RU2114278C1

RU2114278C1 - Drilling tool

Info

Publication number: RU2114278C1
Application number: RU93035316A
Authority: RU
Inventors: В.Б. Григорьев; В.А. Богданов
Original assignee: Российский научно-исследовательский институт методики и техники разведки
Priority date: 1993-07-08
Filing date: 1993-07-08
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: bore-hole drilling equipment. SUBSTANCE: this is used for drilling with coring by means of removable rock-crushing tool. Drilling tool has outer pipe with serrated end face, removable core receiver, and expandable sector-type drilling bit which is suspended from core receiver on bush with holders. Drilling bit has protrusions for interaction with serrated end face of outer pipe. Sectors are provided with interacting protrusions in the form of tooth engagement members for operating with serrated end face of outer pipe. Serrations of end face and tooth engagement members are made with incline so as to prevent displacement of sectors in direction towards longitudinal axis of rotation of tool during its operation. Aforesaid embodiment of tool increases recovery of core and enhances reliability in operation of drilling tool. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам для бурения с отбором керна со съемным инструментом. The invention relates to mining, and in particular to means for drilling with coring with a removable tool.

Известен буровой снаряд, включающий наружную трубу, съемный керноприемник и секторную съемную коронку, в котором для передачи крутящего момента от наружной трубы к секторам коронки на торце наружной трубы выполнены специальные фигурные зубцы под секторы коронки в рабочем положении (см. патент США N 3603413, кл. 175-261, 1971). A well-known drill, including an outer pipe, a removable core receiver and a sector removable crown, in which, to transmit torque from the outer pipe to the crown sectors, special shaped teeth are made under the crown sectors in the working position (see US patent N 3603413, cl 175-261, 1971).

Для введения секторов коронки в выемки зубцов в состав конструкции бурового снаряда входит ориентирующее устройство, которое усложняет конструкцию. For the introduction of the crown sectors in the recesses of the teeth, the orienting device is included in the structure of the drill, which complicates the structure.

Известен также буровой снаряд со съемными коронками, содержащий наружную трубу с ориентирующим устройством и пазами под секторы, расположенные в наружной трубе внутреннюю трубу, пилотную коронку, узел крепления внутренней трубы с пилотной коронкой и раздвижную коронку в виде секторов, расположенных с возможностью охвата пилотной коронки, где узел крепления внутренней трубы с пилотной коронкой выполнен в виде L-образных выступов и пазов, расположенных соответственно на внутренней трубе и пилотной коронке, внутренняя труба на наружной поверхности выполнена со штырями, а раздвижная коронка в верхней части - с крючковидными пазами с возможностью расположения в них штырей при рабочем положении пилотной коронки и крепления раздвижной коронки при ее рабочем положении (авт. св. N 1584464). Also known is a drill with removable crowns, comprising an outer pipe with an orienting device and grooves for sectors located in the outer pipe, an inner pipe, a pilot crown, an attachment unit for the inner pipe with a pilot crown and an extensible crown in the form of sectors arranged to cover the pilot crown, where the fastening unit of the inner pipe with a pilot crown is made in the form of L-shaped protrusions and grooves located respectively on the inner pipe and the pilot crown, the inner pipe on the outer surface formed with the pins and sliding the crown at the top - with hooked slots to be located therein the pins at the operating position of the pilot bits and extensible fastening crown at its operative position (automatic communication 1584464 N..).

Работает буровой снаряд следующим образом. Drill works as follows.

Съемную часть за грибок опускают в бурильную колонну, при движении вниз в крайнем нижнем положении раздвижная коронка с помощью ориентирующего устройства своими секторами выставляется относительно пазов наружной трубы. При дальнейшем перемещении вниз внутренняя труба вводит секторы раздвижной коронки в пазы наружной трубы, а между секторами коронки - пилотную коронку, с помощью которых формируют скважину и керн, керн периодически поднимают после заполнения им внутренней керноприемной трубы без подъема коронок (до их износа). При бурении секторы раздвижной коронки надежно зафиксированы пилотной коронкой в пазах наружной трубы и керноприемная труба при бурении не вращается, что способствует повышению выхода керна и меньше самозаклином керном, а также не происходит смыкания секторов друг к другу при бурении. The removable part for the fungus is lowered into the drill string, when moving down in the lowest position, the sliding crown with the help of an orienting device is set in its sectors relative to the grooves of the outer pipe. With further downward movement, the inner tube introduces the sectors of the sliding crown into the grooves of the outer pipe, and between the sectors of the crown, the pilot crown, with which the borehole and core are formed, the core is periodically raised after filling the inner core pipe without raising the crowns (until they wear out). During drilling, the sectors of the sliding crown are firmly fixed by the pilot crown in the grooves of the outer pipe and the core receiving pipe does not rotate during drilling, which contributes to an increase in core yield and is less self-tacked by the core, and also the sectors do not close to each other during drilling.

Недостатки снаряда состоят в сложности конструкции: наличие ориентирующего устройства и двух коронок: раздвижной и пилотной. Ввиду сложности конструкции могут быть и отказы в работе, в частности при захвате L-образным выступом внутренней трубы пилотной коронки, так как L-образная выемка пилотной коронки может быть забита шламом. The disadvantages of the projectile are the complexity of the design: the presence of an orienting device and two crowns: a sliding and a pilot. Due to the complexity of the design, there can be failures in operation, in particular when the L-shaped protrusion of the inner tube of the pilot crown is trapped, since the L-shaped recess of the pilot crown may be clogged.

Наиболее близок предлагаемому известный буровой снаряд, включающий наружную трубу, съемный керноприемник и съемную секторную коронку, в котором на нижнем торце наружной трубы под некоторым углом к наружной поверхности трубы выполнены специальные зубцы; на поверхностях секторов, контактирующих с зубцами наружной трубы, выполнены круговые относительно оси бурового снаряда ребра [1]. The closest to the proposed well-known drill, including an outer pipe, a removable core receiver and a removable sector crown, in which on the lower end of the outer pipe at some angle to the outer surface of the pipe made special teeth; on the surfaces of sectors in contact with the teeth of the outer pipe, circular ribs are made relative to the axis of the drill [1].

В бурильную колонну опускают секторную коронку с керноприемником, которые перемещаются до тех пор, пока секторная коронка не зависнет на своих выступах внутри наружной трубы; керноприемник, перемещаясь вниз, вводит секторы их верхними круговыми ребрами в контакт с зубцами наружной трубы. В крайнем нижнем положении керноприемник фиксируется с помощью фиксатора. Затем снаряд ставят на забой и начинают бурение. A sector crown with a core receiver is lowered into the drill string, which moves until the sector crown hangs on its protrusions inside the outer pipe; The core receiver, moving downward, introduces sectors with their upper circular ribs into contact with the teeth of the outer pipe. In the extreme lower position, the core receiver is fixed with a latch. Then the projectile is put on the bottom and start drilling.

Для отрыва керна бурильную колонку немного приподнимают. Извлекают из бурильной колонны керноприемник с керном. Затем, по мере износа, извлекают секторную коронку. Недостаток бурового снаряда заключается в недостаточном выходе керна и ненадежности передачи крутящего момента от наружной трубы к секторам коринки при быстром износе зубцов наружной трубы и поверхности секторов коронки, контактирующих с зубцами. Это обусловлено тем, что зубцы выполнены только на наружной трубе, а на поверхности секторов выполнены круговые относительно оси ребра. Площадь контакта между ними мала: в местах пересечений верхних зубцов и ребер. В процессе бурения в результате ускоренного износа участков контакта будет происходить проскальзывание зубцов наружной трубы относительно секторов коронки по радиусу и по оси снаряда. Это вызовет повышенный износ зубцов наружной трубы и секторов, а значит периодически придется поднимать всю бурильную колонну для замены наружной трубы с зубцами (иначе будет пробуксовка наружной трубы относительно секторов). To break the core, the drill bit is slightly raised. A core receiver with a core is removed from the drill string. Then, as the wear and tear, remove the sector crown. The disadvantage of the drill is the insufficient core output and the unreliability of the transmission of torque from the outer pipe to the cinnamon sectors with rapid wear of the teeth of the outer pipe and the surface of the crown sectors in contact with the teeth. This is due to the fact that the teeth are made only on the outer pipe, and on the surface of the sectors made circular relative to the axis of the ribs. The contact area between them is small: at the intersection of the upper teeth and ribs. During the drilling process, as a result of accelerated wear of the contact areas, the teeth of the outer pipe will slip relative to the crown sectors along the radius and axis of the projectile. This will cause increased wear of the teeth of the outer pipe and sectors, which means that you will periodically have to lift the entire drill string to replace the outer pipe with teeth (otherwise the outer pipe will slip relative to the sectors).

Проскальзывание наружной трубы относительно секторов по оси снаряда вниз вызовет в той или иной мере смыкание секторов друг к другу и уменьшение диаметра керна, препятствуя заполнению керноприемника. Slipping the outer pipe relative to the sectors along the axis of the projectile down will cause, to one degree or another, the closing of the sectors to each other and a decrease in core diameter, preventing the core receiver from filling.

Кроме того, часто будет происходить самозаклинивание керна, так как керноприемник вращается вместе с коронкой. In addition, core self-jamming will often occur, since the core receiver rotates with the crown.

Сущность изобретения состоит в том, что буровой снаряд, содержащий наружную трубу с зубчатым торцем, съемный керноприемник и подвешенную к нему на втулке с держателями раздвижную секторную коронку с выступами взаимодействия с зубцами торца наружной трубы, секторы выполнены с выступами взаимодействия в виде элементов зубчатого зацепления с зубцами торца наружной трубы, причем зубцы торца и элементы зубчатого зацепления выполнены с наклоном для предотвращения перемещения секторов в направлении к продольной оси вращения снаряда при работе последнего. The essence of the invention lies in the fact that the drill containing an outer pipe with a gear end, a removable core receiver and a sliding sector crown suspended from it on the sleeve with holders with interaction protrusions with the teeth of the outer pipe end, the sectors are made with interaction protrusions in the form of gear engagement elements with the teeth of the end of the outer pipe, and the teeth of the end and gear elements are made with an inclination to prevent the movement of sectors in the direction of the longitudinal axis of rotation of the projectile during those of the latter.

На фиг. 1 показан буровой снаряд, коронка в транспортном положении; на фиг. 2 - то же, коронка в рабочем положении. In FIG. 1 shows a drill, the crown in the transport position; in FIG. 2 - the same, the crown in the working position.

Снаряд включает наружную трубу 1 и съемную часть 2, спускаемую к забою и поднимаемую из наружной трубы 1. В нижней части наружной трубы 1 выполнены внутренние расточки 3, 4, а на нижнем торце (по всему торцу) - зубцы 5. Съемная часть 2 включает раздвижную коронку 6 с секторами 7 и корпусом в виде втулки 8, в котором выполнены упоры 9. В нижней части корпуса 8 выполнены сектородержатели 10 с секторами 7. На сектородержателях 10 выполнены упоры 11. Секторы 7 коронки 6 имеют зубцы 12. В съемную часть снаряда входит также керноприемник 13 с керновательным кольцом 14, фиксирующим устройством 15, ловильным грибком 16 и ловильным элементом 17 в виде кольцевой канавки. Все зубцы 12 секторов 7 выполнены с наклоном их вершин 18 от периферий к продольной оси вращения снаряда. Все зубцы 5 торца наружной трубы 1 выполнены с таким же соответствующим наклоном их поверхностей взаимодействия 19 и вершин 20 и также в сторону этой оси вращения. The projectile includes an outer pipe 1 and a removable part 2, lowered to the bottom and lifted from the outer pipe 1. In the lower part of the outer pipe 1, internal bores 3, 4 are made, and on the lower end (along the entire end) - teeth 5. The removable part 2 includes an extensible crown 6 with sectors 7 and a body in the form of a sleeve 8, in which the stops are made 9. In the lower part of the body 8, sector holders 10 with sectors 7 are made. On the sector holders 10, stops 11 are made. Sectors 7 of the crown 6 have teeth 12. In the removable part of the projectile also includes a core receiver 13 with a core ring 14 , a locking device 15, a fishing fungus 16 and a fishing element 17 in the form of an annular groove. All the teeth of 12 sectors 7 are made with the slope of their peaks 18 from the periphery to the longitudinal axis of rotation of the projectile. All the teeth 5 of the end of the outer pipe 1 are made with the same corresponding inclination of their interaction surfaces 19 and peaks 20 and also towards this axis of rotation.

Буровой снаряд работает следующим образом. Drill works as follows.

Коронку 6 корпусом 8 надевают на керноприемник 13 и вся съемная часть 2 за грибок 16 керноприемника 13 с помощью овершота (не показан) опускают в бурильную колонну. После остановки коронки 6 за счет попадания упоров 11 во внутреннюю расточку 3 наружной трубы 1 керноприемник 13 продолжает перемещаться вниз, раздвигая секторы 7 коронки 6 и переводя их в рабочее положение. Керноприемник 13 фиксируется фиксатором 15 относительно наружной трубы 1. Снаряд ставят на забой. Наружная труба 1 зубцами 5 нижнего торца находит на секторы 7. При этом за счет наклонов зубцов секторов 7 и зубцов наружной трубы 1 наружная труба нижним торцом входит в углубления секторов 7, фиксируя их в рабочем положении. The crown 6 with the housing 8 is put on the core receiver 13 and the entire removable part 2 for the fungus 16 of the core receiver 13 using an overshot (not shown) is lowered into the drill string. After stopping the crown 6 due to the impact of the stops 11 in the inner bore 3 of the outer pipe 1, the core receiver 13 continues to move downward, pushing the sectors 7 of the crown 6 and translating them into working position. The core receiver 13 is fixed with a latch 15 relative to the outer pipe 1. The projectile is put on the bottom. The outer pipe 1 with teeth 5 of the lower end faces the sectors 7. Moreover, due to the slopes of the teeth of the sectors 7 and the teeth of the outer pipe 1, the outer pipe with its lower end enters the recesses of the sectors 7, fixing them in the working position.

После бурения при заполнении керном керноприемника 13 вращение наружной трубы 1 прекращают и ее немного приподнимают для отрыва керна от забоя. Отрыв керна производят при помощи кернорвательного кольца 14. затем при помощи овершота производят подъем керноприемника 13 за грибок 16. Коронка 6 остается висеть на упорах 11 во внутренней расточке 3 наружной трубы 1. Для извлечения изношенной коронки 6 опускают керноприемник 13 с ловильным элементом 17. При движении керноприемника 13 вниз в крайнем, нижнем положениях керноприемник 13 с ловильным элементом 17 входит в корпус 8 коронки 6. Керноприемник 13 фиксируется фиксирующим устройством 15 относительно наружной трубы 1. Снаряд ставят на забой, начинается бурение. После бурения наружную трубу 1 незначительно приподнимают для отрыва керна. При отрыве керна от забоя между зубцами секторов 7 коронки 6 и зубцами 5 наружной трубы 1 образуется зазор, секторы 7 за счет упругости сектородержателей 10 сводятся вместе и коронка 6 свободно извлекается на поверхность керноприемником 13 с ловильным элементом 17 за счет упругих упоров 9 коронки 6. After drilling, when filling the core receiver 13 with the core, the rotation of the outer pipe 1 is stopped and it is slightly raised to separate the core from the bottom. The core is detached using the core ring 14. Then, using the overshot, the core receiver 13 is lifted by the fungus 16. The crown 6 remains hanging on the supports 11 in the inner bore 3 of the outer pipe 1. To remove the worn crown 6, lower the core receiver 13 with the fishing element 17. When downward movement of the core receiver 13 in the extreme, lower positions, the core receiver 13 with the fishing element 17 enters the crown housing 8 6. The core receiver 13 is fixed by the fixing device 15 relative to the outer pipe 1. The shell is put on the bottom, beginning naetsya drilling. After drilling, the outer pipe 1 is slightly raised to break the core. When the core is torn from the bottom between the teeth of sectors 7 of the crown 6 and teeth 5 of the outer pipe 1, a gap is formed, sectors 7 are brought together by the elasticity of the sector holders 10 and the crown 6 is freely removed to the surface by the core receiver 13 with the fishing element 17 due to the elastic stops 9 of the crown 6.

Выполнение зубцов торца наружной трубы и элементов сектора с наклоном к продольной оси вращения снаряда обеспечивает при бурении надежную передачу крутящего момента на секторы, керноприемная труба не вращается, не происходит смыкания секторов друг к другу, повышаются выход керна и надежность работы снаряда. The execution of the teeth of the end of the outer pipe and sector elements with an inclination to the longitudinal axis of rotation of the projectile ensures reliable transmission of torque to the sectors during drilling, the core receiving pipe does not rotate, the sectors do not close to each other, core output and the reliability of the projectile increase.

Claims

A drill containing an outer tube with a gear end, a removable core receiver and a sliding sector crown suspended from it on the sleeve with holders with interaction protrusions with the teeth of the outer pipe, characterized in that the sectors are made with interaction protrusions in the form of gearing elements with teeth of the outer end face pipes, and the teeth of the end and the gearing elements are made with an inclination to prevent the movement of sectors in the direction of the longitudinal axis of rotation of the projectile during operation of the latter.