RU2059784C1

RU2059784C1 - Face striker for shock-rotary drilling of holes

Info

Publication number: RU2059784C1
Application number: RU94027087A
Authority: RU
Inventors: Э.А. Диффинэ; А.Г. Чернобыльский; О.К. Ангелопуло; О.А. Марков
Original assignee: Государственная академия нефти и газа им. И.М. Губкина
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1996-05-10
Also published as: RU94027087A

Abstract

FIELD: mining and construction industries. SUBSTANCE: face striker is used while driving holes of various assignment. It includes hollow case with threaded lock for connecting to drilling string, block head with axial duct mounted in space of case for axial movement on ball supports, rod mounted under block head uniaxially to case for limited axial movement relative to case and carrying means to connect drill bit in bottom part. Rod has axial duct and lower and upper rests on its outer surface. Carrier interacting with rod with non-round surface and moving along rod between rests is installed between rests. To prevent sliming of rod striker is equipped with branch pipe installed uniaxially to case made fast to carrier and to case by means of releasable connections. Striker has bore in lower part. Rod has annular groove and section of cylindrical surface located above upper rest equal in diameter to inner surface of branch pipe. Upper rest is made separable composed of two semi-rings with through axial ducts placed into annular groove and bore of branch pipe. EFFECT: improved functional efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к бурению скважин любого назначения, а именно к устройствам для вращательного метода бурения с использованием ударно-волновых и гидроимпульсных процессов, необходимых для интенсификации бурения скважин любой глубины и диаметра. The invention relates to the drilling of wells for any purpose, and in particular to devices for the rotational method of drilling using shock wave and hydro-pulse processes necessary to intensify the drilling of wells of any depth and diameter.

Известно устройство для бурения скважин, включающее долото, жестко связанную с ним бурильную колонну и утяжелитель, установленный над долотом с возможностью вертикальных осевых перемещений, относительно бурильной колонны, шламоуловитель, причем на торце утяжелителя со стороны долота выполнен профилированный экран, установленный с возможностью перекрытия боковых полостей долота [1]
Недостатком устройства является то, что не вся энергия периодически падающего на долото утяжелителя реализуется долотом на разрушение породы, т. к. часть энергии затрачивается на растяжение бурильной колонны, жестко связанной с долотом, а наличие шламоуловителя, жестко связанного с утяжелителем, при наполнении его шламом будет вызывать "прилипание" его к долоту и гашение ударного эффекта.A device for drilling wells, including a bit, a rigidly connected drill string and a weighting agent mounted above the bit with the possibility of vertical axial movements relative to the drill string, a sludge trap, and a profiled screen mounted on the end face of the weighting element mounted with the possibility of overlapping side cavities chisels [1]
The disadvantage of this device is that not all the energy of the weighting agent periodically falling on the bit is sold by the bit to destroy the rock, because part of the energy is spent stretching the drill string rigidly connected to the bit, and the presence of a sludge trap rigidly connected to the weighting agent when filling it with sludge will cause it to “stick” to the chisel and quench the shock effect.

Известно устройство для бурения скважин, включающее долото, бурильную колонну, утяжелитель, установленный над долотом с возможностью вертикальных осевых перемещений относительно бурильной колонны и узел задающего осевого разъединения долота и бурильной колонны, соединенный с наддолотным переводником и бурильной колонной [2] Недостатком устройства является то, что утяжелитель охватывает бурильную колонну (расположен снаружи), что вызывает необходимость введения специального узла для передачи на утяжелитель крутящего момента и возможность зависания (а следовательно и отказа в работе) утяжелителя в верхнем и любом промежуточном положении, как в процессе работы, так и при спуске в скважину за счет контакта со стенкой скважины из-за забивания шламом зазора между утяжелителем и бурильной колонной, а также искривления бурильной колонны малой жесткости. A device for drilling wells, including a bit, a drill string, a weighting agent mounted above the bit with the possibility of vertical axial displacements relative to the drill string and the node setting the axial separation of the bit and the drill string connected to the over-bit sub and the drill string [2] The disadvantage of this device is that the weighting agent covers the drill string (located outside), which necessitates the introduction of a special unit for transmitting torque to the weighting agent and the weight (and therefore the refusal to work) of the weighting agent in the upper and any intermediate position, both during operation and during descent into the well due to contact with the wall of the well due to clogging by the cuttings of the gap between the weighting agent and the drill string, as well as curvature drill string of low rigidity.

Наиболее близким к предлагаемому является забойный ударник для ударно-вращательного бурения скважин, включающий корпус, боек, размещенный в полости корпуса и установленный над долотом с возможностью вертикальных перемещений по направляющим, узел осевого разъединения бурильной колонны, установленный под бойком и выполненный в виде патрубка, штока с упором и водила, сопрягающихся между собой с возможностью передачи крутящего момента и осевого относительного перемещения, а также дополнительный узел осевого разъединения, установленный над корпусом и выполненный идентичным основному. Closest to the proposed is a downhole hammer for rotary hammer drilling, including a body, a hammer, located in the cavity of the body and mounted above the bit with the possibility of vertical movement along the guides, an axial separation unit of the drill string, mounted under the hammer and made in the form of a pipe, rod with emphasis and carrier mating with each other with the possibility of transmitting torque and axial relative displacement, as well as an additional axial separation unit installed Hell body and made identical core.

Осевые перемещения бойка или бойков при работе этого устройства способствует формированию вертикального без перегибов ствола скважины. Однако недостатком его является то, что при перемещении штока вверх каждый раз подсасывается из затрубного пространства новая порция промывочной жидкости, содержащей шлам и при каждом цикле происходит выпадение твердого осадка в кармане устройства, который постепенно зашламовывается практически полностью. The axial movement of the hammer or hammer during the operation of this device contributes to the formation of a vertical without kinks in the wellbore. However, its drawback is that when the rod moves upward, each time a new portion of the washing liquid containing sludge is sucked from the annulus and during each cycle a solid precipitate precipitates in the pocket of the device, which gradually sludges almost completely.

Задачей изобретения является исключение зашламовывания рабочих полостей забойного ударника, что в свою очередь ведет к повышению надежности устройства. The objective of the invention is the elimination of sludge working cavities downhole hammer, which in turn leads to increased reliability of the device.

Указанная задача решается тем, что забойный ударник для ударно-вращательного бурения скважин включает корпус, боек, размещенный в полости корпуса и установленный над долотом с возможностью вертикальных перемещений по направляющим, и узел осевого разъединения бурильной колонны, установленный под бойком и выполненный в виде патрубка, штока с упором и водила, сопрягающихся между собой с возможностью передачи крутящего момента и относительного осевого перемещения, причем отличия предложенного забойного ударника от известного состоят в том, что упор делит шток на два участка, верхний из которых имеет цилиндрическую форму, а нижний форму, идентичную внутренней поверхности водила, причем наружная поверхность штока и внутренняя поверхность патрубка образуют кольцевую полость, в которой размещен упор, выполненный с переточными каналами. This problem is solved in that the downhole hammer for rotary hammer drilling includes a body, a hammer, located in the body cavity and mounted above the bit with the possibility of vertical movement along the guides, and an axial separation unit of the drill string, mounted under the hammer and made in the form of a pipe, rod with emphasis and carrier, mating with each other with the possibility of transmitting torque and relative axial movement, and the differences of the proposed downhole hammer from the known one consist in t m that the stop rod divides into two sections, the upper of which has a cylindrical shape, and the bottom shape identical to the inner surface of the carrier, wherein the outer stem surface and the inner surface of the tube form an annular cavity in which is situated a stop configured downcomers.

При работе предлагаемого забойного ударника функции уплотнения и ограничения перемещений штока разделены, а упор выполнен таким образом, что полости над и под ним свободно сообщаются между собой через переточные каналы. Практически полностью исключается возможность демпфирования удара бойка при перемещении штока вниз. When the proposed downhole impactor is operating, the compaction functions and the rod movement restrictions are divided, and the emphasis is made in such a way that the cavities above and below it freely communicate with each other through transfer channels. Almost completely eliminates the possibility of damping the impact of the striker when moving the rod down.

На фиг.1 изображен общий вид предлагаемого ударника; на фиг.2 и 3 сечение по А-А и В-В соответственно. Figure 1 shows a General view of the proposed drummer; figure 2 and 3 section along aa and bb, respectively.

Устройство состоит из корпуса 1, внутри которого размещен боек 2 с шариковыми опорами. В нижней части корпуса 1 имеется резьба, с помощью которой корпус 1 соединяется с патрубком 3 разделителя, в котором размещен шток 4 и уплотнение 5. На штоке 4 имеется цилиндрическая проточка 6, в которую входят полукольца 7 с пазами (или отверстиями), стягиваемые резинкой 8 и образующие упор. Проточка 6 разделяет верхнюю цилиндрическую поверхность штока 4 от нижней, имеющей форму многогранника (овала и т.п.), сопрягающихся с водилом 9, соединенным с патрубком 3. Наружная поверхность штока 4 и внутренняя поверхность патрубка 3 образуют кольцевую полость, в которой размещен упор, выполненный из полуколец 7. На нижнем конце штока 4 имеется замковая резьба. The device consists of a housing 1, inside of which a striker 2 with ball bearings is placed. In the lower part of the housing 1 there is a thread with which the housing 1 is connected to the nozzle 3 of the separator, in which the rod 4 and the seal are placed 5. On the rod 4 there is a cylindrical groove 6, which includes half rings 7 with grooves (or holes), tightened with an elastic band 8 and forming the emphasis. The groove 6 separates the upper cylindrical surface of the rod 4 from the lower, having the shape of a polyhedron (oval, etc.), mating with the carrier 9 connected to the nozzle 3. The outer surface of the rod 4 and the inner surface of the nozzle 3 form an annular cavity in which the stop is placed made of half rings 7. At the lower end of the rod 4 there is a locking thread.

В результате взаимодействия долота с забоем в процессе проводки скважины возникают виброколебания, амплитуда которых может достигать 100 мм, а частота примерно в 3 раза превышает частоту вращения долота (при бурении 3-шарошечным долотом). Аналогичные колебания совершает и боек 2, нанося удары по верхнему торцу штока 4 устройства, соединенному с долотом (не показано). В процессе такой работы шток 4 разделителя непрерывно совершает осевые перемещения относительно патрубка 3, а жидкость, находящаяся над и под полукольцами 7, непрерывно перемещается из одной части кольцевой полости в другую. При этом новые порции промывочной жидкости, насыщенные шламом, из затрубного пространства в кольцевую полость, образованную наружной поверхностью штока 4 и внутренней поверхностью патрубка 3, не поступают. As a result of the interaction of the bit with the face during the well drilling, vibrations occur, the amplitude of which can reach 100 mm, and the frequency is approximately 3 times higher than the bit rotation frequency (when drilling with a 3-cone bit). Similar vibrations are made by the striker 2, striking the upper end of the rod 4 of the device connected to the bit (not shown). In the process of such work, the rod 4 of the separator continuously performs axial movements relative to the nozzle 3, and the liquid located above and below the half rings 7, continuously moves from one part of the annular cavity to another. At the same time, new portions of flushing fluid, saturated with sludge, do not come from the annulus into the annular cavity formed by the outer surface of the stem 4 and the inner surface of the nozzle 3.

Таким образом, техническим результатом, получаемым при осуществлении изобретения, является исключение зашламовывания рабочих полостей забойного ударника. Thus, the technical result obtained by the implementation of the invention is the elimination of sludge working cavities downhole hammer.

Claims

BOTTOM SHOCK FOR SHOCK-ROTARY DRILLING OF WELLS, including a hollow body with means for connecting to a drill string, located in the body cavity with the possibility of axial movement on ball bearings of the strikers with an axial channel, mounted under the striker coaxially with the body with the possibility of limited axial movement relative to the body of the rod, having in the lower part means for connecting the bit, a through axial channel and on the outer surface of the lower and upper stops with a carrier placed between them, interacting with a rod with a non-circular surface and installed with the possibility of movement along the rod between the stops, characterized in that it is equipped with a nozzle mounted coaxially with the body, rigidly connected to the carrier and the body with detachable connections and made with a bore in the lower part, and the rod is made with an annular groove and with a portion placed above the upper stop with a cylindrical outer surface equal in diameter to the inner surface of the nozzle, the upper stop being made detachable from the rod located in the annular groove and in a bore of a branch pipe of two half rings with through axial channels.