RU2006567C1

RU2006567C1 - Cutting-and-shearing drill bit

Info

Publication number: RU2006567C1
Application number: SU4885390/03A
Authority: RU
Inventors: Г.Г. Ишбаев; Л.А. Алексеев; М.Р. Мавлютов; Х.И. Акчурин; М.М. Хусаинов
Original assignee: Конструкторско-Технологическое Бюро Технических Средств Бурения Скважин
Priority date: 1990-08-29
Filing date: 1990-08-29
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: drilling wells. SUBSTANCE: hydrodynamic radiators 3 are in the form of cylindrical vortex chamber with tangential intake channels. Parameter of swirl of chamber A is equal to 1.5. Exhaust shears of radiators 3 are spaced from lower cutting edges of members 2 at a distance which is smaller than diameter of exhaust cross-sections of radiators 3. EFFECT: enhanced operating reliability. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к долотам ражуще-скалывающего действия для бурения скважин. The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to bits of shearing-chipping action for drilling wells.

Известно буровое долото режуще-скалывающего действия с гидромониторной системой промывки [1] . Known drill bit cutting-shearing action with a hydraulic flushing system [1].

Недостатком данного долота является его низкая эффективность, обусловленная тем, что промывочная жидкость при истечении из насадок и растекаясь по забою, встречается с потоком от соседней насадки, при этом образуются застойные зоны, из которых шлам практически не удаляется, подвергается интенсивному повторному перемалыванию. Это явление присуще всем долотам с гидромониторной системой промывки [2] . The disadvantage of this bit is its low efficiency, due to the fact that the flushing fluid, when flowing out of the nozzles and spreading along the face, meets the flow from the adjacent nozzle, while stagnant zones are formed from which the sludge is practically not removed, and is subjected to intensive repeated grinding. This phenomenon is inherent in all bits with a hydromonitor flushing system [2].

Известно буровое долото, в котором посредством эжекции удаляется шлам из застойных зон [3] . A drill bit is known in which sludge is removed from stagnant zones by ejection [3].

Недостатком данного долота является его низкая эффективность, то есть не используется эффект гидромониторного разрушения. The disadvantage of this bit is its low efficiency, that is, the effect of hydromonitor destruction is not used.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является буровое долото, содержащее полый корпус, породоразрушающие элементы, гидромониторные насадки и гидродинамический излучатель [4] . The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a drill bit containing a hollow body, rock cutting elements, hydraulic nozzles and a hydrodynamic emitter [4].

Недостатком данного долота является следующее: улучшая эффективность воздействия струи промывочной жидкости на горную породу с точки зрения разрушения и доразрушения, не обеспечиваются условия своевременного выноса разрушенной породы из зоны разрушения из-за образования застойных зон. The disadvantage of this bit is the following: improving the effectiveness of the impact of a jet of washing liquid on the rock from the point of view of destruction and additional destruction, the conditions for the timely removal of the destroyed rock from the destruction zone due to the formation of stagnant zones are not provided.

Цель изобретения - повышение эффективности работы бурового долота. The purpose of the invention is improving the efficiency of the drill bit.

Указанная цель достигается тем, что в корпусе долота установлены гидродинамические излучатели, выполненные в виде цилиндрической камеры завихрения с тангенциально расположенными входными каналами и параметром закрутки, равным 1,5. Причем входные срезы гидродинамических излучателей расположены от нижних режущих кромок породоразрушающих элементов на расстоянии, меньшем диметров выходных сечений излучателей. This goal is achieved by the fact that hydrodynamic emitters are installed in the bit body, made in the form of a cylindrical swirl chamber with tangentially located input channels and a swirl parameter of 1.5. Moreover, the input sections of the hydrodynamic emitters are located from the lower cutting edges of the rock cutting elements at a distance less than the diameter of the output sections of the emitters.

На фиг. 1 изображено буровое долото, разрез; на фиг. 2, 3 - разрез излучателя и параметры, определяющие его конструкцию. In FIG. 1 shows a drill bit, a section; in FIG. 2, 3 - section of the emitter and the parameters that determine its design.

Буровое долото состоит из полого корпуса 1, армированного породоразрушающими элементами 2 (в корпусе расположены гидродинамические излучатели 3 - количество их выбирается исходя из условий бурения) с параметром закрутки А= 1,5 на наиболее энергонагруженных участках рабочей поверхности (например, центральный и периферия) с удалением выходного сечения излучателя от забоя на расстояние меньше одного калибра. Гидродинамический излучатель 3 представляет собой цилиндрическую камеру 5 завихрения с тангенциальными входными каналами 4 (фиг. 2). The drill bit consists of a hollow body 1, reinforced with rock cutting elements 2 (hydrodynamic emitters 3 are located in the body - their number is selected based on the drilling conditions) with a twist parameter of A = 1.5 on the most energy-loaded sections of the working surface (for example, central and periphery) with removing the output section of the emitter from the bottom to a distance of less than one caliber. The hydrodynamic emitter 3 is a cylindrical swirl chamber 5 with tangential inlet channels 4 (Fig. 2).

Буровое долото работает следующим образом. Drill bit works as follows.

При вращении долота к нему прикладывается осевая нагрузка и подается промывочная жидкость, которая через тангенциальные входные каналы 4 поступает в камеру 5 завихрения гидродинамического излучателя 3, образуя в камере периферийное закрученное течение, где в приосевой зоне образуется противоток промывочной жидкости (тороидальная зона обратных токов), вызывающий пульсацию давления жидкости, воздействующей на забой. Выходя из излучателя, струя за счет пульсаций давления жидкости воздействует на породу, вызывая разрушение и доразрушение зон предразрушения горной породы. When the bit rotates, an axial load is applied to it and a flushing fluid is supplied, which through tangential inlet channels 4 enters the swirl chamber 5 of the hydrodynamic emitter 3, forming a peripheral swirling flow in the chamber, where a backflow of flushing fluid forms in the paraxial zone (toroidal zone of reverse currents), causing pulsation of pressure of the liquid acting on the face. Leaving the emitter, the jet, due to pulsations of the pressure of the liquid, acts on the rock, causing destruction and additional destruction of the rock prefracture zones.

Закрученный характер течения струи на выходе из излучателя исключает возможность образования застойных зон на участках взаимодействия двух и более струй, что позволит обеспечить своевременный вынос выбуренной породы (разрушенной) и недопускать вторичного перемалывания. Более интенсивное расширение закрученной струи, в сравнении с незакрученной, переходящее в застеночное течение, позволяет лучше смывать рабочую поверхность долота и забой. За счет применения излучателей с параметром закрутки А= 1,5 на наиболее энергонагруженных участках рабочей поверхности долота и при малом удалении от забоя позволяет достичь наибольшей эффективности работы предложенного изобретения. The swirling nature of the jet flow at the exit from the emitter eliminates the possibility of stagnant zones in the areas of interaction of two or more jets, which will ensure timely removal of cuttings (destroyed) and prevent secondary grinding. A more intensive expansion of the swirling jet, in comparison with the untwisted one, passing into the preglottic flow, allows better washing off the working surface of the bit and the face. Due to the use of emitters with a twist parameter A = 1.5 at the most energy-loaded sections of the working surface of the bit and at a small distance from the bottom, it allows to achieve the greatest efficiency of the proposed invention.

Таким образом, предложенное устройство позволит повысить механическую скорость бурения, проходку на долото и в целом повысить эффективность бурения долотами РСД. (56) 1. Патент США N 4505342, кл. 175-329, 1985. Thus, the proposed device will increase the mechanical drilling speed, sinking on the bit and in general to increase the efficiency of drilling bits RSD. (56) 1. U.S. Patent No. 4,505,342, cl. 175-329, 1985.

2. Касьянов С. В. Повышение стойкости долот режуще-скалывающего типа путем совершенствования промывочных устройств. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Москва, 1983. 2. Kasyanov S. V. Increasing the resistance of cutting-chipping type bits by improving flushing devices. Diss. for a job. student step. Cand. tech. sciences. Moscow, 1983.

3. Авторское свидетельство СССР N 1134690, кл. Е 21 В 10/60, 1985. 3. Copyright certificate of the USSR N 1134690, cl. E 21 B 10/60, 1985.

4. Авторское свидетельство СССР N 883312, кл. Е 21 В 10/60, 1981. 4. Copyright certificate of the USSR N 883312, cl. E 21 B 10/60, 1981.

Claims

1. DRILLING BIT OF CUTTING-CHIPING TYPE, containing a hollow body, rock-breaking elements fixed to the body and installed in the body and connected with its internal cavity by hydrodynamic emitters, characterized in that, in order to increase the efficiency of the bit, each hydrodynamic emitter is made in the form of a cylindrical swirl chambers with tangentially located input channels and a swirl parameter of 1.5.

2. The bit according to claim 1, characterized in that the output slices of the hydrodynamic emitters are located from the lower cutting edges of the rock cutting elements at a distance smaller than the diameters of the output sections of the emitters.