RU1806256C - Device for slurry protecting and greasing of cone drill bit - Google Patents
Device for slurry protecting and greasing of cone drill bitInfo
- Publication number
- RU1806256C RU1806256C SU914901424A SU4901424A RU1806256C RU 1806256 C RU1806256 C RU 1806256C SU 914901424 A SU914901424 A SU 914901424A SU 4901424 A SU4901424 A SU 4901424A RU 1806256 C RU1806256 C RU 1806256C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve
- spool
- radial holes
- cavity
- bit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Использование: бурение скважин на карьерах. Сущность изобретени : устройство содержит клапан в виде полого цилиндра с крышкой и золотник. Клапан выполнен со сквозными радиальными отверсти ми. Сплошна перегородка раздел ет полость клапана на две части. В верхней части расположен золотник. Ограничитель его перемещени выполнен в виде стержн . Золотник установлен с возможностью перекрыти его радиальных отверстий внутренней поверхностью клапана. 1 ил.Usage: drilling wells in quarries. SUMMARY OF THE INVENTION: the device comprises a valve in the form of a hollow cylinder with a cover and a spool. The valve is made with through radial holes. A solid baffle divides the valve cavity into two parts. At the top is a spool. The limiter of its movement is made in the form of a rod. The spool is installed with the possibility of blocking its radial holes with the inner surface of the valve. 1 ill.
Description
Изобретение относитс к бурению скважин на карьерах шарошечными долотами с очисткой забо сжатым воздухом или воздушно-вод ной смесью и может быть использовано при бурении обводненных скважин.FIELD OF THE INVENTION This invention relates to drilling wells in quarries using roller cone bits, cleaning the bottom with compressed air or an air-water mixture, and can be used for drilling waterlogged wells.
Целью изобретени вл етс повышение эксплуатационных качеств устройства и увеличение его долговечности.The aim of the invention is to improve the performance of the device and increase its durability.
Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве шламозащиты и смазки опор шарошечного долота, включающем клапан в виде полого цилиндра с крышкой, соединенного с ниппелем долота, и расположенный внутри клапана золотник в виде полого подпружиненного в продольном направлении поршн , клапан выполнен со сквозными радиальными отверсти ми, расположенными в три руса, и снабжен сплошной перегородкой , раздел ющей его полость на две части, в серхней из которых расположен золотник , имеющий ограничитель его перемещени в виде стержн , закрепленного на крышке клапана, причем установлен в исходном положении с возможностью перекрыти его радиальных отверстий внутренней поверхностью клапана, а в рабочем положении - с возможностью совмещени его радиальных отверстий со средними отверсти ми клапана, сообщенными с кольцевой полостью ниппел долота.This goal is achieved in that in the device for sludge protection and lubrication of the bearings of the rolling cutter bit, comprising a valve in the form of a hollow cylinder with a cover connected to the nipple of the bit, and a spool located inside the valve in the form of a hollow piston spring-loaded in the longitudinal direction, the valve is made with through radial holes located in three stages, and is equipped with a continuous partition dividing its cavity into two parts, in the upper of which there is a spool having a limiter for its movement in the form of a rod, closed lennogo valve on the lid, which is mounted in the rest position, with its radial apertures overlap the inner surface of the valve, and in the operating position - with the possibility of its radial alignment holes with medium holes valve communicating with the annular cavity of the pin chisels.
Отличительными особенност ми изобретени вл ютс выполнение клапана со сквозными радиальными отверсти ми, расположенными в три руса и оснащение его сплошной перегородкой, раздел ющей внутреннюю полость на две части, в верхней из которых расположен золотник, имеющий ограничитель его перемещени в виде стержн , закрепленного на крышке клапана; расположение золотника в клапане так, чтобы в исходном положении его радиальные отверсти были перекрыты внутренней поверхностью клапана, а в рабочем положении - с возможностью совмещени его радиальных отверстий со средними отверсти ми клапана, сообщенными с кольцевой полостью ниппел долота.Distinctive features of the invention are the implementation of a valve with through radial holes located in three channels and equipping it with a solid partition that divides the internal cavity into two parts, in the upper of which there is a spool having a limiter for its movement in the form of a rod mounted on the lid Valve the location of the spool in the valve so that in the initial position its radial holes are overlapped by the inner surface of the valve, and in the working position with the possibility of combining its radial holes with the middle holes of the valve in communication with the annular cavity of the bit nipple.
(Л(L
СWITH
0000
оabout
OsOs
ю ел оyo o o
CJCj
В предлагаемом изобретении не золотник-распределитель , а сам клапан, его основна деталь - корпус выполнен с трем р дами радиальных отверстий и сплошной перегородкой, раздел ющей его полость на две части, в верхней из которых расположен золотник, имеющий ограничитель его перемещени в виде стержн , закрепленного на крышке клапана. Таким образом, в данном случае прин то новое конструктивное решение , использованное не только дл распределени промывочно-продувочного агента, но и дл образовани замкнутой полости измен емого обьема с целью размещени в ней наиболее ответственной детали клапана - пружины, чтобы предохранить ее от коррозионного и абразивного износа агрессивной жидкостью и песком.In the present invention, it is not the spool valve, but the valve itself, its main component - the body is made with three rows of radial holes and a solid partition dividing its cavity into two parts, in the upper of which there is a spool having a limiter of its movement in the form of a rod attached to the valve cover. Thus, in this case, a new design solution was adopted, which was used not only to distribute the flushing and blowing agent, but also to form a closed cavity with a variable volume in order to accommodate the most important valve part, the spring, in order to protect it from corrosion and abrasion wear by aggressive liquid and sand.
Расположение золотника в клапане приводит к тому, что при внезапном отключении продувки и оставлении долота в сква- жине, выше перегородки в зоне расположени пружины образуетс изолированна камера с давлением в ней сжатого воздуха или водо-масло-воздушной смеси, равным тому давлению смеси, которое предшествовало отключению продувки (обычно оно равно 4,5-5 кг/см2).The location of the spool in the valve leads to the fact that when the purge is suddenly turned off and the bit is left in the well, an isolated chamber is formed above the baffle in the spring location zone with a pressure of compressed air or water-oil-air mixture in it equal to the pressure of the mixture, which preceded by shutting down the purge (usually it is 4.5-5 kg / cm2).
В то же врем давление в кольцевой полости ниппел долота и в полост х опор шарошек сохран етс не выше (по закону статического равновеси ) величины Роп у Н, кг/м , где у - удельна масса бурового шлама или загр зненной жидкости в затрубном пространстве, кг/м ; Н - высота столба жидкости или шлама в скважине, м.At the same time, the pressure in the annular cavity of the nipple of the bit and in the cavities of the cones of the cones is maintained no higher (according to the law of static equilibrium) of the value of Pop y N, kg / m, where y is the specific mass of drill cuttings or contaminated fluid in the annulus, kg / m; N - the height of the column of fluid or sludge in the well, m
Если прин ть у 1200-1500 кг/м ,а , то Роп 0200-1500)- 0 1200-15000 кг/м2 1,2-1,5 кг/см2, т, е. в 3-4 раза меньше , чем в компенсационной камере, где расположена пружина. Следовательно, в первые минуты после отключени продувки повышенное давление из компенсационной камеры через возможные неплотности и каналы утечки будет создавать подпор в кольцевой полости ниппел и в опорах шарошек, прип тству проникновению в них загр зненной жидкости и шлама.If we take from 1200-1500 kg / m, a, then Rop 0200-1500) - 0 1200-15000 kg / m2 1.2-1.5 kg / cm2, i.e., 3-4 times less than in the compensation chamber where the spring is located. Therefore, in the first minutes after turning off the purge, increased pressure from the compensation chamber through possible leaks and leakage channels will create a block in the annular cavity of the nipples and in the bearings of the cones, due to the penetration of contaminated liquid and sludge into them.
На чертеже изображена обща принципиальна схема предлагаемого устройства дл шламозащиты и смазки опор шарошечного долита.The drawing shows a General schematic diagram of the proposed device for sludge protection and lubrication of bearings roller cone.
Оно включает клапан 1 в виде полого цилиндра с крышкой 2, соединенного с ниппелем 3 шарошечного долота, и расположенный внутри клапана 1 золотник 4 в виде полого поршн с радиальными отверсти ми 5 в верхней части. Клапан 1 выполнен соIt includes a valve 1 in the form of a hollow cylinder with a cover 2 connected to a nipple 3 of a cone bit, and a spool 4 located inside the valve 1 in the form of a hollow piston with radial holes 5 in the upper part. Valve 1 is made with
сквозными радиальными отверсти ми 6-8 и снабжен сплошной перегородкой 9, раздел ющей его полость на две части, в верхней из которых расположен золотник 4, имею- щий ограничитель его перемещени в виде стержн 10, закрепленного в крышке 2 клапана 1.through radial holes 6-8 and is equipped with a continuous partition 9, dividing its cavity into two parts, in the upper of which is located a spool 4 having a limiter for its movement in the form of a rod 10 fixed in the cover 2 of the valve 1.
В исходном положении золотник 4 прижат к стержню 10 пружиной 11, расположен- ной в замкнутой камере 12 измен емого объема при этом радиальные отверсти 5 золотника 4 перекрыты внутренней поверхностью клапана 1, а средние отверсти 7 клапана 1 перекрыты наружной поверхно- стью золотника 4.In the initial position, the spool 4 is pressed against the shaft 10 by a spring 11 located in a closed chamber 12 of variable volume, while the radial holes 5 of the spool 4 are blocked by the inner surface of the valve 1, and the middle holes 7 of the valve 1 are blocked by the outer surface of the spool 4.
Сверху ниппель 3 долота закрыт упругой прокладкой 13 с гайкой 14. Кроме того, дл подачи промывочно-продувочного агента в полости опор шарошек из кольцевой полости 15 ниппел 3 просверлены наклонные каналы 16, а в центральное отверстие долота вварен насадок 17. Дл бурени скважины долото с предлагаемым устройством шламозащиты и смазки опор соедин ют с буровым ставом станка.On top, the nipple 3 of the bit is closed by an elastic gasket 13 with the nut 14. In addition, inclined channels 16 are drilled from the annular cavity 15 of the nipple 3 to feed the flushing and purging agent into the cone of the roller cone 15, and nozzles 17 are welded into the central hole of the bit. For drilling the bit, The proposed device for sludge protection and lubrication of the bearings are connected to the drill stand of the machine.
Предлагаемое устройство шламозащиты и смазки опор работает следующим образом .The proposed device sludge protection and lubrication of the supports works as follows.
Поток промывочно-продувочного аген- та из внутренней полости буровых труб через радиальные отверсти 8 поступает во внутреннюю полость клапана 1 долота, давит на верхний торец золотника 4 и, сжима пружину 11, смещает золотник 4 вниз до тех пор, пока его радиальные отверсти 5 не совмест тс со средними отверсти ми 7 клапана 1.The flow of flushing and blowing agent from the inner cavity of the drill pipe through the radial holes 8 enters the inner cavity of the valve 1 of the bit, presses on the upper end of the spool 4 and, compressing the spring 11, shifts the spool 4 down until its radial holes 5 compatible with the middle holes 7 of the valve 1.
Все это врем за золотник 4 действует сила S, кг, где Рс-давление в пнев- мосети станка, кг/см2;All this time, the force S, kg, where Pc is the pressure in the pneumatic network of the machine, kg / cm2;
S - площадь верхнего торца золотника 4,см2 .S is the area of the upper end of the spool 4, cm2.
При совмещении отверстий 5 золотника 4 с отверсти ми 7 клапана 1 поток промы- вочно-продувочного агента устремл етс в кольцевую полость ниппел 15.When aligning the holes 5 of the valve 4 with the holes 7 of the valve 1, the flow of the flushing and purging agent flows into the annular cavity of the nipple 15.
Отсюда часть его (около 30%) по каналам 16 идет в опоры шарошек, а друга часть (70%). через отверсти 6 поступает в цент- ральный насадок 17 и далее в забой скважины .From here, part of it (about 30%) goes through channels 16 to the supports of cones, and the other part (70%). through holes 6 it enters the central nozzle 17 and then into the bottom hole.
Во все это врем золотник 4 удерживаетс в крайнем нижнем положении силой лобового сопротивлени РЛ.С.. котора рас- считываетс по выражениюDuring all this time, the spool 4 is held in its lowest position by the drag force of the radar. C. .. which is calculated by the expression
г-г Y V О М оMr. Y V O M o
РЛ.С. -g---- S,КГ,Radar.S. -g ---- S, KG,
где ,2 - коэффициент лобового сопротивлени ;where, 2 - drag coefficient;
,04 кг/м удельна масса смеси про- мывочно-продувочного агента;04 kg / m specific gravity of the washing-purging agent mixture;
м/с скорость потока промывочно- продувочного агента; m / s flow rate of washing and purging agent;
д.9,81 м/с2 - ускорение силы т жести;d.9.81 m / s2 - acceleration of gravity;
5м S - соответственно суммарна площадь поперечного сечени радиальных отверстий 7 и площадь верхнего торца золотника 4 м2, ,785 d2.5m S - respectively, the total cross-sectional area of the radial holes 7 and the area of the upper end of the spool 4 m2,, 785 d2.
Дл рассматриваемого случа ,04 м, откуда ,001256 м2.For the case in question, 04 m, from where, 001256 m2.
Если подставить числовые значени в формулу силы лобового сопротивлени , получимIf we substitute the numerical values in the formula of the drag force, we get
Рл.с. 1,2R.s. 1,2
2.04 ( 500 ): 2 9,812.04 (500): 2 9.81
х 0,001256 38,1 кг.x 0.001256 38.1 kg.
Как видно из расчета, значение силы лобового сопротивлени вполне достаточно , чтобы удержать золотник 4 в рабочем положении.As can be seen from the calculation, the value of the drag force is quite enough to keep the spool 4 in the working position.
В приведенном расчете мы не учли того, что отверсти 5 золотника 4 наход тс в зоне интенсивного движени промывочно- продувочного агента (скорость 500 м/с) и поэтому во внутренней камере 12 создаетс разр жение, способствующее увеличению активной силы, удерживающей золотник 4.In the above calculation, we did not take into account the fact that the holes 5 of the spool 4 are located in the zone of intense movement of the flushing and blowing agent (speed 500 m / s) and therefore a vacuum is created in the inner chamber 12, which contributes to an increase in the active force holding the spool 4.
В случае внезапного отключени продувки давление смеси промывочно-проду- вочного агента внутри бурового става уменьшаетс , перекрываетс ее поступление в кольцевую полость 15. Вследствие этого сжата пружина 11 переместит золот; ник 4 в крайнее верхнее положение до упора его в ограничительный стержень 10.In the event of a sudden shutdown of the purge, the pressure of the flushing and purging agent mixture inside the drill string decreases, its flow into the annular cavity 15 is blocked. As a result, the spring 11 moves the gold; nickname 4 in its highest position until it stops in the restrictive rod 10.
Теперь все пути поступлени загр зненной жидкости и шлама из затрубного пространства и забо скважины в полости опор долота, в кольцевую полость 15, а осевое отверстие.центрального насадка 17 и внутрь бурового става будут перекрыты.Now, all the pathways for the entry of contaminated fluid and sludge from the annulus and the bottom of the well in the cavity of the chisel supports, into the annular cavity 15, and the axial hole of the central nozzle 17 and into the drill stand will be blocked.
Причем самое большое давление примерно 4,5-5 атм, будет во внутренней полости 12 золотника 4 (в компенсационной камере), примерно в два раза меньшее давление (при высоте столба жидкости в скважине 10 м и более) будет в кольцевой полости 15 и в полост х опор шарошек.Moreover, the highest pressure is approximately 4.5-5 atm, it will be in the inner cavity 12 of the spool 4 (in the compensation chamber), approximately half the pressure (when the height of the liquid column in the well is 10 m or more) will be in the annular cavity 15 and cavity x cones.
Поэтому в начальный момент после отключени продувки утечка смеси будет происходить из компенсационной камеры 12 в кольцевую полость 15 и в полости опор шарошек , создава в них подпор, преп тствующий проникновению шлама.Therefore, at the initial moment after the purge is turned off, the mixture will leak from the compensation chamber 12 into the annular cavity 15 and into the cavity of the cone supports, creating a backwater in them that prevents the penetration of sludge.
Это очень важна особенность предлагаемого устройства, т. к. оно позвол ет существенно увеличить врем поддержани в уплотн емых полост х повышенного давлени , а следовательно, и врем гарантированной защиты полостей от зашламоваЧни . При возобновлении продувки пор док работы шламозащитного устройства повторитс в описанной последовательности.This is a very important feature of the proposed device, because it allows to significantly increase the time of maintaining pressure seals in the sealed cavities, and, consequently, the time of guaranteed protection of the cavities from sludge. Upon resuming purging, the operation of the sludge protection device will be repeated in the described sequence.
0 Следует отметить, что предлагаемое устройство не только надежно герметизирует изолируемые полости, но и отдел ет большую часть жидкости и смазки, содержащейс в смеси, котора идет в центр забо , и0 It should be noted that the proposed device not only reliably seals the insulated cavities, but also separates most of the fluid and grease contained in the mixture, which goes to the center of the face, and
5 направл ет отделенную жидкость и смазку в опоры шарошек.5 directs the separated fluid and lubricant to the cones.
Это обусловлено тем, что поток смеси, поступающей во внутреннюю полость клапана 1, поворачиваетс на 90° и через окнаThis is due to the fact that the flow of the mixture entering the internal cavity of valve 1 is rotated 90 ° through the windows
0 8 входит в кольцевую полость 15, здесь снова происходит поворот потока на 90° и, наконец , прежде чем поступить в осевое отверстие центрального насадка 17, происходит еще один поворот под пр мым углом.0 8 enters the annular cavity 15, here the flow rotates again by 90 ° and, finally, before entering the axial hole of the central nozzle 17, another rotation occurs at a right angle.
5 При каждом повороте происходит тур- булизаци потока, сталкивание и слипание капелек жидкости, многократное увеличение сил инерции капелек и выделение их из смеси с направлением в каналы5 At each turn, the flow is turbulized, the droplets collide and stick together, the droplets inertia increase many times and they are separated from the mixture and directed into the channels
0 16, ведущие в полость опор шарошек. Подача обогащенной смеси жидкостью и смазкой дополнительно приводит к увеличению долговечности работы долот за счёт меньшей интенсивности износа подшипников.0 16, leading into the cavity of the cones of the cones. The supply of the enriched mixture with liquid and grease additionally leads to an increase in the durability of the bits due to the lower intensity of bearing wear.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914901424A RU1806256C (en) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | Device for slurry protecting and greasing of cone drill bit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914901424A RU1806256C (en) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | Device for slurry protecting and greasing of cone drill bit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1806256C true RU1806256C (en) | 1993-03-30 |
Family
ID=21555001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU914901424A RU1806256C (en) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | Device for slurry protecting and greasing of cone drill bit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1806256C (en) |
-
1991
- 1991-01-09 RU SU914901424A patent/RU1806256C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР №250065, кл. Е 21 В 10/22, 1968. Авторское свидетельство СССР № 1661351,кл. Е 21 В 10/18,1991. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3894818A (en) | In-hole motors | |
US3795283A (en) | Apparatus for drilling and sampling rock formations | |
US2887989A (en) | Pneumatic rotary drill hammer | |
US6840315B2 (en) | Device for cleaning an inner pipe inserted into a gas or oil producing well | |
CA1157006A (en) | Bearing system for a downhole motor | |
US4133393A (en) | Down-the-hole percussion drills | |
EP0584330B1 (en) | Reversible bit bearing for percussion drill | |
US4726429A (en) | Percussion down hole drilling tool with central fluid flushing passage | |
RU1806256C (en) | Device for slurry protecting and greasing of cone drill bit | |
KR960001663Y1 (en) | A drill water supply equipment | |
CA1095501A (en) | Flow control valve for rock bits | |
SU1148957A1 (en) | Hydraulic monitor dridding bit | |
SU451832A1 (en) | Chisel for drilling wells in high gas bearing formations | |
SU1761936A1 (en) | Device for rolling cutter bit bearing sludge protecting and lubricating | |
RU2182640C1 (en) | Roller-cutter drilling bit | |
RU2184202C1 (en) | Cone drill | |
RU2234585C1 (en) | Device for forced flushing and oiling bit bearing assembly | |
RU2026480C1 (en) | Downhole air hammer | |
SU395560A1 (en) | to; -: "LIOTEKA | |
US3005442A (en) | Drill head assembly | |
SU1444501A1 (en) | Bit for drilling with the use of gaseous flushing agent | |
SU1084436A1 (en) | Pneumatic percussive drilling tool | |
RU2109906C1 (en) | Immersible percussive machine | |
SU939754A1 (en) | Submersible pneumatic percussive device | |
SU964130A1 (en) | Submersible pneumatic percussive tool |