (zh) * | 2021-07-29 | 2021-10-19 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 防卡磨鞋及连续油管用钻磨铣工具 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988003220A1 (en) * | 1986-10-24 | 1988-05-05 | William Lister | A pneumatic percussion hammer |
| WO1990015220A1 (en) * | 1989-06-09 | 1990-12-13 | William Lister | Rock drilling bit |
| GB2243387A (en) * | 1990-04-26 | 1991-10-30 | D T A Pty Ltd | Transmission sleeve for a down hole hammer |
| WO1991016521A1 (en) * | 1990-04-19 | 1991-10-31 | Werner Giehl | Percussive drilling arrangement |
| WO1994024405A1 (en) * | 1993-04-08 | 1994-10-27 | Sandvik Ab | Down-hole hammer drill having reverse circulation and drill bit for the hammer drill |
| WO2001021930A1 (en) * | 1999-09-22 | 2001-03-29 | Azuko Pty Ltd | Drilling apparatus |
| AU5436201A (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-17 | Sandvik Mining And Construction Australia (Production/Supply) Pty Ltd | Down hole drilling tool |
| WO2003042492A1 (en) * | 2001-11-13 | 2003-05-22 | Sds Digger Tools Pty Ltd | An improved transmission sleeve |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4819746A (en) * | 1987-01-13 | 1989-04-11 | Minroc Technical Promotions Ltd. | Reverse circulation down-the-hole hammer drill and bit therefor |
| US5139096A (en) * | 1988-09-22 | 1992-08-18 | William Lister | Pneumatic percussion hammers |
| AUPM720194A0 (en) * | 1994-08-01 | 1994-08-25 | Sds Pacific Pte Ltd | Locking a sample tube in a downhole hammer |
| US6095261A (en) * | 1998-07-23 | 2000-08-01 | Baker Hughes Incorporated | Drill bit reverse circulation apparatus and method |
-
2003
- 2003-07-24 AU AU2003903831A patent/AU2003903831A0/en not_active Abandoned
-
2004
- 2004-07-26 WO PCT/AU2004/000998 patent/WO2005010317A1/en active Application Filing
- 2004-07-26 CN CN2004800210305A patent/CN1826454B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2004-07-26 EA EA200600304A patent/EA007831B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2004-07-26 EP EP04737617A patent/EP1656492A4/en not_active Withdrawn
- 2004-07-26 CA CA2533430A patent/CA2533430C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-07-26 US US10/565,640 patent/US7581602B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-02-23 ZA ZA200601581A patent/ZA200601581B/en unknown
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988003220A1 (en) * | 1986-10-24 | 1988-05-05 | William Lister | A pneumatic percussion hammer |
| WO1990015220A1 (en) * | 1989-06-09 | 1990-12-13 | William Lister | Rock drilling bit |
| WO1991016521A1 (en) * | 1990-04-19 | 1991-10-31 | Werner Giehl | Percussive drilling arrangement |
| GB2243387A (en) * | 1990-04-26 | 1991-10-30 | D T A Pty Ltd | Transmission sleeve for a down hole hammer |
| WO1994024405A1 (en) * | 1993-04-08 | 1994-10-27 | Sandvik Ab | Down-hole hammer drill having reverse circulation and drill bit for the hammer drill |
| WO2001021930A1 (en) * | 1999-09-22 | 2001-03-29 | Azuko Pty Ltd | Drilling apparatus |
| AU5436201A (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-17 | Sandvik Mining And Construction Australia (Production/Supply) Pty Ltd | Down hole drilling tool |
| WO2003042492A1 (en) * | 2001-11-13 | 2003-05-22 | Sds Digger Tools Pty Ltd | An improved transmission sleeve |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200600304A1 (ru) | 2006-08-25 |
| EP1656492A1 (en) | 2006-05-17 |
| CN1826454A (zh) | 2006-08-30 |
| AU2003903831A0 (en) | 2003-08-07 |
| ZA200601581B (en) | 2007-09-26 |
| US7581602B2 (en) | 2009-09-01 |
| US20070007045A1 (en) | 2007-01-11 |
| CA2533430A1 (en) | 2005-02-03 |
| CA2533430C (en) | 2014-07-15 |
| WO2005010317A1 (en) | 2005-02-03 |
| EP1656492A4 (en) | 2006-09-20 |
| CN1826454B (zh) | 2010-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA007831B1 (ru) | Скважинный бурильный молоток (варианты) | |
| CA2388762C (en) | Drilling apparatus | |
| US10280690B2 (en) | Drill head | |
| US5025875A (en) | Rock bit for a down-the-hole drill | |
| US6527065B1 (en) | Superabrasive cutting elements for rotary drag bits configured for scooping a formation | |
| AU2002333000B2 (en) | An improved transmission sleeve | |
| CA1081685A (en) | Nutating drill bit | |
| CA2641204C (en) | Earth boring bit | |
| MXPA02007712A (es) | Taladro perforador metido dentro de un pozo percutor y piston para el mismo. | |
| US20100044111A1 (en) | Percussion Drilling Assembly Having Erosion Retarding Casing | |
| US6021856A (en) | Bit retention system | |
| RU2747633C2 (ru) | Долговечное долото для бурения взрывных скважин в твердой породе (варианты) | |
| US4163478A (en) | Self aligning impact rock drilling tool | |
| US6298929B1 (en) | Bi-center bit assembly | |
| AU2004259781B2 (en) | Downhole hammer drill | |
| DK169043B1 (da) | Jordbor | |
| US11174684B2 (en) | Flushing system in drill bits | |
| WO2018112540A1 (en) | Drill bit and drill head assembly | |
| AU763940B2 (en) | Drilling apparatus | |
| RU2067148C1 (ru) | Кольцевой пневмоударник | |
| SU1046466A1 (ru) | Буровое шарошечное долото | |
| US7168509B2 (en) | Percussive reamer and method of use thereof | |
| JPH07317480A (ja) | ロータリーパーカッションドリル用コアビット |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Registration of transfer of a eurasian patent by assignment | ||
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY KZ RU |