RU2098596C1

RU2098596C1 - Drilling bit

Info

Publication number: RU2098596C1
Application number: RU95120382A
Authority: RU
Inventors: Р.М. Богомолов; А.В. Сусликов; А.В. Торгашов; Ю.А. Туманов; А.П. Щербаков; С.П. Баталов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Волгабурмаш"
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: mining engineering. SUBSTANCE: invention is applicable in drilling bits for drilling holes with air and gas, in expanders, and in other drilling tools. Drilling bit contains casing with nipple and blow channels wherein, by the aid of stop and sealing means, valve units are installed consisting of protective shell, locking member of any shape (e.g. spherical), and return spring with rod. The two latter are protected against slurry particles by protective case with cellular bottom-screen. Protective case, in its upper part, has sealing and stopping members providing easily and quickly replacing entire unit by another with required open flow area. EFFECT: improved design. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к долотостроению и может найти применение в долотах для бурения скважин с продувкой сжатым воздухом или газом, расширителях и других бурильных инструментах. The invention relates to chisel construction and can find application in chisels for drilling wells with purging with compressed air or gas, expanders and other drilling tools.

Известно буровое долото, в центральной зоне которого установлен обратный клапан, предотвращающий попадание скважинной среды в полость долота во время наращивания труб или остановки компрессора [1]
Недостатком известного долота является расположение обратного клапана в ниппельной части высоко в надшарошечном пространстве. Это значительно снижает возможность струи сжатого воздуха эффективно воздействовать на очистку забоя, поскольку известно, что энергия струи резко уменьшается с увеличением расстояния от забоя до выхода из сопла.A drill bit is known in the central zone of which a check valve is installed to prevent the penetration of the borehole medium into the cavity of the bit during pipe extension or compressor shutdown [1]
A disadvantage of the known bit is the location of the non-return valve in the nipple part high in the suprahepatic space. This significantly reduces the ability of a jet of compressed air to effectively influence the cleaning of the face, since it is known that the energy of the jet decreases sharply with increasing distance from the face to the exit of the nozzle.

Частично задача повышения эффективности очистки за счет приближения к забою решается в другом известном буровом долоте [2] В этом долоте продувочные узлы вынесены из ниппельной части в периферийные боковые приливы, расположенные значительно ближе к забою. Partially, the task of increasing the cleaning efficiency by approaching the bottom is solved in another well-known drill bit [2] In this bit, the blowing units are carried out from the nipple part to the peripheral lateral tides located much closer to the bottom.

Однако установление запорной пружины с возможностью выхода запорного органа и части пружины за пределы долота во время его работы приводит к тому, что его наружная рабочая контактная поверхность попадает в зону вихревых обратных потоков агента со взвешенными в нем частицами абразивного шлама. Происходит абразивный износ контактной поверхности и пружины. Кроме того, крупные частицы шлама, попадая в открытую полость между гнездом и наружной поверхностью запорного органа, не позволяют сократиться пружине и препятствуют герметичной установке запорного органа внутри сопла, нарушая герметичность между ними. Кроме того, невозможно регулирование выходного сечения стационарного клапана, а также расстояние от его выхода до забоя. However, the establishment of a locking spring with the possibility of the locking body and part of the spring outside the bit during its operation leads to the fact that its external working contact surface falls into the zone of vortex return flows of the agent with particles of abrasive slurry suspended in it. The abrasive wear of the contact surface and the spring occurs. In addition, large particles of sludge, falling into the open cavity between the socket and the outer surface of the locking element, do not allow the spring to contract and prevent the tight installation of the locking element inside the nozzle, violating the tightness between them. In addition, it is impossible to control the outlet cross section of a stationary valve, as well as the distance from its outlet to the bottom.

Целью изобретения является повышение производительности бурения путем более надежной работы запорного органа. The aim of the invention is to increase drilling productivity by more reliable operation of the locking element.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в буровом долоте, содержащем корпус с ниппелем и продувочными каналами, установленные в продувочных каналах клапанные узлы, состоящие из защитного корпуса, запорного органа и возвратной пружины, при этом запорный орган и возвратная пружина постоянно расположены внутри защитного корпуса, и в рабочем и в нерабочем положениях, а снизу защищены ячеистым дном-экраном или сеткой, предотвращающим попадание частиц шлама и регулирующим их минимальную величину, защитный корпус в верхней части снабжен герметизирующим и стопорным элементами. Это позволяет обеспечивать сменность всего узла клапана и выбор максимально возможной длины защитного корпуса для конкретного типа и размера долота, для максимального приближения выхода струи из корпуса к поверхности забоя, без опасности заклинки или абразивного износа пружины и запорного органа. The solution to this problem is achieved due to the fact that in the drill bit containing a housing with a nipple and purge channels, valve assemblies installed in the purge channels consist of a protective body, a locking member and a return spring, while the locking member and a return spring are constantly located inside the protective case, both in working and inoperative positions, and from below are protected by a mesh bottom-screen or mesh, which prevents the ingress of sludge particles and regulates their minimum size, the protective case in the upper part STI is equipped with sealing and locking elements. This allows for the replacement of the entire valve assembly and the choice of the maximum possible length of the protective housing for a particular type and size of the bit, to maximize the approach of the jet exit from the housing to the bottom surface, without the risk of a wedge or abrasive wear of the spring and the locking element.

Возможность сменности клапанного узла, в отличие от стационарного, установленного при сборке секций долота (как в прототипе) позволяет регулировать (менять) общее проходное сечение одного или всех трех клапанов в зависимости от конкретных условий бурения. The ability to change the valve assembly, in contrast to the stationary one installed during the assembly of the drill bit sections (as in the prototype) allows you to adjust (change) the total flow area of one or all three valves depending on the specific drilling conditions.

На фиг. 1 изображено буровое долото в разрезе с клапанным узлом; на фиг. 2 клапанный узел. In FIG. 1 shows a drill bit in section with a valve assembly; in FIG. 2 valve assembly.

Буровое долото содержит корпус 1 с ниппелем 2 и продувочными каналами 3. В продувочных каналах 3 установлены клапанные узлы 4. Клапанный узел 4 состоит из защитного корпуса 5, в котором расположены запорный орган 6 и возвратная пружина 7. Запорный орган 6 выполнен в виде усеченного конуса с внутренней полостью, в которой расположены возвратная пружина 7 и шток 8, закрепленный в ячеистом дне-экране 9. Запорный орган 6 может быть выполнен из эластичной резины, пластмассы или любого другого материала. Ячеистое дно-экран 9 закреплено в нижней части защитного корпуса 5 и выполнено с отверстиями 10 или ячейками, причем сумма площадей проходных отверстий-ячеек равна площади входного отверстия продувочного канала 3. The drill bit contains a housing 1 with a nipple 2 and purge channels 3. Valve assemblies 4 are installed in the purge channels 3. Valve assembly 4 consists of a protective housing 5, in which a locking element 6 and a return spring 7 are located. The locking element 6 is made in the form of a truncated cone with an internal cavity in which the return spring 7 and the stem 8 are located, fixed in the cellular bottom of the screen 9. The locking member 6 may be made of elastic rubber, plastic or any other material. The cellular bottom screen 9 is fixed in the lower part of the protective housing 5 and is made with holes 10 or cells, and the sum of the areas of the through-openings-cells is equal to the area of the inlet of the purge channel 3.

Запорный орган 6 может быть выполнен любой другой формы, например сферической. The locking member 6 may be of any other shape, for example spherical.

Клапанный узел 4 в продувочном канале 3 закреплен при помощи стопорного элемента (кольца) 11 и уплотнен герметизирующим элементом (уплотнительным кольцом) 12. Внутренняя поверхность защитного корпуса 5 в нижней части выполнена конической для соприкосновения с запорным органом 6. The valve assembly 4 in the purge channel 3 is fixed by means of a locking element (ring) 11 and sealed with a sealing element (O-ring) 12. The inner surface of the protective housing 5 in the lower part is conical for contact with the locking element 6.

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

В процессе бурения нисходящий поток очищающего агента подается под давлением в ниппель 2, проходит по продувочному каналу 3 в клапанный узел 4 и направляется на вооружение долота или забой скважины. Под действием потока очищающего агента запорный орган 6, преодолевая сопротивление возвратной пружины 7, выдвигается вниз к ячеистому дну-экрану 9, образуя свободный проход агента между внутренней поверхностью защитного корпуса и запорным органом 6. In the process of drilling, the downward flow of the cleaning agent is supplied under pressure to the nipple 2, passes through the purge channel 3 to the valve assembly 4 and is sent to the armament of the bit or the bottom of the well. Under the action of the flow of the cleaning agent, the locking member 6, overcoming the resistance of the return spring 7, extends down to the mesh bottom screen 9, forming a free passage of the agent between the inner surface of the protective housing and the locking member 6.

При прекращении подачи продувочного агента запорный орган 6 возвращается в исходное положение под действием возвратной пружины 7 и давления скважинной среды, препятствуя проникновению шлама в ниппельную полость и продувочные каналы опор подшипников. When the supply of the purge agent is stopped, the shut-off member 6 returns to its original position under the action of the return spring 7 and the pressure of the downhole medium, preventing the penetration of sludge into the nipple cavity and the purge channels of the bearing supports.

Источники информации
1. Патент США N 3198269, кл. 175/318, 1963.Sources of information
1. US patent N 3198269, CL. 175/318, 1963.

2. Авт. свид. СССР N 1492018, кл. E 21 B, 27/00, 1985. 2. Auth. testimonial. USSR N 1492018, class E 21 B, 27/00, 1985.

Claims

1. A drill bit containing a housing with a nipple and purge channels, valve assemblies installed in the purge channels, consisting of a protective housing, a locking member and a return spring, characterized in that the locking member and a return spring are placed inside the protective housing with a free passage of the purging agent between the inner surface of the protective housing and the locking body to protect against exposure to particles of sludge, while the housing is made with a mesh bottom-screen and mounted on the last rod for the return spring other.

2. The bit according to claim 1, characterized in that the locking body is made in the form of a truncated cone.

3. The bit according to claim 1, characterized in that the protective casing in the upper part has a sealing and locking elements to allow easy and quick replacement of the valve assembly with another with the required bore.