RU15490U1

RU15490U1 - HYDRAULIC DRILL BIT

Info

Publication number: RU15490U1
Application number: RU99127269/20U
Authority: RU
Inventors: И.С. Калишин; Г.К. Ешимов; А.В. Торгашов
Original assignee: Инженерно-экономический внедренческий центр ОАО "Сургутнефтегаз"
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2000-10-20

Abstract

Гидромониторный насадок бурового долота, содержащий удлиненный цилиндрический металлический корпус с наружной резьбой и с центральным каналом переменного сечения с расширенным входом и с равномерной шероховатостью поверхности стенок, отличающийся тем, что он снабжен упругоэластичной манжетой, размещенной в полости центрального канала корпуса, нижняя часть которого выполнена изогнутой относительно продольной оси на острый угол, и имеющей защитный козырек и удерживающий выступ, ограничивающие соответственно сверху и снизу прямой участок полости, при этом манжета выполнена с кольцевой выемкой, взаимодействующей с удерживающим выступом.A hydraulic drill bit nozzle containing an elongated cylindrical metal body with an external thread and with a central channel of variable cross section with an enlarged inlet and with a uniform surface roughness of the walls, characterized in that it is equipped with an elastic cuff placed in the cavity of the central channel of the body, the lower part of which is made curved relative to the longitudinal axis by an acute angle, and having a protective visor and a retaining protrusion, limiting, respectively, from above and below Stock cavity, wherein the sleeve is formed with an annular recess interacting with a retaining lip.

Description

(21) 99127269/20 (54)(57)(21) 99127269/20 (54) (57)

Гидромониторный насадок бурового долота, содержащий удлиненный цилиндрический металлический корнус с наружной резьбой и с центральным каналом переменного сечения с расширенным входом и с равномерной шероховатостью поверхности стенок, отличаюш;ийся тем, что он снабжен упругоэластичной манжетой, размещенной в полости центрального канала корпуса, нижняя часть которого выполнена изогнутой относительно продольной оси на острый угол, и имеющей защитный козырек и удерживающий выступ, ограничивающие соответственно сверху и снизу прямой участок полости, при этом манжета выполнена с кольцевой выемкой, взаимодействующей с удерживающим выступом. Ведущий государственный патентный эксперт отдела формальной экспертизы Форма JVs 01 а /V /t3 / Е.В. Липовенко 240 33 55 ГИДРОМОНИТОРНЫЙ НАСАДОК БУРОВОГО ДОЛОТАA hydraulic drill bit nozzle containing an elongated cylindrical metal corne with an external thread and with a central channel of variable cross section with an enlarged inlet and with a uniform roughness of the wall surface is distinguished by the fact that it is equipped with an elastic-elastic cuff located in the cavity of the central channel of the body, the lower part of which made curved relative to the longitudinal axis by an acute angle, and having a protective visor and a holding protrusion, limiting, respectively, from above and below astok cavity, while the cuff is made with an annular recess interacting with the retaining protrusion. Leading State Patent Expert of the Formal Examination Department Form JVs 01 а / V / t3 / Е.В. Lipovenko 240 33 55 HYDRAULIC MONITORING DRILL BIT

Полезная модель относится к области горного дела, а именно к породоразрушающему инструменту для бурения скважин.The utility model relates to the field of mining, namely to a rock cutting tool for drilling wells.

Известны гидромониторные насадки для буровых долот, содержащие цилиндрические металлические корпуса с центральным каналом переменного сечения и наружной резьбой и уплотнительные кольца из упругоэластичного материала (Палий П.А.,Корнеев К.Е.Буровые долота,Справочник.М.,Недра,1966,с.35.).Known hydraulic nozzles for drill bits containing cylindrical metal housings with a central channel of variable cross-section and external thread and o-rings of elastic material (Paliy P.A., Korneev K.E., Drill bits, Handbook. M., Nedra, 1966, p. .35.).

Недостатками известных устройств являются удаленность их выходных торцов от забоя скважины при размещении их между лапами шарошечных долот и невозможность ориентирования гидромониторных струй в плоскости забоя и относительно шарошек, вследствие чего снижается эффективность их воздействия на разрушаемую долотом породу.The disadvantages of the known devices are the remoteness of their output ends from the bottom of the well when placing them between the legs of the cone bits and the inability to orient the jet jets in the plane of the bottom and relative to the cones, which reduces the effectiveness of their impact on the rock destroyed by the bit.

Известен также гидромониторный насадок бурового долота, содержащий удлиненный цилиндрический металлический корпус с наружной резьбой и с центральным каналом переменного сечения с расширенным входом и с равномерной шероховатостью поверхности стенок (Патент СССР N 2001230, МКИ Е21В 10/18,опубл. 15.10.93г.-прототип).Also known is a hydraulic nozzle of a drill bit containing an elongated cylindrical metal body with an external thread and with a central channel of variable cross section with an enlarged inlet and with a uniform surface roughness of the walls (USSR Patent N 2001230, MKI E21B 10/18, publ. 15.10.93 prototype )

Недостатками известного устройства, выбранного нами в качестве прототипа по большинству совпадающих признаков, являются: трудность изготовления насадка с равномерной шероховатостью поверхности центрального канала, невозможность максимально приблизить выходной торец насадка к забою скважиныThe disadvantages of the known device that we have chosen as a prototype for most of the matching features are: the difficulty of manufacturing the nozzle with a uniform roughness of the surface of the central channel, the inability to bring the output end of the nozzle as close as possible to the bottom of the well

МКИ 5: Е21В 10/18 MKI 5: Е21В 10/18

и сориентировать гидромониторную струю относительно плоскости забоя и шаро- шек долота, и трудность создания стабильной струи бурового раствора вследствие резонирующего воздействия колеблющегося корпуса на боковую поверхность струи, из-за чего снижается ее гидромониторная активность.and to orient the jet of the jet relative to the plane of the face and the bit of the bit, and the difficulty of creating a stable jet of drilling fluid due to the resonant effect of the vibrating body on the side surface of the stream, which reduces its hydromonitor activity.

Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение эффективности работы гидромониторного насадка.The problem solved by the utility model is to increase the efficiency of the hydraulic nozzle.

Техническая суи4ность полезной модели заключается в том, чтоThe technical utility of the utility model is that

известный гидромониторный насадок бурового долота, содержащий удлиненный цилиндрический металлический корпус с наружной резьбой и с центральным каналом переменного сечения с расширенным входом и с равномерной шероховатостью поверхности стенок, снабжен упругоэластичной манжетой, размещенной в по.лости центрального канала корпуса, нижняя часть которого выполнена сушенной и изогнутой относительно продольной оси на острый угол, и имеющей защитный | йзыре { и удерживающий выступ, ограничивающие соответственно сверху и снизу прямой участок полости, при этом манжета выполнена с кольцевой выемкой на наружной поверхности, взаимодействующей с удерживающим выступом.A well-known hydraulic drill bit nozzle containing an elongated cylindrical metal body with an external thread and with a central channel of variable cross section with an enlarged inlet and with a uniform surface roughness of the walls, is equipped with an elastic-elastic cuff located in a cavity of the central channel of the body, the lower part of which is made dried and curved relative to the longitudinal axis at an acute angle, and having a protective | yzir {and the holding protrusion, bounding, respectively, above and below the straight portion of the cavity, while the cuff is made with an annular recess on the outer surface interacting with the holding protrusion.

Сн-аОжение насадка упругоэластичной манжетой, размещенной в полости центрального канала корпуса, имеющей защитный козырек и удерживающий выступ, причем манжета выполнена с кольцевой выемкой на наружной поверхности, взаимодействующей с удерживающим выступом, обеспечивает надежное соединение упругоэластичной манжеты с металлическим корпусом и безусловное ггшение посторонних вибрационных усилий со стороны корпуса, отрицательно воздействующих на гидромониторные способности сформированной в насадке струи бурового раствора.SN-aOzzhie nozzle with an elastic cuff placed in the cavity of the central channel of the housing having a protective visor and a retaining protrusion, the cuff being made with an annular recess on the outer surface interacting with the retaining protrusion, provides a reliable connection of the elastic cuff with the metal body and unconditional extinction of vibrational forces from the side of the casing, adversely affecting the hydromonitor ability of the mud stream formed in the nozzle.

Выполнение нижней части корпуса суженной и изогнутой относительно продольной оси на острый угол обеспечивает увеличение гасящих посторонние колебания упругоэластичных свойств покрытия и ориентирование сформиропанной им струи в нужном направлении.The execution of the lower part of the body narrowed and curved relative to the longitudinal axis by an acute angle provides an increase in damping extraneous vibrations of the elasto-elastic properties of the coating and orientation of the jet formed by it in the desired direction.

На прилагаемой фигуре чертежа изображен продольный разрез предлагаемого устройства.The accompanying figure of the drawing shows a longitudinal section of the proposed device.

и .and.

Устройство состоит из металлического корпуса i в виде кольцевого цилиндра с центральным промывочным каналом 2 с расширенным входным участком 3 и суженным и изогнутым относительно продольной оси под острым углом выходным участком 4 с наклонным торцом 5 и расточенной полостью 6, цилиндрическая часть которой ограничена сверху защитным козырьком 1, а снизу - удерживающим выступом 8, и наружной присоединительной резьбой 9.The device consists of a metal casing i in the form of an annular cylinder with a central flushing channel 2 with an expanded inlet section 3 and an outlet section 4 narrowed and bent relative to the longitudinal axis at an acute angle with an inclined end 5 and a bored cavity 6, the cylindrical part of which is bounded above by a protective peak 1 and from the bottom with a retaining protrusion 8 and an external connecting thread 9.

В полости 6 размещена манжета 10 из упругоэластичного материала, например, резины, выполненная с кольцевой выемкой на наружной поверхности, ответной удер1киваю1цему выступу 8,In the cavity 6 there is a cuff 10 made of an elastic material, for example rubber, made with an annular recess on the outer surface, which responds by retaining the protrusion 8,

редлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Гидромониторные насадки монтируются между лапами буровых долот в специальных гнездах при помощи резьбы 9. При этом при этом между корпусами долота и насадков размещают уплотнительные кольца, предотвращающие размыв резьбы 9 и герметизирующие пространство между корпусом долота и корпусом 1 насадка. Наклонные торцы 5 ориентируют таким образом, чтобы гидромониторные струи ыли направлены в строго определенные участки забоя, например, на участки, расположенные непосредственно перед зубцами щарошек.Hydromonitor nozzles are mounted between the paws of the drill bits in special sockets using thread 9. At the same time, sealing rings are placed between the bit and nozzle bodies to prevent erosion of the threads 9 and seal the space between the bit body and the nozzle body 1. The inclined ends 5 are oriented in such a way that the jet jets are directed to strictly defined sections of the face, for example, to areas located directly in front of the cone teeth.

В процессе бурения промывочная жидкость, проходя через центральный канал насадка, сжимается и приобретает увеличенную скорость движения, вследствие чего при встрече созданной в насадке струи промывочной жидкости с неподвижной преградой - забоем скважины на поверхности последнего создаются значительные механические усилия (так называемый гидромониторный эффект), способные ослабить прочность материала преграды, а в большинстве случаев и разрушить ее. Посторонние колебания бурового инструмента и шероховатость центрального канала насадка отрицательно влияют на гидромониторные способности струи промывочной жидкости, отрывая частицы жидкости от нее и снижая таким образом плотность струи и ее скоростные характеристики, что приводит к неэффективности работы гидромониторного бурового долота. С другой стороны снижение коэдациента трения между струей и.насадком приводит к росту гидромониторной активности струи. Например, добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ)During drilling, the flushing fluid, passing through the central channel of the nozzle, is compressed and acquires an increased speed of movement, as a result of which, when the jet of flushing fluid created in the nozzle encounters a fixed barrier - the bottom of the well creates significant mechanical forces (the so-called hydromonitor effect), capable of weaken the strength of the barrier material, and in most cases, destroy it. Extraneous vibrations of the drilling tool and the roughness of the central channel of the nozzle adversely affect the hydromonitor ability of the jet of flushing fluid, tearing off fluid particles from it and thus reducing the density of the jet and its speed characteristics, which leads to inefficiency of the hydraulic drill bit. On the other hand, a decrease in the friction co-coefficient between the jet and nozzle leads to an increase in the hydromonitor activity of the jet. For example, surfactant additives

3,3

в промивочную жидкость приводят к росту механической скорости бурения не тольза счет физико-химических эффектов (эффект Ребиндсра и т.п.), но и благодаря уменьшению коэффициента трения между струей жидкости и поверхностью канала насадка. Уменьшение величины этого коэффициента может быть достигнуто уменьшением шероховатости поверхности канала насадка путем механической обработки (полирование, хонингование и т.д.), а также путем использования специаяьних покрытий с низким коэффициентом трения (стеклование, хромирование и т,д.). В рассматриваемом устройстве нами предлагается обрезинивание поверхности канала насад1га, то есть покрытие широко распространенным упругоэластичным материалом - резиной. При этом геометрическая конфигурация насадка позволяет получить несколько положительных качеств: а)снижение коэффициента трения; б)возможность поражения забоя на любом заранее определенном участке; в)возможность очистки породоразрушающих элементов долота от частиц горной породы; г)приближение выходного торца насадка к забою.into the flushing fluid lead to an increase in the mechanical drilling speed not only due to physicochemical effects (the Rebinds effect, etc.), but also due to a decrease in the friction coefficient between the fluid stream and the nozzle channel surface. A decrease in the value of this coefficient can be achieved by reducing the roughness of the surface of the nozzle channel by machining (polishing, honing, etc.), as well as by using special coatings with a low coefficient of friction (glass transition, chromium plating, etc.). In the device under consideration, we propose rubberizing the surface of the channel nadag, that is, a coating with a widespread elasto-elastic material - rubber. Moreover, the geometric configuration of the nozzle allows you to get several positive qualities: a) a decrease in the coefficient of friction; b) the possibility of defeating the face in any predefined area; c) the ability to clean rock-cutting elements of the bit from rock particles; d) the approach of the output end of the nozzle to the bottom.

Снижение коэффициента трения между струей и насадком позволяет повысить гидро1 {ониторные активность струи. Возможность поражения забоя на любом заранее определенном участке позволяет обеспечить снижение прочности горной породы непосредственно перед внедрением в нее породоразрушающих элементов (зубцов, резцов и т.п.), армирующих шарошки буровых долот, что приводит к росту механической скорости бурения и увеличению проходки на долото. Очистка шарошек от частиц горной породы позволяет снизить энергетические затраты на разрушение единицы объема горной породы, что также приводит к росту механической скорости бурения. Приближение выходного торца насадка к забою увеличивает глубину проникновения струи в горную породу.A decrease in the coefficient of friction between the jet and the nozzle can increase the hydro1 {onitor activity of the jet. The possibility of hitting the face in any predetermined area allows to reduce the strength of the rock immediately before the introduction of rock cutting elements (teeth, cutters, etc.) reinforcing the cutters of the drill bits, which leads to an increase in the mechanical drilling speed and an increase in penetration on the bit. Purification of rock cutters from rock particles allows to reduce energy costs for the destruction of a unit volume of rock, which also leads to an increase in the mechanical drilling speed. The approach of the outlet end face of the nozzle to the bottom increases the depth of penetration of the jet into the rock.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ИЛИ ИНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬTECHNICAL-ECONOMIC OR OTHER EFFICIENCY

Повышение эффективности работы буровых долот благодаря снижению влияния на гидромониторную струю посторонних усилий, в том числе со стороны различного вида вибраций, воздействующих посредством сил трения между струей и стенками канала насадка, а также благодаря ориентированию гидромониторного воздействия струй на забой, что выражается в росте механической скорости бурения и увеличении проходки на долото.Improving the performance of drill bits due to a decrease in the influence of extraneous forces on the jet stream, including from the different types of vibrations acting through the friction forces between the stream and the nozzle channel walls, and also due to the orientation of the jet stream impact on the bottom, which is reflected in an increase in mechanical speed drilling and increasing penetration on the bit.

Claims

A hydraulic drill bit nozzle containing an elongated cylindrical metal body with an external thread and with a central channel of variable cross section with an enlarged inlet and with a uniform surface roughness of the walls, characterized in that it is equipped with an elastic cuff placed in the cavity of the central channel of the body, the lower part of which is made curved relative to the longitudinal axis by an acute angle, and having a protective visor and a retaining protrusion, limiting, respectively, from above and below Stock cavity, wherein the sleeve is formed with an annular recess interacting with a retaining lip.