RU2100559C1 - Tool for well drilling - Google Patents

Tool for well drilling Download PDF

Info

Publication number
RU2100559C1
RU2100559C1 RU95119324A RU95119324A RU2100559C1 RU 2100559 C1 RU2100559 C1 RU 2100559C1 RU 95119324 A RU95119324 A RU 95119324A RU 95119324 A RU95119324 A RU 95119324A RU 2100559 C1 RU2100559 C1 RU 2100559C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbodrill
drill
sub
shaft
bit
Prior art date
Application number
RU95119324A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95119324A (en
Inventor
Ю.Р. Иоанесян
Original Assignee
Индивидуальное частное предприятие "ГЕОИНСТРУМЕНТС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Индивидуальное частное предприятие "ГЕОИНСТРУМЕНТС" filed Critical Индивидуальное частное предприятие "ГЕОИНСТРУМЕНТС"
Priority to RU95119324A priority Critical patent/RU2100559C1/en
Publication of RU95119324A publication Critical patent/RU95119324A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2100559C1 publication Critical patent/RU2100559C1/en

Links

Abstract

FIELD: tools for well drilling. SUBSTANCE: tool includes drill pipe string whose lower part is connected to turbodrill body by means of sub, and drill bit connected to turbodrill shaft. Turbodrill shaft is secured in turbodrill body with the help of axial and radial bearings. Turbodrill working members include: bladings of turbine pressure stage; turbodrill axial and radial bearings fixed in its body with the aid of tensioned threaded sub. Connected to sub lower end is diamond drill crown. Drill bit is located inside body of diamond drill crown. Outside drill bit diameter is larger than inside diameter of tensioned threaded sub by 0.003-0.40 m. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области инструментов и устройств, использующихся для бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к техническим средствам турбинного бурения. The invention relates to the field of tools and devices used for drilling oil and gas wells, in particular to technical means for turbine drilling.

Известны инструменты, с помощью которых делались попытки осуществить ступенчатое разрушение забоя скважины, имеющие целью сократить расход энергии на разрушение горной породы и увеличить механическую скорость проходки (авт. св. СССР N 135845). Known tools with which attempts were made to carry out stepwise destruction of the bottom of the well, with the aim of reducing energy consumption for the destruction of rocks and increase the mechanical speed of penetration (ed. St. USSR N 135845).

В инструменте, выполненном по этому авторскому свидетельству, расширитель пилотного (опережающего) ствола приводится во вращение корпусом турбобура, и пилотное (опережающее) долото вращается ротором буровой установки через колонну бурильных труб и вращающуюся бурильными трубами ось турбобура, к нижнему концу которой присоединяется пилотное долото. При этом предполагалось, что мощность, реализуемая на пилотном долоте, разрушает относительно небольшую поверхность забоя скважины. В то же время пилотный расширитель, разрушая верхнюю полку ступенчатого забоя, не только бурит, но и отваливает эту полку крупными кусками, что интенсифицирует механическую скорость проходки. In the tool, made according to this copyright certificate, the expander of the pilot (leading) shaft is rotated by the turbodrill body, and the pilot (leading) bit is rotated by the rotor of the drilling rig through the drill pipe string and the axis of the turbodrill rotating by the drill pipes, to the lower end of which the pilot bit is connected. It was assumed that the power sold on the pilot bit destroys the relatively small surface of the bottom of the well. At the same time, the pilot expander, destroying the upper flange of the stepped face, not only drills, but also rolls off this flange in large pieces, which intensifies the mechanical speed of penetration.

Однако в процессе промышленных испытаний этого технического новшества было установлено, что привод расширителя во вращение с помощью корпуса турбобура имеет ряд существенных и практически неразрешимых недостатков. However, in the process of industrial testing of this technical innovation, it was found that the expander’s rotational drive with the help of a turbodrill housing has a number of significant and practically insoluble drawbacks.

Главные из них следующие. The main ones are as follows.

1. Расширитель инструмент существенно более моментоемкий, чем долото. Турбобур не может обеспечить на вращающемся корпусе необходимые значения вращающего момента. 1. The tool expander is significantly more moment-intensive than the chisel. The turbodrill cannot provide the necessary torque values on a rotating casing.

2. При работе расширителя с недогрузкой (на режимах близких к режиму холостого хода турбобура) опоры шарошек расширителя быстро выходят из строя, что приводит к необходимости быстрой замены дорогостоящего расширителя. 2. When the expander is underloaded (at modes close to the idle speed of the turbodrill), the expander cone bearings quickly fail, which leads to the need to quickly replace an expensive expander.

Выполнение расширителя в виде алмазной коронки невозможно, так как ее энергоемкость намного больше, чем энергоемкость шарошечного расширителя. The implementation of the expander in the form of a diamond crown is impossible, since its energy intensity is much greater than the energy intensity of the cone expander.

3. Вращение корпуса турбобура относительно его оси, присоединяемой к колонне бурильных труб требует надежного сальника в его верхней части. До настоящего времени такой сальник не создан. 3. The rotation of the turbodrill body relative to its axis, attached to the drill pipe string, requires a reliable seal in its upper part. To date, such an oil seal has not been created.

4. Вращение корпуса турбобура приводит к его быстрой сработке по диаметру и необходимости замены, так как значительная часть разбуриваемых пород обладает высокой абразивностью, частота его вращения весьма велика (600-1200 об/мин). В то же время защита длинного корпуса от износа с помощью нанесения твердосплавных покрытий не эффективна с экономической точки зрения. 4. The rotation of the turbodrill casing leads to its quick turning-off in diameter and the need for replacement, since a significant part of the drilled rocks has high abrasiveness, its rotation frequency is very high (600-1200 rpm). At the same time, the protection of a long body from wear by applying carbide coatings is not effective from an economic point of view.

Однако тот небольшой объем экспериментов, который был проведен в области ступенчатого разрушения забоя скважины, убедительно показал, что с энергетической точки зрения (повышение КПД разрушения породы забоя скважины) это дело весьма перспективно. However, the small amount of experiments that were carried out in the field of stepwise destruction of the bottom of the well convincingly showed that from an energy point of view (increasing the efficiency of destruction of the rock of the bottom of the well), this case is very promising.

Ближайшим аналогом нашего изобретения является известное устройство, реализующее способ бурения скважин (авт. св. СССР N 794139) и состоящее из турбобура, к нижней части корпуса которого присоединено долото, внутри которого размещается другое долото, присоединяемое к валу турбобура. При этом корпус турбобура, присоединяемый к бурильной колонне, вместе с наружным долотом вращается от роторного стола бурильной установки, а внутреннее долото вращается валом турбобура в противоположном направлении. The closest analogue of our invention is a known device that implements a method of drilling wells (ed. St. USSR N 794139) and consisting of a turbodrill, to which a bit is attached to the lower part of the body, inside which another bit is attached, attached to the turbodrill shaft. In this case, the turbo-drill body connected to the drill string, together with the outer bit, rotates from the rotary table of the drilling rig, and the inner bit rotates in the opposite direction by the turbo-drill shaft.

Сосредотачивая в себе значительное количество необходимых и общих конструктивных признаков данное изобретение не решает поставленную нами задачу. Существенное снижение энергетических затрат на единицу объема выбуриваемой породы. Размещение породоразрушающих элементов шарошек наружного и внутреннего долот в одной плоскости и задалживание на опоры шарошек наружного долота большого радиального габарита автоматически существенно уменьшает диаметральный габарит внутреннего долота, и, следовательно, снижает его работоспособность. Попытки спроектировать такую систему в диаметральном габарите скважины 295,3 мм не дали положительного результата. Тем сложнее обстоит дело с меньшими диаметрами. By concentrating in itself a significant number of necessary and general design features, this invention does not solve the problem posed by us. Significant reduction in energy costs per unit volume of drillable rock. Placing the rock-cutting elements of the cones of the outer and inner chisels in one plane and depositing on the bearings of the cones of the outer chisel of a large radial dimension automatically significantly reduces the diametric dimension of the inner chisel, and therefore reduces its performance. Attempts to design such a system in a borehole diameter of 295.3 mm did not yield a positive result. The more complicated the situation with smaller diameters.

На чертеже изображен инструмент для бурения. В корпусе 1 турбобура, который с помощью переводника 2 присоединяется к бурильной колонне 3, неподвижно закреплены статорные элементы осевой опоры 4, статорные элементы радиальных опор 5 и статорные лопаточные венцы 6 ступеней давления турбины. Их неподвижное закрепление в корпусе турбобура 1 обеспечивается с помощью натяжного резьбового переводника 7, к нижнему концу которого на резьбе крепится алмазная буровая коронка 8. The drawing shows a tool for drilling. In the housing 1 of the turbodrill, which is connected to the drill string by means of a sub 2, the stator elements of the axial support 4, the stator elements of the radial bearings 5 and the stator blade crowns 6 of the turbine pressure stage are fixedly fixed. Their fixed fastening in the housing of the turbo-drill 1 is provided by means of a threaded threaded sub 7, to the lower end of which a diamond drill bit 8 is attached to the thread.

На валу 9 турбобура неподвижно закреплены с помощью затяжной гайки 10 роторные элементы 11 осевой опоры; роторные элементы 12 радиальных опор и роторные лопаточные венцы 13 ступеней давления турбины. В верхней части вала 9 турбобура имеется внутренняя полость 14, которая своим верхним концом гидравлически сообщается с внутренней полостью переводника 2 и внутренней полостью бурильной колонны 3. Через окна 15 внутренняя полость 14 вала 9 турбобура гидравлически сообщается с пространством внутри корпуса 1 турбобура, в котором размещены статорные 6 и роторные 13 лопаточные венцы ступеней давления турбины и статорные 5 и роторные 12 элементы радиальных опор. On the shaft 9 of the turbodrill, the rotor elements 11 of the axial support are fixedly fixed with a tightening nut 10; rotor elements 12 of radial bearings and rotor blade crowns 13 stages of turbine pressure. In the upper part of the shaft 9 of the turbo-drill there is an internal cavity 14, which hydraulically communicates with its upper end with the internal cavity of the sub 2 and the internal cavity of the drill string 3. Through the windows 15, the internal cavity 14 of the shaft 9 of the turbo-drill is hydraulically connected with the space inside the turbo-drill housing 1, in which stator 6 and rotor 13 blade crowns of turbine pressure steps and stator 5 and rotor 12 elements of radial bearings.

Роторные элементы 11 осевой опоры отделены от роторных лопаточных венцов 13 ступеней давления турбины с помощью фонаря 16, в котором имеются окна 17, гидравлически сообщающие окна 15 и внутреннюю полость 14 вала 9 турбобура, с пространством внутри корпуса 1 турбобура, в котором размещены лопаточные венцы ступеней давления турбины и радиальные опоры турбобура. The rotor elements 11 of the axial support are separated from the rotor blade crowns 13 of the turbine pressure stages by means of a lantern 16, in which there are windows 17 hydraulically communicating windows 15 and the internal cavity 14 of the turbo-drill shaft 9, with a space inside the turbo-drill housing 1 in which the blade-wreath stages are placed turbine pressure and turbo-drill radial bearings.

В нижней части вала 9 турбобура имеется внутренняя полость 18, которая гидравлически связана с подтурбинным пространством 19 корпуса 1 турбобура с помощью окон 20. In the lower part of the shaft 9 of the turbo-drill there is an internal cavity 18, which is hydraulically connected to the sub-turbine space 19 of the turbo-drill housing 1 by means of windows 20.

В нижней части вала 9 турбобура крепится на резьбе шарошечное долото 21, наружный габаритный диаметр которого на 0,003-0,040 м больше внутреннего диаметра натяжного резьбового переводника 7. In the lower part of the shaft 9 of the turbodrill, a cone bit 21 is attached to the thread, the outer overall diameter of which is 0.003-0.040 m larger than the inner diameter of the tension threaded sub 7.

Нижняя часть вала 9 турбобура, к которой крепится долото 21, выступает за внутреннюю цилиндрическую поверхность переводника 7 на величину в 100-300 мм, что обеспечивает возможность замены долота 21 с помощью буровых машинных ключей. Породоразрушающая поверхность алмазной коронки 8 по своему внутреннему (кернообразующему) диаметру на 2-20 мм больше, чем наружный (габаритный диаметр) долота 21, а по наружному скважинно-образующему диаметру на 20-80 мм больше, чем наружный диаметр натяжного резьбового переводника 7. The lower part of the shaft 9 of the turbodrill, to which the bit 21 is attached, protrudes beyond the inner cylindrical surface of the sub 7 by a value of 100-300 mm, which makes it possible to replace the bit 21 with the help of drilling machine keys. The rock-breaking surface of the diamond crown 8 in its inner (core-forming) diameter is 2-20 mm larger than the outer (overall diameter) of the bit 21, and in the outer bore-forming diameter is 20-80 mm larger than the outer diameter of the tension threaded sub 7.

При этом кернообразующая поверхность алмазной коронки 8 выступает (по осевой высоте) за породообразующую поверхность долота 21 на максимально-возможную, с технологической точки зрения, величину. In this case, the core-forming surface of the diamond crown 8 stands (in axial height) for the rock-forming surface of the bit 21 by the maximum possible value from a technological point of view.

Работа инструмента для бурения. Work tool for drilling.

Бурение осуществляется при работающем буровом насосе. При этом бурильная колонка 3, корпус 1 турбобура и присоединенная к переводнику 7 алмазная коронка 8 вращается ротором буровой установки с частотой 60-250 об/мин. Drilling is carried out while the mud pump is running. In this case, the drill string 3, the turbo-drill body 1 and the diamond crown 8 attached to the sub 7 rotates by the rotor of the drilling rig with a frequency of 60-250 rpm.

Промывочная буровая жидкость из внутренней полости бурильной колонны 3 попадает во внутреннюю полость 14 вала 9 турбобура и далее через окна 15 вала и окна 17 фонаря 16 попадает в пространство внутри корпуса 1 турбобура, в котором размещаются лопаточные венцы ступеней давления турбины и ее радиальные опоры. Flushing drilling fluid from the inner cavity of the drill string 3 enters the inner cavity 14 of the shaft 9 of the turbo-drill and then through the windows 15 of the shaft and the window 17 of the lamp 16 enters the space inside the housing 1 of the turbo-drill, in which the blade crowns of the turbine pressure stages and its radial bearings are located.

Роторные лопаточные венцы 13 турбины приводят вал 9 турбобура во вращение и соответственно вращают долото 21, присоединенное к нижнему концу вала 9. Отработавшая в лопаточных венцах ступеней давления турбины промывочная жидкость попадает в подтурбинное пространство 18 корпуса 1 турбобура и далее через окна 20 во внутреннюю полость 18 вала 9 турбобура. Через внутреннюю полость 18 вала 9 промывочная жидкость поступает к долоту 21. Далее промывочная жидкость по внутренней полости алмазной коронки 8 попадает к ее породоразрушающей и кернообразующей поверхности, а далее в пространство за корпусом 1 турбобура (кольцевое пространство скважины). Буровая алмазная коронка 8 выполняется с минимальной радиальной шириной породоразрушающей-кернообразующей поверхности, что обеспечивает наилучшие условия с точки зрения повышения механической скорости проходки ствола скважины. The rotor blade crowns 13 of the turbine rotate the turbodrill shaft 9 and, accordingly, rotate the bit 21 connected to the lower end of the shaft 9. The flushing fluid spent in the blade crowns of the turbine pressure steps enters the turbine space 18 of the turbodrill housing 1 and then through the windows 20 into the internal cavity 18 shaft 9 of the turbodrill. Through the internal cavity 18 of the shaft 9, the flushing fluid enters the bit 21. Next, the flushing fluid through the inner cavity of the diamond crown 8 enters its rock-cutting and core-forming surface, and then into the space behind the turbodrill body 1 (annular space of the well). Diamond drill bit 8 is performed with a minimum radial width of the rock-cutting-core-forming surface, which provides the best conditions from the point of view of increasing the mechanical speed of the wellbore.

Долото 21 работает на керне, разрушая его и не упираясь затылками шарошек в стенку скважины (как это имеет место при обычном роторном или турбинном бурении). Это обстоятельство кратно снижает энергоемкость долота, что позволяет обеспечивать турбобуром частоту его вращения, укладывающуюся в диапазон значений от 250 до 600 об/мин и способствует получению его высокой отказной стойкости. Bit 21 runs on a core, destroying it and not resting against the cones of the cones against the wall of the well (as is the case with conventional rotary or turbine drilling). This circumstance reduces the energy intensity of the bit by several times, which makes it possible to provide the turbodrill with its rotation frequency that falls within the range of values from 250 to 600 rpm and contributes to its high failure resistance.

Алмазная коронка 8, обладающая очень большой энергоемкостью, позволяет реализовать лучшее качество роторного бурения практически неограниченный запас вращающего момента, расходуемого на минимально возможной поверхности кернообразующего забоя. Diamond crown 8, which has a very high energy intensity, allows you to realize the best quality of rotary drilling with an almost unlimited supply of torque spent on the smallest possible surface of the core-forming face.

Claims (1)

Инструмент для бурения скважин, включающий бурильную колонну, к нижней части которой присоединен турбобур, на валу которого закреплено внутреннее буровое долото, размещенное внутри наружного бурового долота, отличающийся тем, что наружное буровое долото выполнено в виде алмазной коронки, связанной с нижним концом корпуса турбобура посредством нижнего натяжного резьбового переводника, при этом габаритный размер внутреннего долота на 0,003 0,040 м превышает внутренний диаметр нижнего натяжного резьбового переводника. A tool for drilling wells, including a drill string, to the lower part of which a turbodrill is attached, on the shaft of which an internal drill bit is mounted, located inside the external drill bit, characterized in that the external drill bit is made in the form of a diamond core connected to the lower end of the turbodrill body by lower tension threaded sub, while the overall size of the inner bit is 0.003 0.040 m greater than the inner diameter of the lower tension threaded sub.
RU95119324A 1995-11-16 1995-11-16 Tool for well drilling RU2100559C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95119324A RU2100559C1 (en) 1995-11-16 1995-11-16 Tool for well drilling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95119324A RU2100559C1 (en) 1995-11-16 1995-11-16 Tool for well drilling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95119324A RU95119324A (en) 1997-11-20
RU2100559C1 true RU2100559C1 (en) 1997-12-27

Family

ID=20173798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95119324A RU2100559C1 (en) 1995-11-16 1995-11-16 Tool for well drilling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2100559C1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8534380B2 (en) 2007-08-15 2013-09-17 Schlumberger Technology Corporation System and method for directional drilling a borehole with a rotary drilling system
US8550185B2 (en) 2007-08-15 2013-10-08 Schlumberger Technology Corporation Stochastic bit noise
EA019248B1 (en) * 2011-02-14 2014-02-28 Товарищество С Ограниченной Ответственностью "Компания Жайлау" Diamond drilling bit
US8720604B2 (en) 2007-08-15 2014-05-13 Schlumberger Technology Corporation Method and system for steering a directional drilling system
US8757294B2 (en) 2007-08-15 2014-06-24 Schlumberger Technology Corporation System and method for controlling a drilling system for drilling a borehole in an earth formation
US8763726B2 (en) 2007-08-15 2014-07-01 Schlumberger Technology Corporation Drill bit gauge pad control
US8899352B2 (en) 2007-08-15 2014-12-02 Schlumberger Technology Corporation System and method for drilling
RU2693082C1 (en) * 2018-04-16 2019-07-01 Акционерное общество "Пермнефтемашремонт" Rock cutting tool
CN114837592A (en) * 2022-05-24 2022-08-02 中煤科工集团重庆研究院有限公司 Coal mine underground core tube protecting straight drilling equipment and drilling method
RU2781993C1 (en) * 2022-04-22 2022-10-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" Device for drilling with multi-rotating bits

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU, авторское свидетельство, 135845, кл. E 21 B 7/28, 1961. SU, авторское свидетельство, 794139, кл. E 21 B 4/20, 1981. *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8763726B2 (en) 2007-08-15 2014-07-01 Schlumberger Technology Corporation Drill bit gauge pad control
US8550185B2 (en) 2007-08-15 2013-10-08 Schlumberger Technology Corporation Stochastic bit noise
US8720605B2 (en) 2007-08-15 2014-05-13 Schlumberger Technology Corporation System for directionally drilling a borehole with a rotary drilling system
US8720604B2 (en) 2007-08-15 2014-05-13 Schlumberger Technology Corporation Method and system for steering a directional drilling system
US8757294B2 (en) 2007-08-15 2014-06-24 Schlumberger Technology Corporation System and method for controlling a drilling system for drilling a borehole in an earth formation
US8534380B2 (en) 2007-08-15 2013-09-17 Schlumberger Technology Corporation System and method for directional drilling a borehole with a rotary drilling system
US8899352B2 (en) 2007-08-15 2014-12-02 Schlumberger Technology Corporation System and method for drilling
EA019248B1 (en) * 2011-02-14 2014-02-28 Товарищество С Ограниченной Ответственностью "Компания Жайлау" Diamond drilling bit
RU2693082C1 (en) * 2018-04-16 2019-07-01 Акционерное общество "Пермнефтемашремонт" Rock cutting tool
RU2781993C1 (en) * 2022-04-22 2022-10-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" Device for drilling with multi-rotating bits
CN114837592A (en) * 2022-05-24 2022-08-02 中煤科工集团重庆研究院有限公司 Coal mine underground core tube protecting straight drilling equipment and drilling method
CN114837592B (en) * 2022-05-24 2024-01-26 中煤科工集团重庆研究院有限公司 Coal mine underground rock core pipe straight drilling equipment and drilling method
RU2799928C1 (en) * 2022-12-06 2023-07-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" Device for drilling with multi-rotating bits

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4049066A (en) Apparatus for reducing annular back pressure near the drill bit
US4819745A (en) Flow pulsing apparatus for use in drill string
CN107664013A (en) Vane type axial and circumferential composite impact device
US7562725B1 (en) Downhole pilot bit and reamer with maximized mud motor dimensions
CN107664012B (en) Turbine type bidirectional high-frequency composite impactor
RU2100559C1 (en) Tool for well drilling
US20070137897A1 (en) Combined directional and impact drilling motor
US8622126B2 (en) Reaming tool
US4852669A (en) Directional downhole drill apparatus
GB2224765A (en) Rock drilling apparatus and method.
US2336336A (en) Rotary turbine bit
CN207377489U (en) Vane type axial and circumferential composite impact device
AU769803B2 (en) Dual cutting mill
RU99121060A (en) METHOD FOR DRILLING WELLS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2110660C1 (en) Insert for cutting facility
CN2066480U (en) Wet type sealing inverse circulation pneumatic down-hole hammer
GB2157219A (en) Power drilling tool
RU2781653C1 (en) Turbine drive of the shoe-bit for drilling a complicated section of the well
RU2166604C1 (en) Turbo-drill
CN208803815U (en) Dig drilling boulder breaker soon
RU2166602C1 (en) Turbo-drill
SU1260504A1 (en) Apparatus for drilling large-diameter boreholes
SU1127967A1 (en) Drilling tool
SU794139A1 (en) Well-drilling method
RU2100560C1 (en) Diamond turbodrill