RU2017926C1

RU2017926C1 - Core drilling bit

Info

Publication number: RU2017926C1
Authority: RU
Inventors: Н.А. Руденко; А.П. Руденко; Г.К. Ешимов
Priority date: 1990-06-07
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: core drilling bit has additional core-forming members connected with body 1 and core catcher. Core catcher is made in form of collet flexible ring 8 with collar 9 of flexible material. Body 1 is made with inclined water courses 13 communicated with hollow of central water course 2 and hollow of slots 14. Body 1 has inclined water courses 15 of smaller diameter communicated with side water courses 3 and 4. In extreme upper position, flexible ring 8 is located above inclined water courses 13. Central water course 2 below courses 13 is uniformly narrowing downwards. EFFECT: higher efficiency. 5 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к породоразрушающему инструменту для бурения скважин с отбором керна. The invention relates to the mining industry, in particular to a rock cutting tool for drilling coring.

Известно колонковое долото, содержащее корпус с центральным и боковыми промывочными каналами и наклонными пазами, в которых размещены раздвижные лопасти с породоразрушающими элементами: кернорватель и кернообразующие элементы [1]. Known core bit containing a housing with a central and side flushing channels and inclined grooves, which are placed sliding blades with rock cutting elements: core core and core-forming elements [1].

Недостатком известного устройства является низкий выход керна из-за того, что при раздвигании и сдвигании лопастей происходит разрушение керна, так как в противном случае долото может быть заклинено в скважине. A disadvantage of the known device is the low core yield due to the fact that when the blades expand and move, the core is destroyed, because otherwise the bit may be stuck in the well.

Целью изобретения является повышение выхода керна. При этом неизбежен рост производительности бурения благодаря совмещению операций бурения и расширения ствола скважины под опускаемую следом обсадную колонну. The aim of the invention is to increase the yield of core. At the same time, an increase in drilling productivity is inevitable due to the combination of drilling operations and expansion of the wellbore under the casing, which is lowered next.

Достигается это тем, что известное колонковое долото, содержащее корпус с центральным и боковыми промывочными каналами и наклонными пазами, в которых размещены раздвижные лопасти с породоразрушающими элементами, кернорватель и кернообразующие элементы, отличающееся тем, что, с целью повышения выхода керн, оно снабжено дополнительными кернообразующими элементами, соединенными с корпусом и кернорвателем, выполненным в виде цангового упругого кольца с размещенной над ним манжетой из упругого эластичного материала, а корпус выполнен с наклонными каналами, сообщенными с полостью центрального канала и с полостью пазов ниже находящихся в крайнем верхнем положении лопастей, и выполнен с наклонными каналами меньшего диаметра, сообщенными с полостью боковых промывочных каналов, причем в крайнем верхнем положении упругое кольцо расположено над наклонными каналами, ниже которых центральный канал выполнен равномерно сужающимся книзу. This is achieved by the fact that the known core bit containing a body with central and side flushing channels and inclined grooves in which sliding blades with rock cutting elements, a core explorer and core-forming elements are located, characterized in that, in order to increase the core yield, it is equipped with additional core-forming elements connected to the body and the core tapper, made in the form of a collet elastic ring with a cuff of elastic material placed above it, and the body is made with the inclined channels communicating with the cavity of the central channel and with the cavity of the grooves below the blades located in the upper end position, and made with inclined channels of smaller diameter, connected with the cavity of the side flushing channels, and in the extreme upper position, the elastic ring is located above the inclined channels, below which the central the channel is evenly tapering downward.

На фиг. 1 изображено колонковое долото, продольный разрез; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - схема движения керна и струй промывочной жидкости; на фиг.5 - долото с керном при подъеме из скважины. In FIG. 1 shows a core bit, a longitudinal section; figure 2 is a section along aa in figure 1; figure 3 is a section along BB in figure 1; figure 4 is a diagram of the movement of core and jets of washing fluid; figure 5 - the core bit when lifting from the well.

Колонковое долото состоит из корпуса 1 с центральным керноприемником 2 и периферийным 3 и 4 промывочными каналами, и цапфами 5, обращенными к периферии долота и оснащенными шарошками 6 со сферической поверхностью. Каналы 3, выходящие к забою над шарошками 6, оканчиваются гидромониторными насадками 7. The core bit consists of a housing 1 with a central core receiver 2 and peripheral 3 and 4 flushing channels, and pins 5 facing the periphery of the bit and equipped with cones 6 with a spherical surface. Channels 3, leading to the face above the cones 6, end with hydraulic nozzles 7.

В керноприемном канале размещается разрезное цанговое кольцо 8 кернорвателя с манжетой 9 из упруго-эластичного материала, например резины, и захватными упругими цангами 10 с коническими насечками 11. Нижний участок 12 керноприемного канала 2, в котором размещено цанговое кольцо, выполнен коническим. В верхней части керноприемного канала 2 колонкового долота размещают керноприемную трубу колонкового снаряда, снабженную упором для цангового кольца 8. Под кольцом 8, находящимся в крайнем верхнем положении, в коническом участке 12 в корпусе 1 выполнены наклонные каналы 13, направленные от оси долота к периферии и вниз и выходящие в выполненные наклонными пазы 14. В эти же пазы 14 выходят расположенные вокруг отверстия 13 отверстия 15 меньшего диаметра, чем отверстия 13, сообщающие полость каналов 4 с полостью пазов 14. В пазах 14 расположены Т-образные выступы 16 опор 17, вооруженных скважинообразующими шарошками 18, причем в верхнем крайнем положении выступы 16 находятся выше отверстий 13 и 15 и снабжены пружинными шариковыми фиксаторами 19, а в пазах 14 выполнены углубления 20 под фиксаторы 19, диаметр которых превышает диаметр отверстий 13. Для надежного удержания опоры 17 в пазе 14 корпуса 1 поверхность Т-образного выступа 16 опоры 17 выполнена вогнутой для увеличения высоты боковых его стенок и соответственно поверхность ответного ему Т-образного паза 14 выполнены выпуклой. Стенки паза 14 и выступа 16 выполнены коническими (фиг.2). Крайние положения выступа 16 в пазе 14 ограничены упорами 21 и 22 соответственно выше и ниже паза 14. Для предотвращения возможности перекрытия пластинами 10 всей площади отверстий 13 в полости нижнего участка 12 керноприемного канала 2 выполнена кольцевая выемка 23, в которую открыты отверстия 13. In the core-receiving channel, a split collet ring 8 of the core ring with a sleeve 9 made of an elastic material, such as rubber, and gripping elastic collets 10 with conical notches 11 is located. The lower section 12 of the core-receiving channel 2 in which the collet ring is placed is made conical. In the upper part of the core-receiving channel 2 of the core bit, a core-receiving pipe of the core shell is provided, provided with a stop for the collet ring 8. Under the ring 8, which is in its highest position, in the conical section 12 in the housing 1 there are inclined channels 13 directed from the axis of the bit to the periphery and downward and extending into grooves made oblique 14. In the same grooves 14 there are openings 15 of a smaller diameter located around the opening 13 than the holes 13, communicating the cavity of the channels 4 with the cavity of the grooves 14. In the grooves 14 there are T-shaped e protrusions 16 of the supports 17, armed with borehole cones 18, and in the upper extreme position, the protrusions 16 are located above the holes 13 and 15 and are equipped with spring-loaded ball clips 19, and in the grooves 14 there are recesses 20 for the clips 19, the diameter of which exceeds the diameter of the holes 13. For reliable retention of the support 17 in the groove 14 of the housing 1, the surface of the T-shaped protrusion 16 of the support 17 is made concave to increase the height of its side walls and, accordingly, the surface of the T-shaped groove 14 responding to it is made convex. The walls of the groove 14 and the protrusion 16 are made conical (figure 2). The extreme positions of the protrusion 16 in the groove 14 are limited by stops 21 and 22, respectively above and below the groove 14. To prevent the plates 10 from overlapping the entire area of the holes 13 in the cavity of the lower section 12 of the core receiving channel 2, an annular recess 23 is made into which the holes 13 are open.

Принцип работы колонкового долота заключается в следующем. The principle of operation of the core bit is as follows.

Колонковое долото соединяют с колонковым снарядом, керноприемная труба которого входит в канал 2 корпуса 1 долота и ее нижний торец служит упором для кернорвательного кольца 8. Опоры 17 находятся в крайнем нижнем положении, контактируя выступами 16 с упорами 22 и удерживаются в таком положении фиксаторами 19, взаимодействующими с углублениями 20, и не препятствуют спуску снаряда на забой скважины, обсаженной колонной определенного диаметра. The core bit is connected to the core shell, the core receiving tube of which enters the channel 2 of the body 1 of the bit and its lower end serves as a stop for the core ring 8. The supports 17 are in the lowest position, contacting the protrusions 16 with the stops 22 and are held in such position by the latches 19, interacting with the recesses 20, and do not interfere with the descent of the projectile to the bottom of the well, cased by a column of a certain diameter.

После спуска снаряда на забой ему придают вращение и подают промывочную жидкость в каналы 3 и 4. При этом сначала в работу вступают шарошки 6, формирующие забой малого диаметра и керн. По достижении дополнительными шарошками 18 поверхность забоя осевым давлением определенной величины фиксаторы 19 выходят из зацепления с нижними углублениями 20 и опоры 17 выступами 16 перемещаются в пазах 14, постепенно увеличивая диаметр отрабатываемой поверхности забоя. При этом рекомендуется снизить величину осевой нагрузки и увеличить частоту вращения долота. Достижение выступами 16 крайнего верхнего положения характеризуется снижением давления на насосе, так как при этом открываются выходы отверстий 15, сообщенных с промывочными каналами 4. При этом фиксаторы 19 устанавливаются в верхние углубления 20 паза 14, а выступ 16 контактирует с упором 21. Надежность такой конструкции обеспечивается конусностью стенок паза 14 и взаимодействующих с ними стенок выступа 16 и взаимодействием выступа 16 с упором 21. Скважинообразующие шарошки 18 обрабатывают верхний уступ забоя. Такая двухступенчатая обработка забоя позволяет повысить механическую скорость бурения. Выходящие из отверстий 15 струи промывочной жидкости вызывают переток жидкости из полости керноприемной трубы через отверстия 13, что способствует предотвращению самозаклинивания керна в суженном участке 12 керноприемного канала 2. Пульсации потока промывочной жидкости вызывают облегание манжетой 9 поступающего в канал керна, что создает на его поверхности перемещающее его в глубь трубы усилие и обеспечивает переток жидкости к отверстиям 13 только от забоя скважины, то есть позволяет гарантированно создать восходящий поток жидкости в керноприемном канале долота. After the projectile is lowered into the face, it is rotated and flushing liquid is supplied to channels 3 and 4. At the same time, cones 6, which form the face of a small diameter and core, come into operation. Upon reaching additional cones 18, the face of the face with axial pressure of a certain size, the retainers 19 disengage from the lower recesses 20 and the supports 17 by the protrusions 16 move in the grooves 14, gradually increasing the diameter of the worked surface of the face. It is recommended to reduce the axial load and increase the bit rotation frequency. The reaching of the projections 16 to the extreme upper position is characterized by a decrease in pressure on the pump, since this opens the outlets of the holes 15 in communication with the flushing channels 4. In this case, the latches 19 are installed in the upper recesses 20 of the groove 14, and the protrusion 16 is in contact with the stop 21. Reliability of this design it is ensured by the conicity of the walls of the groove 14 and the walls of the protrusion 16 interacting with them and the interaction of the protrusion 16 with the stop 21. The bore-forming cones 18 process the upper ledge of the face. This two-stage bottom hole treatment allows to increase the mechanical drilling speed. The jets of washing liquid leaving the holes 15 cause fluid to flow from the cavity of the core receiving pipe through the holes 13, which helps prevent core self-jamming in the narrowed portion 12 of the core receiving channel 2. Ripples of the washing liquid flow cause the cuff 9 to fit around the core entering the channel, which creates a displacement core its force into the depth of the pipe and ensures the flow of fluid to the holes 13 only from the bottom of the well, that is, it allows you to guarantee the creation of an upward flow of fluid in the core on the receiving channel of the bit.

После пробуривания определенного интервала колонковый снаряд с долотом извлекает из скважины. При этом керн в трубе удерживается кернорвательным кольцом 8, заклинивающим его в конусе участка 12 и перекрывающим отверстия 13, а опоры 17 смещаются вниз при взаимодействии их верхними плечами с башмаком обсадной колонны. После извлечения керна цикл бурения с одновременным расширением ствола скважины повторяют. After drilling a certain interval, a core projectile with a chisel is removed from the well. At the same time, the core in the pipe is held by a core ring 8, which seizes it in the cone of section 12 and overlays the holes 13, and the supports 17 are displaced downward when their upper shoulders interact with the casing shoe. After core extraction, the drilling cycle with simultaneous expansion of the wellbore is repeated.

После окончания проходки определенного интервала ствола скважины наращивают обсадную колонну и погружают ее беспрепятственно в расширенный ствол скважины. After the completion of a certain interval of the wellbore, the casing is expanded and immersed unhindered into the extended wellbore.

Claims

A COLUMN CHISEL containing a body with central and side flushing channels and inclined grooves, in which sliding blades with rock cutting elements, a core explorer and core-forming elements are located, characterized in that, in order to increase the core yield, it is equipped with additional core-forming elements connected to the body and a core drill made in the form of a collet elastic ring with a cuff of elastic material placed above it, and the body is made with inclined channels communicated with hollow of the central channel and with a cavity of grooves lower than the blades located in the extreme upper position, and made with inclined channels of smaller diameter communicated with the cavity of the side flushing channels, and in the extreme upper position, the elastic ring is located above the inclined channels, below which the central channel is uniformly tapering downwards .