RU2086747C1

RU2086747C1 - Drill bit of cutting-breaking action

Info

Publication number: RU2086747C1
Application number: RU95104831/03A
Authority: RU
Inventors: Г.Г. Ишбаев; А.Г. Балута; М.Р. Мавлютов; Х.И. Акчурин; Л.А. Алексеев
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Азимут"
Priority date: 1995-04-03
Filing date: 1995-04-03
Publication date: 1997-08-10
Also published as: RU95104831A

Abstract

FIELD: drilling equipment for mine industry. SUBSTANCE: drill bit has hollow body with central flushing passage, rock crushing blades fastened to bit body, and central hydrodynamic emitter in the form of cylindrical vortex chamber with tangentially located outlet passages with swirling parameter equal to A = 1.5, and outlet nozzle made in the form of flexible pipe union. EFFECT: high efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам и применяется при бурении скважин. The invention relates to a rock cutting tool, namely to drill bits and is used when drilling wells.

Известно буровое долото, содержащее корпус с центральным каналом и центральный промывочный узел в виде гибкого патрубка с насадкой и грузом на нижнем конце, выполненным в виде втулки и установленным концентрично для осуществления планетарно-ориентированного направления на забой промывочной жидкости. A drill bit is known that contains a body with a central channel and a central flushing unit in the form of a flexible pipe with a nozzle and a load at the lower end, made in the form of a sleeve and installed concentrically to realize a planetary-oriented direction to the bottom of the flushing liquid.

Недостатком данного изобретения является то, что вследствие меньшего проходного сечения насадки по сравнению с проходным сечением гибкого патрубка давление в нем больше давления в призабойной зоне и это вызывает увеличение напряжений в гибком патрубке, тем самым снижая его долговечность и уменьшая амплитуду его колебаний, а следовательно и радиус воздействия струи на забой. Известно также, что разрушение и доразрушение зон предразрушения горной породы гидромониторной струей менее эффективно по сравнению с воздействием гидродинамическим излучателем вихревого типа. The disadvantage of this invention is that due to the smaller bore of the nozzle compared to the bore of the flexible pipe, the pressure in it is greater than the pressure in the bottomhole zone and this causes an increase in stresses in the flexible pipe, thereby reducing its durability and reducing the amplitude of its vibrations, and therefore radius of jet impact on the face. It is also known that the destruction and additional destruction of pre-fracture zones of a rock with a jet stream is less effective compared to the impact of a vortex type hydrodynamic emitter.

Известно буровое долото режуще-скалывающего действия, принятое за прототип, содержащее полый корпус, армированный породоразрушающими элементами, с установленными на нем гидродинамическими излучателями, выполненными в виде цилиндрической камеры завихрения с тангенциально расположенными каналами и с параметрами закрутки A=1,5. Known drill bit cutting-shearing action, adopted for the prototype, containing a hollow body reinforced with rock cutting elements, mounted on it with hydrodynamic emitters, made in the form of a cylindrical swirl chamber with tangentially located channels and with twist parameters A = 1,5.

Недостатком данного изобретения является то, что вследствие фиксированного расположения гидродинамических излучателей разрушение и доразрушение зон предразрушения горной породы струями, выходящими из излучателей, происходит только по определенным радиусам, не охватывая всей площади забоя, и кроме того, на участках встречи потоков жидкости, истекающей из излучателей, образуются зоны интенсивной турбулизации, в которых частицы породы совершают хаотическое движение, подвергаясь повторному измельчению породы разрушающими элементами, что снижает эффективность бурения. The disadvantage of this invention is that due to the fixed location of the hydrodynamic emitters, the destruction and additional destruction of the rock pre-fracture zones by jets leaving the emitters occurs only at certain radii, not covering the entire face area, and in addition, in areas where fluid flows from the emitters meet , zones of intense turbulization are formed in which the rock particles make a random movement, being subjected to repeated grinding of the rock with destructive elements, it reduces the efficiency of drilling.

Целью изобретения является создание условий для разрушения и доразрушения зон предразрушения горной породы струей промывочной жидкости по всей поверхности забоя и улучшение очистки призабойной зоны. The aim of the invention is to create conditions for the destruction and further destruction of the zones of pre-destruction of the rock by a jet of washing liquid over the entire surface of the face and to improve the cleaning of the bottom-hole zone.

Указанная цель достигается тем, что буровое долото содержит полый корпус, закрепленные к корпусу породоразрушающие лопасти и центральный гидродинамический излучатель в виде цилиндрической камеры завихрения с тангенциально расположенными вихревыми каналами, параметром закрутки, равным A=1,5 и выходным соплом, выполненным в виде гибкого патрубка. This goal is achieved by the fact that the drill bit contains a hollow body, rock-cutting blades fixed to the body and a central hydrodynamic emitter in the form of a cylindrical swirl chamber with tangentially located vortex channels, a swirl parameter equal to A = 1.5 and an output nozzle made in the form of a flexible pipe .

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в гидродинамическом излучателе вместо жесткого выходного сопла установлен гибкий патрубок. Таким образом, предлагаемое буровое долото режуще-скалывающего действия соответствует критерию изобретения "новизна". Comparative analysis with the prototype shows that in the hydrodynamic emitter, instead of a rigid output nozzle, a flexible pipe is installed. Thus, the proposed drill bit cutting-shearing action meets the criteria of the invention of "novelty."

Замена гидродинамических излучателей с жесткими соплами на гидродинамический излучатель с выходным соплом в виде гибкого патрубка увеличивает эффективность работы долота, так как пульсации давления жидкости в излучателе заставляют гибкий патрубок интенсивно колебаться, увеличивая зону охвата забоя струей, воздействующей на породу по различным радиусам, а так как излучатель один, то устраняются зоны встречных потоков. The replacement of hydrodynamic emitters with rigid nozzles with a hydrodynamic emitter with an output nozzle in the form of a flexible nozzle increases the efficiency of the bit, since the pressure pulsations in the emitter cause the flexible nozzle to oscillate intensively, increasing the coverage area of the face by a jet acting on the rock at different radii, and since one emitter, then the zones of oncoming flows are eliminated.

Наличие новых свойств указывает на соответствие заявляемого технического решения критерию "существенные отличия". The presence of new properties indicates the conformity of the claimed technical solution to the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 показано долото, разрез; на фиг. 2-3 разрез излучателя. In FIG. 1 shows a bit, a section; in FIG. 2-3 section of the emitter.

Долото состоит из полого корпуса 1 с центральным промывочным каналом 2, лопастей 3, разделяющих промывочный канал 2 на сектора, установленного над лопастями гидродинамического излучателя 4, представляющего собой цилиндрическую камеру завихрения 5 с тангенциальными входными каналами 6 и соплом 7 в виде гибкого патрубка. The bit consists of a hollow body 1 with a central flushing channel 2, blades 3 dividing the flushing channel 2 into sectors mounted above the blades of the hydrodynamic emitter 4, which is a cylindrical swirl chamber 5 with tangential inlet channels 6 and a nozzle 7 in the form of a flexible pipe.

Работа долота осуществляется следующим образом. При вращении долота к нему прикладывается осевая нагрузка и подается промывочная жидкость, которая через тангенциальные входные каналы 6 поступает в камеру завихрения 5 гидродинамического излучателя 4, образуя в камере периферийное закрученное течение, где в приосевой зоне образуется противоток промывочной жидкости (тороидальная зона обратных токов), вызывающий пульсацию давления жидкости. Выходящая из камеры завихрения жидкость за счет пульсаций давления вызывает интенсивные колебания сопла 7, выполненного в виде гибкого патрубка, таким образом обеспечивая поражение забоя по различным радиусам выходящей из излучателя струей, которая за счет пульсаций давления жидкости воздействует на породу, вызывая разрушение и доразрушение зон предразрушения горной породы. The work of the bit is as follows. When the bit rotates, an axial load is applied to it and a flushing fluid is supplied, which through the tangential inlet channels 6 enters the swirl chamber 5 of the hydrodynamic emitter 4, 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 fluid pressure. The liquid exiting the turbulence chamber due to pressure pulsations causes intense oscillations of the nozzle 7, made in the form of a flexible pipe, thus ensuring that the face is hit along different radii by the jet exiting the emitter, which acts on the rock due to pressure pulsations of the liquid, causing destruction and additional destruction of the prefracture zones rock formation.

Таким образом, предложенное устройство позволит повысить механическую скорость бурения, проходку на долото и в целом повысить эффективность бурения долотами режуще-скалывающего действия. Thus, the proposed device will increase the mechanical drilling speed, sinking on the bit and in general to increase the efficiency of drilling bits with cutting-shearing action.

Claims

A cutting-chipping drill bit containing a hollow body, rock cutting elements fixed to the body, and a hydrodynamic emitter mounted in the body, made in the form of a cylindrical swirl chamber with tangentially located input channels and a twist parameter of 1.5, characterized in that the bit has a central a flushing channel in which a radiator is installed with an output nozzle made in the form of a flexible pipe.