RU2119037C1

RU2119037C1 - Device for drilling bit screwing on/off

Info

Publication number: RU2119037C1
Application number: RU96118596A
Authority: RU
Inventors: Вениамин Дмитриевич Куртов; Н.М. Панин; Рахиб Рашид Оглы Зейналов; Фазим Наджиф оглы Исмайлов; Михаил Иванович Будзарь
Original assignee: Вениамин Дмитриевич Куртов
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 1998-09-20

Abstract

FIELD: bore-hole drilling machinery and equipment. SUBSTANCE: device relates to equipment for drilling bore-holes of various purpose. Device has body with shaped section and incline slots in its upper part and with holes in bottom. Located inside body are cup and spring hanger. Spring hanger is positioned between bottom of body and bottom of cup. Installed in openings of cup and mating slots of body are slips for wedging of drilling bit by its lugs. Slips are provided with actuator in the form of springs with compressing nut and they are made at one side with incline end face for slot, and at other side they are made with recess for back of rolling cutters. At installing drilling bit on bottom of cup, cup compresses spring hanger and lowers down together with slips. At lowering of cup, slips are displaced in radial direction and fix drilling bit relative to body. After that, by means of power-driven tongs and rotor, drilling bit is coupled with turbodrill or other drilling motor. At lifting of drilling bit, slips under action of power actuator are sunken in openings of cup and free its through-passage. The embodiment of device ensures more safety and reliability in operation that is during replacement of drilling bits. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к элементам малой механизации, и предназначено для навинчивания и отвинчивания буровых долот, преимущественно шарошечного типа. The invention relates to the field of drilling, namely, elements of small mechanization, and is intended for screwing and unscrewing drill bits, mainly cone type.

Известно приспособление для замены бурового долота, содержащее полый цилиндрический корпус с квадратным основанием и фиксаторами долота, расположенными на внутренней поверхности корпуса (см. Иночкин П.И. и др. Справочник бурового мастера. - М.: Недра, 1968, С. 303 - 304). A device for replacing a drill bit is known, comprising a hollow cylindrical body with a square base and bit retainers located on the inner surface of the body (see Inochkin P.I. et al. Handbook of a drilling master. - M .: Nedra, 1968, p. 303 - 304).

К основным недостаткам этого устройства следует отнести значительную металлоемкость, возможность использования только с одним размером долот, а также возможность повреждения опор и вооружения шарошечного долота фиксаторами. The main disadvantages of this device include significant metal consumption, the ability to use with only one size of bits, as well as the possibility of damage to the supports and weapons cone bit clamps.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является приспособление для навинчивания и отвинчивания бурового долота, содержащее полый корпус с фигурным участком под входное отверстие стола ротора, размещенный в полости корпуса стакан с центраторами и фиксаторы долота (см. авт.св. СССР N 1219777, кл. E 21 B 12/00, 1984). The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a device for screwing and unscrewing a drill bit, containing a hollow body with a figured section for the inlet of the rotor table, a glass with centralizers placed in the body cavity and bit holders (see ed. St. USSR N 1219777, CL E 21 B 12/00, 1984).

Основным недостатком этого приспособления является возможность повреждения промывочных узлов, вооружения и опорных элементов шарошек бурового долота фиксаторами, которые в рабочем положении располагаются в проемах между шарошками. The main disadvantage of this device is the possibility of damage to the flushing units, armament and supporting elements of the drill bit cones with clamps, which in the working position are located in the openings between the cones.

Другими недостатками устройства являются: малая надежность в работе, связанная с возникновением опрокидывающего момента из-за значительного удаления фиксаторов долота от стола ротора, что повышает опасность работ в связи с возможностью выброса долота совместно с приспособлением из отверстия стола ротора; возможность удара шарошек долота о дно корпуса, что может привести к повреждению его рабочих элементов. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности и надежности работы приспособления и, как следствие этого, повышение технико-экономических показателей шарошечных долот за счет предохранения их рабочих элементов от повреждения при навинчивании и отвинчивании долота. Other disadvantages of the device are: low reliability associated with the occurrence of a tilting moment due to the significant removal of the bit retainers from the rotor table, which increases the risk of work due to the possibility of ejecting the bit together with the device from the hole of the rotor table; the possibility of impact of the cutter bits on the bottom of the body, which can lead to damage to its working elements. The technical result of the invention is to increase the safety and reliability of the device and, as a result, increase the technical and economic indicators of roller cone bits by protecting their working elements from damage when screwing and unscrewing the bit.

Необходимый технический результат достигается тем, что приспособление для навинчивания и отвинчивания долота, содержащее полый корпус с фигурным участком под входное отверстие стола ротора, установленный в полости корпуса стакан с центраторами и фиксаторы долота, согласно изобретению снабжено пружинной подвеской, установленной между днищами корпуса и стакана, причем фиксаторы долота выполнены в виде клиновых плашек с хвостовиком и приводом, стакан - с радиальными окнами, а корпус - с ответными клиновым плашкам наклонными пазами на внутренней поверхности и осевыми каналами под центраторы, при этом фиксаторы установлены в совмещенных радиальных окнах корпуса и стакана с возможностью радиального и осевого перемещения, стакан - с возможностью осевого перемещения совместно с фиксаторами долота, а фигурный участок корпуса расположен в его верхней части. The required technical result is achieved in that the device for screwing and unscrewing the bit, comprising a hollow body with a figured portion for the inlet of the rotor table, a glass with centralizers installed in the body cavity and chisel clamps, according to the invention is equipped with a spring suspension mounted between the bottoms of the body and the glass, moreover, the bit retainers are made in the form of wedge dies with a shank and drive, the glass with radial windows, and the body with reciprocal wedge dies with inclined grooves to the inside renney surface and axial channels under centralizers, wherein the latches are installed in aligned radial windows and body glass with the possibility of radial and axial movement, the glass - is axially movable together with the bit latches, and a shaped body portion located in its upper part.

Достижению необходимого технического результата способствует также и то, что привод каждого фиксатора выполнен в виде пружины с поджимной гайкой, установленных с наружной стороны корпуса, торец клиновых плашек, обращенный в сторону оси приспособления, выполнен с пазом под спинку лапы долота, а пружинная подвеска - в виде нескольких пружин с направляющими элементами, служащими центраторами для стакана, при этом один конец направляющих элементов жестко соединен со стаканом, а другой снабжен ограничителем хода, причем центраторы имеют вид стержней, отверстия под которые выполнены на наружной поверхности стакана и внутренней поверхности корпуса. The achievement of the required technical result is also facilitated by the fact that the drive of each clamp is made in the form of a spring with a compression nut mounted on the outside of the housing, the end face of the wedge dies facing the axis of the device is made with a groove under the back of the paw of the bit, and the spring suspension in in the form of several springs with guiding elements serving as centralizers for the cup, while one end of the guiding elements is rigidly connected to the cup, and the other is equipped with a travel stop, and the centralizers are of the form rods, the holes for which are made on the outer surface of the glass and the inner surface of the body.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг. 1 изображает общий вид приспособления, фиг. 2 и 3 соответственно сечение А-А и Б-Б на фиг. 1. The invention is illustrated in the drawing, in which FIG. 1 depicts a general view of the device, FIG. 2 and 3, respectively, section AA and BB in FIG. one.

Приспособление для навинчивания и отвинчивания бурового долота содержит корпус 1 с фигурным участком 2 (преимущественно квадратной формы) под входное отверстие стола ротора, стакан 3, размещенный в полости корпуса 1, фиксаторы долота 4, выполненные в виде клиновых плашек, и пружинную подвеску. Корпус 1 выполнен с радиальными окнами 5, переходящими со стороны внутренней поверхности в пазы 6 с наклонными стенками 7 и осевыми каналами 8 и 9 соответственно для слива промывочной жидкости и под элементы пружинной подвески. Фигурный участок 2 корпуса 1 расположен в его верхней части. Фиксаторы долота 4 имеют в плане Т-образную форму и установлены с возможностью радиального и осевого перемещения относительно корпуса 1, причем осевое перемещение осуществляется совместно со стаканом 3. Торец расширенной части плашек 4, обращенный в сторону оси приспособления, выполнен с пазом 10 под спинку лапы долота, а противоположный торец - с наклонной поверхностью, ответной наклонной стенке 7 паза 6 корпуса 1. При этом узкая часть плашек 4 представляет собой цилиндрический хвостовик 11, на котором размещен привод для радиального перемещения плашек 4, выполненный в виде пружины 12 с поджимной гайкой 13, установленных с наружной стороны корпуса 1, причем пружина 12 размещена между корпусом 1 и гайкой 13. Ширина расширенной части плашек 4 превышает их высоту и соответствует диаметру хвостовика 11, при этом диаметр хвостовика 11 меньше высоты радиальных окон 5. Расширенная часть плашек 4 может быть выполнена отдельно от хвостовика 11 и соединяться с ним как жестко, так и разъемно. Стакан 3 выполнен с радиальными окнами 14 под клиновые плашки 4, совмещенными с пазами 6 и радиальными окнами 5 корпуса 1, причем высота окон 14 равна высоте клиновой части плашек 4, а количество их соответствует числу лап долота. Днище стакана 3 имеет осевые каналы 15 и 16 соответственно под направляющие элементы 17 и для слива промывочной жидкости. Пружинная подвеска выполнена в виде нескольких пружин 18 с направляющими элементами 17, верхний конец которых жестко, например, посредством резьбы, соединен с днищем стакана 3, а нижний конец свободно проходит через осевое отверстие 9 на днище корпуса 1 и снабжен ограничителем хода в виде гайки 19 и стопорного шплинта 20. В этом случае направляющие элементы 17 одновременно служат и центраторами для стакана 3, а гайки 19 - для регулирования хода стакана, а следовательно, и для изменения диапазона работы с долотами разного диаметра. По другому варианту (см. правую часть фиг. 1 и 3) пружинная подвеска располагается под днищем стакана 3. В этом случае в качестве центратора для стакана 3 служат стержни 21, которые устанавливаются в совмещенных каналах 22 и 23 соответственно на внутренней поверхности корпуса 1 и наружной поверхности стакана 3. The device for screwing and unscrewing the drill bit contains a housing 1 with a figured portion 2 (mainly square in shape) under the inlet of the rotor table, a cup 3 placed in the cavity of the housing 1, bit holders 4, made in the form of wedge dies, and a spring suspension. The housing 1 is made with radial windows 5, passing from the side of the inner surface into grooves 6 with inclined walls 7 and axial channels 8 and 9, respectively, for draining the flushing fluid and under the elements of the spring suspension. Figured section 2 of the housing 1 is located in its upper part. The latches of the bit 4 are T-shaped in plan and mounted with the possibility of radial and axial movement relative to the housing 1, and the axial movement is carried out together with the glass 3. The end face of the expanded part of the dies 4, facing the axis of the device, is made with a groove 10 under the back of the paw bits, and the opposite end - with an inclined surface, the reciprocal inclined wall 7 of the groove 6 of the housing 1. In this case, the narrow part of the dies 4 is a cylindrical shank 11 on which the drive for the radial movement is located dice 4, made in the form of a spring 12 with a clamping nut 13 mounted on the outer side of the housing 1, and the spring 12 is placed between the housing 1 and the nut 13. The width of the expanded part of the dies 4 exceeds their height and corresponds to the diameter of the shank 11, while the diameter of the shank 11 is less than the height of the radial windows 5. The extended part of the dies 4 can be made separately from the shank 11 and connected to it both rigidly and detachably. The glass 3 is made with radial windows 14 under the wedge dies 4, combined with the grooves 6 and the radial windows 5 of the housing 1, and the height of the windows 14 is equal to the height of the wedge part of the dies 4, and their number corresponds to the number of paws of the bit. The bottom of the cup 3 has axial channels 15 and 16, respectively, under the guide elements 17 and for draining the flushing fluid. The spring suspension is made in the form of several springs 18 with guide elements 17, the upper end of which is rigidly connected, for example, by means of a thread, to the bottom of the cup 3, and the lower end freely passes through the axial hole 9 on the bottom of the housing 1 and is equipped with a travel stop in the form of a nut 19 and locking cotter pin 20. In this case, the guide elements 17 also serve as centralizers for the cup 3, and the nuts 19 - for regulating the course of the cup, and therefore, for changing the range of work with bits of different diameters. In another embodiment (see the right part of FIGS. 1 and 3), the spring suspension is located under the bottom of the cup 3. In this case, the rods 21 are used as a centralizer for the cup 3, which are installed in the combined channels 22 and 23, respectively, on the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the glass 3.

Принцип работы приспособления заключается в следующем. Долото посредством специального колпачка или переходника устанавливают внутри стакана 3 таким образом, чтобы спинки лап вошли в контакт с внутренней поверхностью пазов 10 клиновых плашек 4, которые в исходном положении под действием пружины 12 располагаются заподлицо с внутренней поверхностью стакана 3. Под действием веса долота стакан 3 сжимает пружины 18 и опускается вниз. При этом стакан через верхнюю стенку окон 14 давит на плашки 4, которые одновременно перемещаются в вертикальной и горизонтальной плоскостях по наклонным стенкам 8 пазов 7 и зажимают долото, одновременно центрируя его относительно продольной оси корпуса 1. После этого снимают колпачок или переходник и долото через резьбовой ниппель соединяют с УВТ или турбобуром. Затем на УВТ или турбобуре закрепляют ключ и путем вращения ротора или машинного ключа производят навинчивание долота. После этого предварительно закрепив ротор, производят окончательное крепление долота. Отвинчивание долота производят аналогичным образом, только при этом используют второй ключ и вращают его в противоположную сторону. The principle of operation of the device is as follows. The bit by means of a special cap or adapter is installed inside the glass 3 so that the backs of the paws come into contact with the inner surface of the grooves 10 of the wedge dies 4, which in the initial position under the action of the spring 12 are flush with the inner surface of the glass 3. Under the influence of the weight of the bit, the glass 3 compresses the springs 18 and lowers down. At the same time, the glass through the upper wall of the windows 14 presses on the dies 4, which simultaneously move in the vertical and horizontal planes along the inclined walls 8 of the grooves 7 and clamp the bit, while centering it relative to the longitudinal axis of the housing 1. After that, remove the cap or adapter and the bit through the threaded the nipple is connected to a UVT or a turbodrill. Then, the key is fixed on the UVT or turbodrill and the bit is screwed on by rotating the rotor or machine key. After this, having previously fixed the rotor, the final fastening of the bit is performed. Unscrewing the bit is carried out in a similar way, only at the same time use the second key and rotate it in the opposite direction.

Применение предложенного приспособления увеличивает стойкость долота за счет исключения повреждения его рабочих элементов (промывочных узлов, вооружения и опор) и сокращает затраты времени на свинчивание и развинчивание долота благодаря автоматическому захвату и фиксацию его клиновыми плашками при одновременном исключении удара долота и дно корпуса 1. Кроме того, благодаря радиальной подвижности плашек 4 каждое приспособление может быть использовано с несколькими типоразмерами долот. Это упрощает работу буровой бригады, снижает затраты, связанные с приобретением и эксплуатацией элементов малой механизации. Особо следует подчеркнуть то, что благодаря выполнению фигурного участка в верхней части корпуса 1 исключается вероятность опрокидывания приспособления и тем самым повышается безопасность работ при замене буровых долот. The use of the proposed device increases the durability of the bit by eliminating damage to its working elements (flushing units, weapons and supports) and reduces the time spent on screwing and unscrewing the bit due to the automatic capture and fixing of its wedge dies while eliminating the impact of the bit and the bottom of the housing 1. In addition , due to the radial mobility of the dies 4, each device can be used with several sizes of bits. This simplifies the work of the drilling crew, reduces the costs associated with the acquisition and operation of elements of small mechanization. It should be emphasized that due to the implementation of the figured section in the upper part of the housing 1, the probability of overturning of the device is eliminated and thereby the safety of work when replacing drill bits is increased.

Claims

1. A device for screwing and unscrewing a drill bit, comprising a hollow body with a figured portion for the inlet of the rotor table, a glass with centralizers placed in the body cavity and bit holders, characterized in that it is provided with a spring suspension mounted between the bottoms of the body and the glass, bit fixers are made in the form of wedge dies with a shank and a drive, a glass - with radial windows, and a body - with reciprocal wedge dies with inclined grooves on the inner surface and axial channels under entratory, wherein the latches are installed in aligned radial windows and body glass with the possibility of radial and axial movement, the glass - is axially movable together with the bit latches, and the shaped portion is located in its upper part.

2. The device according to claim 1, characterized in that each drive of the bit retainer is made in the form of a spring with a compression nut mounted on the outside of the body, and the end face of the wedge dies facing the axis of the device is made with a groove under the back of the bit's paw.

3. The device according to claim 1, characterized in that the spring suspension is made in the form of several springs with guide elements serving as centralizers for the glass, while one end of the guide elements is rigidly connected to the glass, and the other is equipped with a travel stop.

4. The device according to claim 1, characterized in that the centralizers are in the form of rods, and the channels for them are made on the outer surface of the glass and the inner surface of the housing.