RU2017925C1

RU2017925C1 - Bit for electrothermomechanical drilling

Info

Publication number: RU2017925C1
Authority: RU
Inventors: В.Ш. Шмавонянц; Г.К. Ешимов; А.А. Казаков; В.И. Безденежных; Б.А. Буденков
Priority date: 1990-06-07
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: bit has solenoids 15 in which rods in form of metal cores 14 with crosspieces 11 on lower ends are accommodated. Crosspieces 11 are connected with holders 8. Casings 5 are made in form of blades 4. It also has permanent magnets 16 located on upper sections of blades 4 for interaction with its upper ends of rods 12. EFFECT: higher operate reliability of bit. 7 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к породоразрушающему инструменту для бурения скважин вращательным способом. The invention relates to mining, and in particular to a rock cutting tool for drilling wells by the rotational method.

Известны долота для электротермомеханического бурения, включающие корпус, шарошки, канал для подачи очистного агента и электродов, выполненных в виде контактирующих с забоем цилиндрических тел, размещенных в специальных полостях. Known bits for electrothermomechanical drilling, including a housing, cones, a channel for supplying a cleaning agent and electrodes, made in the form of cylindrical bodies in contact with the bottom, placed in special cavities.

Недостатком известных долот является то, что в них не предусмотрена защита электродов от повреждений при работе по нарушенному слою породы, при постановке долота на забой скважины, в результате чего электроды досрочно выходят из строя. A disadvantage of the known bits is that they do not provide protection of the electrodes from damage when working on the disturbed rock layer, when setting the bit to the bottom of the well, as a result of which the electrodes fail early.

Известно также долото для электротермомеханического бурения, включающее корпус с лапами и центральным каналом, шарошки, свободно закрепленные на лапах, между которыми оборудованы полости, изолированные диэлектриком, и кожухи для размещения электродов с державками [1]. A bit for electrothermomechanical drilling is also known, including a body with paws and a central channel, cones freely mounted on the paws, between which cavities insulated by a dielectric are equipped, and casings for placing electrodes with holders [1].

Недостатком известного долота является то, что управление перемещением электродов путем изменения давления очистного агента не контролируется и вследствие этого не надежно. A disadvantage of the known bit is that the control of the movement of the electrodes by changing the pressure of the cleaning agent is not controlled and therefore not reliable.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности долота. The aim of the invention is to increase the operational reliability of the bit.

Достигается это тем, что известное долото для электротермомеханического бурения, включающее корпус с лапами и центральным каналом, шарошки, свободно закрепленные на лапах, между которыми образованы полости, изолированные диэлектриком, и кожухи для размещения электродов с державками, снабжено соленоидами и размещенными в них штоками в виде металлических сердечников с траверсами на нижних концах, соединенными с державками и размещенными в кожухах, выполненных в виде лопастей, и постоянными магнитами, размещенными на верхних участках полостей и контактирующими с верхними торцами штоков. This is achieved by the fact that the known bit for electrothermomechanical drilling, including a body with paws and a central channel, cones freely loosely mounted on paws, between which cavities insulated by a dielectric are formed, and casings for placing electrodes with holders, is equipped with solenoids and rods placed in them in the form of metal cores with traverses at the lower ends, connected to the holders and placed in casings made in the form of blades, and permanent magnets placed on the upper parts of the floor cores and in contact with the upper ends of the rods.

При этом повышается механическая скорость бурения и стойкость долота. This increases the mechanical drilling speed and bit resistance.

На фиг. 1 изображено предлагаемое долото, вид сбоку с вырезом 1/4; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - электросхема соединения электродов с генератором переменного тока; на фиг.4 - то же, с подачей на электроды постоянного тока; на фиг. 5 - аксонометрическая проекция лопасти в сборе; на фиг.6 - аксонометрическая проекция электрода с державкой; на фиг. 7 - схема закрепления лопасти в корпусе. In FIG. 1 shows the proposed bit, side view with a cutout 1/4; figure 2 is a view along arrow a in figure 1; figure 3 - electrical connection of the electrodes with the alternator; figure 4 is the same with the supply to the electrodes of direct current; in FIG. 5 - axonometric projection of the blade assembly; figure 6 is a perspective view of the electrode with a holder; in FIG. 7 is a diagram of the fixing of the blades in the housing.

Долото для электротермомеханического бурения содержит корпус 1 с лапами 2, оснащенными шарошками 3, Между лапами 2 размещены лопасти 4 в виде стального кожуха 5 с диэлектрической вставкой 6, в отверстиях которой размещены электроды 7, соединенные с державками 8 штифтами 9 и поджатые к ним пружинами 10. Державки 8 соединены траверсой 11 со штоком 12, покрытым диэлектриком 13, в виде металлического сердечника 14, размещенного в полости 15 и взаимодействующего верхним торцом с постоянным магнитом 16, установленным в полости корпуса 1 на диэлектрической прокладке 17 при помощи винта 18. Электроды 7 и соленоид 15 соединены с источником тока проводниками 19 и кабелем 20. Траверса 11 оснащена возвратной пружиной 21. Проводники 19 изолированы от штока, сердечника и траверсы изолятором 2 в виде, например, эпоксидной смолы. Набегающая поверхность лопастей 4 оснащена съемными зубцами 23, располагаемыми перед электродами 7. Нижняя часть зубцов 23 выступает ниже края лопастей 4. Зубцы 23 присоединяются к лопастям 4 винтами 24. Лопасти 4 крепятся к корпусу при помощи пазов между лапами 2, закрываемых крышкой 25, и для надежности прихватываются сварным швом (фиг.7). The bit for electrothermomechanical drilling contains a housing 1 with paws 2 equipped with cones 3, Between the paws 2 there are blades 4 in the form of a steel casing 5 with a dielectric insert 6, in the openings of which there are electrodes 7 connected to the holders 8 by pins 9 and spring-loaded 10 The holders 8 are connected by a traverse 11 with a rod 12 coated with a dielectric 13 in the form of a metal core 14 placed in the cavity 15 and interacting with the upper end face with a permanent magnet 16 mounted in the cavity of the housing 1 on a dielectric the tab 17 by means of a screw 18. The electrodes 7 and the solenoid 15 are connected to the current source by conductors 19 and a cable 20. The traverse 11 is equipped with a return spring 21. The conductors 19 are isolated from the rod, core and traverse by an insulator 2 in the form, for example, of epoxy resin. The oncoming surface of the blades 4 is equipped with removable teeth 23 located in front of the electrodes 7. The lower part of the teeth 23 protrudes below the edge of the blades 4. The teeth 23 are attached to the blades 4 by screws 24. The blades 4 are attached to the housing by means of the grooves between the legs 2, which are closed by the cover 25, and for reliability, they are seized with a weld (Fig.7).

Принцип работы долота заключается в следующем. После постановки долота на забой на электроды 7 и соленоид 15 подают электроток. При этом соленоид 15 втягивает металлический сердечник 14, который через шток 12 и траверсу 11 воздействует на электроды 7, прижимая их к забою. При этом под действием создаваемого на электродах 7 напряжения происходит электpотермическая обработка забоя, приводящая к снижению крепости слагающих его пород. При вращении долота зубцы 23 на лопастях 4 очищают забой от частиц шлама, обеспечивая плотное прилегание электродов 7 к забою и защищая их от поломки. Шарошки 3 завершают разрушение забоя. Удаление разрушенной породы производится прокачиванием очистного агента. The principle of operation of the bit is as follows. After setting the bit on the face to the electrodes 7 and the solenoid 15 serves an electric current. In this case, the solenoid 15 draws a metal core 14, which through the rod 12 and the yoke 11 acts on the electrodes 7, pressing them to the bottom. In this case, under the action of the voltage generated on the electrodes 7, the electrothermal treatment of the bottom occurs, leading to a decrease in the strength of the rocks composing it. When the bit is rotated, the teeth 23 on the blades 4 clean the bottom of the particles of sludge, providing a snug fit of the electrodes 7 to the bottom and protecting them from breakage. The cones 3 complete the destruction of the face. The destruction of the destroyed rock is carried out by pumping a cleaning agent.

По окончании бурения прекращают подачу электротока на электроды 7 и соленоид 15, в результате чего под действием пружины 21 электроды 7 выходят из контакта с забоем. At the end of drilling, the flow of electric current to the electrodes 7 and the solenoid 15 is stopped, as a result of which, under the action of the spring 21, the electrodes 7 come out of contact with the face.

Верхний торец сердечника 14 притягивается к постоянному магниту 16 и удерживается им до следующей подачи электротока к соленоиду 15. The upper end of the core 14 is attracted to the permanent magnet 16 and held by it until the next supply of electric current to the solenoid 15.

Кроме того, при бурении неэлектропроводных прослоек можно также прятать электроды 7, проходя прослойки механическим способом. Таким образом при всех трудных случаях работы электродов долота: забуривание не с целика, бурение по разрушенной породе, добуривание ранее пробуренной скважины; посадка долота на забой и подъем долота, регулируя подачу электротока на соленоид 15, можно прятать и выдвигать электроды 7 из лопастей 4. In addition, when drilling non-conductive layers, it is also possible to hide the electrodes 7, passing the layers mechanically. Thus, in all difficult cases of operation of the bit electrodes: drilling not from the pillar, drilling along the destroyed rock, drilling the previously drilled well; planting the bit on the face and raising the bit, adjusting the supply of electric current to the solenoid 15, you can hide and extend the electrodes 7 from the blades 4.

Подачу напряжения на электроды можно производить пофазно: по фазе (a, b, c) на электрод или по фазе (a, b, c) на лопасть (нулевая фаза подается на корпус 1 долота). При этом будет меняться режим бурения, и подбором наиболее рациональных сочетаний можно повысить скорость бурения и эффективность электротермомеханического бурения. The voltage supply to the electrodes can be carried out in phases: by phase (a, b, c) to the electrode or by phase (a, b, c) to the blade (the zero phase is fed to the body of 1 bit). In this case, the drilling mode will change, and by selecting the most rational combinations, the drilling speed and the efficiency of electrothermomechanical drilling can be increased.

Claims

ELECTROTHERMOMECHANICAL DRILLING CHISEL, comprising a body with paws and a central channel, cones freely loosely mounted on paws located between the paws of the cavity, insulated by a dielectric, and covers for accommodating electrodes with holders, characterized in that, in order to increase the operational reliability of the bit, it is equipped solenoids with rods placed in them in the form of metal cores with traverses at the lower ends connected to holders and placed in casings, which are made in the form of blades, and standing GOVERNMENTAL magnets arranged on upper portions of the blades to engage with the upper ends of the rods.