RU2166602C1 - Turbo-drill - Google Patents

Turbo-drill Download PDF

Info

Publication number
RU2166602C1
RU2166602C1 RU2000113898/03A RU2000113898A RU2166602C1 RU 2166602 C1 RU2166602 C1 RU 2166602C1 RU 2000113898/03 A RU2000113898/03 A RU 2000113898/03A RU 2000113898 A RU2000113898 A RU 2000113898A RU 2166602 C1 RU2166602 C1 RU 2166602C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drill
turbo
shaft
core
rotor
Prior art date
Application number
RU2000113898/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
н Ю.Р. Иоанес
Ю.Р. Иоанесян
А.Г. Мессер
Г.П. Чайковский
Original Assignee
Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Буровая техника"
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 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Буровая техника" filed Critical Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Буровая техника"
Priority to RU2000113898/03A priority Critical patent/RU2166602C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2166602C1 publication Critical patent/RU2166602C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: equipment drilling deep boreholes. SUBSTANCE: turbo- drill for deep boreholes has body-rotor in which rotor stages of pressure of turbine, rotor members of radial supports and rotor members of axial thrust are anchored fixedly. Stator stages of pressure, stator members of radial supports, stator members of axial thrust and lantern are fixed on axle of turbo-drill with the help of nut-adapter. Core-taking body is joined to lower thread of adapter and core-forming bit is attached to lower thread of core-taking body. Internal drill bit is linked to lower thread of nut- adapter. Axle of turbo-drill is attached with its upper end to lower pipe of drill pipe string. EFFECT: increased efficiency and productivity of drilling thanks to enhanced speed of rotation of core-forming bit. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области техники, которая используется для бурения нефтяных и газовых скважин и в более узком подразделении - к забойным двигателям - турбобурам, которые приводят во вращение долото, разрушающее забой скважин. The invention relates to the field of technology, which is used for drilling oil and gas wells and in a narrower unit - to downhole motors - turbodrills, which rotate the bit, destroying the bottom of the wells.

Аналогом нашего изобретения является колонковое турбодолото с вращающимся корпусом-ротором (см.Р.А.Иоаннесян "Основы теории и техники турбинного бурения", Гостоптехиздат, 1953 г. , Москва, стр.137). Однако конструкция этого турбодолота не позволяла разрушать образующийся при бурении керн, так как через нижний конец его полой оси пропускалась до шарошек буровой головки керноприемная труба. An analogue of our invention is a core turbo chisel with a rotating rotor body (see R.A. Ioannesyan "Fundamentals of Theory and Technology of Turbine Drilling", Gostoptekhizdat, 1953, Moscow, p. 137). However, the design of this turbo bit did not allow to destroy the core formed during drilling, since a core-receiving pipe passed through the lower end of its hollow axis to the cone of the drill head.

Ближайшим аналогом нашего изобретения является инструмент, выполненный по патенту Российской Федерации N 2100559 (27.12.97 г., бюл. N 36). The closest analogue of our invention is a tool made according to the patent of the Russian Federation N 2100559 (12/27/97, bull. N 36).

В этом патенте описан турбобур, корпус которого вращается ротором буровой установки через колонну бурильных труб, на нижнем конце которой он закреплен. This patent describes a turbo-drill, the casing of which is rotated by the rotor of the drilling rig through a drill pipe string, at the lower end of which it is fixed.

На нижнем торце корпуса турбобура закреплена алмазная кернообразующая коронка. Внутреннее долото, "утопленное" в корпусе турбобура, закреплено на нижнем конце его вала. Назначение внутреннего долота - разбуривать керн, обуриваемый алмазной коронкой. Единственным, но весьма серьезным недостатком ближайшего аналога является тот факт, что по соображениям прочности бурильной колонны корпусную алмазную коронку нельзя вращать с частотой более чем 120-250 об/мин. Это обстоятельство является главной причиной, ограничивающей механическую скорость бурения, а следовательно и его эффективность. A diamond core-forming crown is fixed on the lower end of the turbodrill body. The internal bit, "recessed" in the turbodrill body, is fixed on the lower end of its shaft. The purpose of the internal bit is to drill a core drilled with a diamond crown. The only, but very serious drawback of the closest analogue is the fact that, for reasons of the strength of the drill string, the case diamond core cannot be rotated with a frequency of more than 120-250 rpm. This circumstance is the main reason limiting the mechanical drilling speed, and therefore its effectiveness.

Данное изобретение позволяет снять это ограничение и дает возможность поднять частоту вращения корпусной коронки до уровня в 1000-1500 об/мин. При этом повышается и эффективность работы внутреннего керноразрушающего долота, так как оно может выполняться шарошечным с герметизированными опорами. This invention allows to remove this restriction and makes it possible to raise the frequency of rotation of the housing crown to a level of 1000-1500 rpm At the same time, the efficiency of the internal core-destructing bit is also increased, since it can be performed cone with sealed supports.

Сущность изобретения заключается в создании турбобура, вращающийся корпус-ротор которого имеет связанную с ним кернообразующую коронку, закрепленную с помощью резьбы на нижнем конце керноприемного корпуса, который своим верхним концом закреплен на нижней резьбе соединительного переводника корпуса турбобура. Вал турбобура своим верхним концом закреплен на нижней трубе бурильной колонны; на его нижнем конце с помощью резьбы гайки-переводника крепится долото, которое размещается внутри керноприемного корпуса. The essence of the invention lies in the creation of a turbo-drill, the rotating rotor body of which has a core-forming crown connected with it, fixed with a thread on the lower end of the core-receiving body, which is fixed with its upper end to the lower thread of the connecting adapter of the turbo-drill body. The shaft of the turbodrill with its upper end is fixed to the lower pipe of the drill string; at its lower end, using a thread of a nut-sub, a chisel is mounted, which is located inside the core receiver body.

Расстояние от нижнего торца кернообразующей коронки до породоразрушающей поверхности внутреннего долота, связанного с валом турбобура посредством гайки-переводника, выбирается в пределах диапазона значений от одного до десяти метров. Подобная конструкция турбобура позволяет большую часть площади забоя скважины, представленного "башней" - колонной керна, не разбуривать, а раздавливать и ломать, что существенно увеличивает эффективность процесса углубления ствола скважины. The distance from the lower end of the core-forming crown to the rock-cutting surface of the inner bit connected to the turbo-drill shaft by means of a sub-nut is selected within the range of values from one to ten meters. A similar design of the turbodrill allows most of the bottom hole area represented by the "tower" - the core string to not be drilled, but crushed and broken, which significantly increases the efficiency of the wellbore deepening process.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведена общая сборка турбобура. На фиг. 2 - сечение "А-А" турбобура. In FIG. 1 shows a general assembly of a turbodrill. In FIG. 2 - section "AA" turbodrill.

Верхний ниппельный переводник 1 корпуса 2 турбобура и нижний соединительный переводник 3 за счет осевого усилия сжатия крепят в корпусе 2 роторные ступени давления 4 турбины; роторные элементы 5 одной или нескольких радиальных опор и подпятники 6. Вал 7 турбобура своим верхним резьбовым концом крепится к нижней трубе 8 бурильной колонны. The upper nipple sub 1 of the housing 2 of the turbodrill and the lower connecting sub 3 due to the axial compression force are mounted in the housing 2 of the rotor pressure stage 4 of the turbine; rotor elements 5 of one or more radial bearings and thrust bearings 6. The shaft 7 of the turbodrill is fastened with its upper threaded end to the lower pipe 8 of the drill string.

На валу 7 турбобура с помощью гайки-переводника 9 крепятся статорные ступени давления 10 турбины; статорные элементы 11 радиальных опор; диски 12 осевой пяты; фонарь 13. В своей верхней части вал 7 турбобура имеет внутреннюю полость 14, которая гидравлически связывает внутреннюю полость бурильной колонны с надтурбинной полостью 15 корпуса 2 через окна 16 и фонарь 13 вала 7. Проставочные втулки 17 дисков 12 осевой пяты позволяют зафиксировать корпус 2 турбобура на его валу 7 с осевым люфтом до 14 мм. К нижнему торцу гайки-переводника 9 на резьбе крепится внутреннее долото 18. Гайка-переводник 9 имеет окна 19, которые гидравлически связывают внутреннюю полость гайки-переводника 9 со ступенями давления турбины. К нижнему соединительному переводнику 3 корпуса 2 турбобура на резьбе крепится керноприемный корпус 20, который на своей внутренней поверхности имеет продольные, либо спиральные канавки 21 (см. фиг. 2). К нижнему концу керноприемного корпуса 20 на резьбе крепится кернообразующая алмазная, либо поликристаллическая алмазная коронка 22. On the shaft 7 of the turbodrill with the help of a sub-nut 9, the stator stages of pressure 10 of the turbine are attached; stator elements 11 of radial bearings; discs 12 of the axial heel; lantern 13. In its upper part, the shaft of the turbo-drill 7 has an internal cavity 14, which hydraulically connects the internal cavity of the drill string to the turbine cavity 15 of the casing 2 through the windows 16 and the lantern 13 of the shaft 7. The spacer sleeves 17 of the disks 12 of the axial heel allow fixing the casing 2 of the turbo-drill on its shaft 7 with an axial play of up to 14 mm. An internal chisel 18 is attached to the lower end of the adapter nut 9 on the thread. The adapter nut 9 has windows 19 that hydraulically connect the internal cavity of the adapter nut 9 to the turbine pressure stages. To the lower connecting sub 3 of the housing 2 of the turbodrill, a core receiving housing 20 is attached to the thread, which has longitudinal or spiral grooves 21 on its inner surface (see Fig. 2). A core-forming diamond or polycrystalline diamond crown 22 is attached to the lower end of the core receiver body 20 on the thread.

Роторные 4 и статорные 10 ступени турбины выполняются с лопаточными венцами либо высоко, либо низко циркулятивного типа, что обеспечивает изменение коэффициента гидравлического сопротивления турбины в функциональной связи с частотой вращения корпуса-ротора турбобура. The rotor 4 and stator 10 stages of the turbine are made with blade crowns either of high or low circulating type, which provides a change in the coefficient of hydraulic resistance of the turbine in functional connection with the rotational speed of the rotor body of the turbodrill.

Работа турбобура. Work turbodrill.

Турбобур в комплексе всех вышеописанных элементов его конструкции, закрепленный на конце бурильной колонны, подводится к забою скважины, после чего включаются буровые насосы. Начинается обычный процесс бурения, при котором бурильная колонна с частотой 15-60 об/мин вращается ротором буровой установки, вращая вал 7 турбобура, который своим верхним концом закреплен с помощью резьбы на нижней трубе бурильной колонны. Корпус-ротор турбобура вращается на своем валу 7 с частотой до 1500 об/мин. Кернообразующая алмазная коронка 22 начинает обуривать "башню"-колонну керна большого диаметра, который начинает заходить в керноприемный корпус 20; так вплоть до соприкосновения с внутренним долотом 18. До этого момента корпус 2 турбобура находится в крайнем "нижнем" положении, при котором подпятники 6 своей нижней торцовой стороной опираются на верхнюю торцовую поверхность дисков 12 осевой пяты. Бурильщик наблюдает за частотным режимом работы турбобура по давлению на выкидах насосов. В моменты, когда ротор турбобура выходит на режимы работы, близкие к холостым частотам вращения, бурильщик резко подает инструмент к забою на 10-50 мм. A turbodrill in the complex of all the elements of its construction described above, mounted on the end of the drill string, is led to the bottom of the well, after which the mud pumps are turned on. The usual drilling process begins, in which the drill string with a frequency of 15-60 rpm is rotated by the rotor of the drilling rig, rotating the shaft 7 of the turbodrill, which is fastened with its upper end to the bottom pipe of the drill string. The turbodrill rotor housing rotates on its shaft 7 with a frequency of up to 1500 rpm. A core-forming diamond crown 22 begins to drill a “tower” -column of large-diameter core, which begins to enter the core receiver 20; so until it comes into contact with the inner bit 18. Up to this point, the turbodrill body 2 is in the extreme “lower” position, in which the thrust bearings 6 rest on the upper end surface of the axial heel disks 12 with their lower end face. The driller monitors the frequency mode of the turbodrill by the pressure on the pump outlets. At the moments when the rotor of the turbo-drill reaches the operating modes close to idle rotation frequencies, the driller sharply delivers the tool to the face by 10-50 mm.

При этом вращающееся с низкой частотой внутреннее долото 18 сжимает с большим продольным усилием колонну керна, ломает и мнет ее. В керне образуются многочисленные трещины и выколы, по которым внутрь него проникает буровой раствор и его фильтрат. Трещины и фильтрующаяся в керн жидкость многократно ослабляют и в еще большей мере дезинтегрируют его, что в свою очередь существенно увеличивает эффективность работы долота 18 по его окончательному разрушению. Обломки керна по канавкам 21 керноприемного корпуса 20 и промывочным каналом коронки 22 потоком бурового раствора (проходящего через ступени давления 4 и 10 турбины; через окна 19 гайки-переводника 9 и ее внутреннюю полость и далее через центральный промывочный канал долота 18) выносятся в кольцевое пространство за корпусом 2 турбобура. Таким образом механизмом, лимитирующим механическую скорость бурения, является алмазная коронка 22, которую корпус-ротор турбобура вращает с частотой в 4 - 10 раз большей, чем у ближайшего аналога-прототипа. At the same time, the inner bit 18 rotating with a low frequency compresses the core column with a large longitudinal force, breaks and crushes it. Numerous cracks and punctures are formed in the core, through which drilling fluid and its filtrate penetrate into it. Cracks and fluid filtered into the core repeatedly weaken and disintegrate it even more, which in turn significantly increases the efficiency of the bit 18 in its final destruction. The core fragments through the grooves 21 of the core receiver body 20 and the flushing channel of the crown 22 by the flow of drilling fluid (passing through the pressure stages 4 and 10 of the turbine; through the windows 19 of the adapter nut 9 and its internal cavity and then through the central flushing channel of the bit 18) are carried out into the annular space behind the body 2 of the turbodrill. Thus, the mechanism that limits the mechanical drilling speed is a diamond crown 22, which the turbodrill rotor body rotates with a frequency of 4 to 10 times greater than that of the closest prototype analogue.

Claims (5)

1. Турбобур, содержащий корпус, в котором расположены вал, роторные и статорные ступени давления турбины, роторные и статорные элементы радиальных опор и осевой пяты, фонарь, с помощью которого внутренняя полость вала, сообщенная с внутренней полостью бурильных труб, гидравлически связана посредством окон, выполненных в верхней части вала, с надтурбинной полостью внутри корпуса, кернообразующую коронку, связанную с корпусом, и долото, связанное с валом турбобура, отличающийся тем, что вал турбобура закреплен на нижней трубе бурильной колонны, при этом в корпусе турбобура с помощью ниппельной гайки и соединительного переводника неподвижно закреплены роторные ступени давления турбины, роторные элементы радиальных опор и осевой пяты, а вал турбобура связан с долотом, размещенным внутри керноприемного корпуса при помощи гайки-переводника, посредством которой на валу неподвижно закреплены статорные ступени давления турбины, статорные элементы радиальных опор и осевой пяты, причем керноприемный корпус закреплен на нижней резьбе соединительного переводника корпуса турбобура. 1. A turbo-drill, comprising a housing in which a shaft, rotor and stator pressure stages of a turbine, rotor and stator elements of radial bearings and an axial heel, a lantern, through which the internal cavity of the shaft, connected with the internal cavity of the drill pipe, are hydraulically connected through windows, made in the upper part of the shaft, with a turbine cavity inside the body, a core-forming crown connected to the body, and a bit associated with the turbo-drill shaft, characterized in that the turbo-drill shaft is mounted on the lower drill pipe In this case, the rotor pressure stages of the turbine, the rotor elements of the radial bearings and the axial heel are fixedly fixed in the turbodrill housing with the help of a nipple nut and a connecting sub, and the turbodrill shaft is connected to a bit placed inside the core receiver body by means of an adapter nut, by means of which on the shaft the stator stages of the turbine pressure, the stator elements of the radial bearings and the axial heel are fixedly fixed, and the core receiving housing is fixed to the lower thread of the connecting adapter of the turbobu housing a. 2. Турбобур по п.1, отличающийся тем, что его керноприемный корпус имеет на своей внутренней поверхности продольные либо спиральные канавки. 2. The turbo-drill according to claim 1, characterized in that its core receiver body has longitudinal or spiral grooves on its inner surface. 3. Турбобур по п.1, отличающийся тем, что гайка-переводник имеет окна, гидравлически связывающие ее внутреннюю полость со ступенями давления турбины. 3. The turbo-drill according to claim 1, characterized in that the sub-nut has windows hydraulically connecting its internal cavity to the pressure levels of the turbine. 4. Турбобур по п.1, отличающийся тем, что в нем установлены ступени давления турбины низкоциркулятивного либо высокоциркулятивного типа. 4. The turbodrill according to claim 1, characterized in that the pressure stages of the turbine are of low circulation or high circulation type. 5. Турбобур по п.1, отличающийся тем, что его корпус-ротор имеет осевой люфт относительно его вала до 14 мм. 5. The turbodrill according to claim 1, characterized in that its rotor housing has axial play relative to its shaft up to 14 mm.
RU2000113898/03A 2000-06-02 2000-06-02 Turbo-drill RU2166602C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000113898/03A RU2166602C1 (en) 2000-06-02 2000-06-02 Turbo-drill

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000113898/03A RU2166602C1 (en) 2000-06-02 2000-06-02 Turbo-drill

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2166602C1 true RU2166602C1 (en) 2001-05-10

Family

ID=20235594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000113898/03A RU2166602C1 (en) 2000-06-02 2000-06-02 Turbo-drill

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2166602C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10961791B2 (en) Method and apparatus to rotate subsurface wellbore casing
US4773489A (en) Core drilling tool for boreholes in rock
US20100126773A1 (en) Drilling apparatus and system for drilling wells
CA2604002A1 (en) Drilling with casing
RU2626096C1 (en) Vibration damper
CN102086756A (en) Hole-dilating drill for pressure reduction and speed acceleration
GB2454900A (en) Self circulating drill bit
RU2166602C1 (en) Turbo-drill
RU2100559C1 (en) Tool for well drilling
CN106812462B (en) A kind of multidimensional percussion drilling tool
US2336336A (en) Rotary turbine bit
CN113006696B (en) Drillable reamer for casing running operation
CN207048680U (en) Reaming while drilling drill bit
US6446725B2 (en) Rotating casing assembly and method
RU2203380C1 (en) Screw positive-displacement motor with turbine activator
RU2781653C1 (en) Turbine drive of the shoe-bit for drilling a complicated section of the well
SU794139A1 (en) Well-drilling method
RU2166604C1 (en) Turbo-drill
RU214699U1 (en) Filter shoe
CN211974883U (en) Large cutting head of double-speed double-center drilling speed-increasing equipment for increasing drilling speed of oil and gas well
RU189972U1 (en) BASHMAK WITH POWER DRIVE
RU2110660C1 (en) Insert for cutting facility
RU2071541C1 (en) Device for drilling boreholes in sea bottom
RU2134764C1 (en) Device for drilling bore-holes by planetary drill bit method
RU2192533C2 (en) Downhole motor bit shaft

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040603