RU2230877C2 - Boring cutter with valve assembly - Google Patents

Boring cutter with valve assembly Download PDF

Info

Publication number
RU2230877C2
RU2230877C2 RU2002123506/03A RU2002123506A RU2230877C2 RU 2230877 C2 RU2230877 C2 RU 2230877C2 RU 2002123506/03 A RU2002123506/03 A RU 2002123506/03A RU 2002123506 A RU2002123506 A RU 2002123506A RU 2230877 C2 RU2230877 C2 RU 2230877C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
saddle
valve assembly
valve
central hole
closed position
Prior art date
Application number
RU2002123506/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002123506A (en
Inventor
А.Г. Ищук (RU)
А.Г. Ищук
М.В. Гавриленко (RU)
М.В. Гавриленко
Р.М. Богомолов (RU)
Р.М. Богомолов
Л.В. Морозов (RU)
Л.В. Морозов
В.П. Мокроусов (RU)
В.П. Мокроусов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Волгабурмаш"
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 "Волгабурмаш" filed Critical Открытое акционерное общество "Волгабурмаш"
Priority to RU2002123506/03A priority Critical patent/RU2230877C2/en
Publication of RU2002123506A publication Critical patent/RU2002123506A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2230877C2 publication Critical patent/RU2230877C2/en

Links

Landscapes

  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: boring equipment engineering.
SUBSTANCE: device has saddle immovably fixed on a shelf of nipple wall, saddle having a central aperture and water-tight coating on all sides, valve nut and reciprocal spring for it which fixes valve assembly in closed position. Boring cutter has suspended barrel with side ports, which is placed on a shelf of nipple wall under the saddle and has inner diameter, which is larger than diameter of central aperture in the saddle. Spring-loaded valve washer is made circular, solid and is located inside suspended barrel with means for full and tight covering of saddle central aperture in closed position of valve assembly.
EFFECT: higher reliability of boring cutter operation, also higher driving by cutter and mechanical speed of boring by means of providing for effective operation of valve assembly.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано в буровых долотах преимущественно при бурении взрывных скважин с продувкой забоя воздухом.The invention relates to the field of drilling equipment and can be used in drill bits mainly when drilling blast holes with blowing the bottom of the air.

Известно буровое долото, содержащее корпус с продувочными каналами и породоразрушающими органами в виде шарошек и обратный клапан, состоящий из патрубка с перфорированной воронкой и размещенный в центральной части полости корпуса для предотвращения попадания частиц выбуренной породы (шлама) и воды через каналы охлаждения в опоры шарошек бурового долота при наращивании труб или при остановке компрессора, подающего воздух в скважину [1] (аналог).A drill bit is known that contains a housing with purge channels and rock cutting bodies in the form of cones and a check valve consisting of a nozzle with a perforated funnel and located in the central part of the body cavity to prevent particles of drill cuttings (sludge) and water from entering cooling cones of the drill cone bits when building pipes or when the compressor stops supplying air to the well [1] (analog).

Существенным недостатком данного долота является сложность конструкции клапанного узла и, как следствие этого, значительная стоимость.A significant drawback of this bit is the complexity of the design of the valve assembly and, as a consequence of this, a significant cost.

Кроме того, при остановке компрессора скважинная жидкость, попадая вместе со шламом через сопловую полость в перфорированную воронку, имеет возможность попадать в полость внутритрубного пространства над воронкой, а также и в узкое пространство между стенкой перфорированного патрубка и упругим уплотнением, уменьшая и без того ограниченное габаритами и размером отверстий сечение, затрудняя проход охлаждающего и очищающего агента (воздуха) к забою скважины. При этом конструкция узла клапана при возможном его засорении создает слишком большой перепад давления в пространствах под и над клапаном, снижая эффект охлаждения опор и очистки забоя от шлама.In addition, when the compressor stops, the borehole fluid, falling together with the sludge through the nozzle cavity into the perforated funnel, has the opportunity to enter the cavity of the in-tube space above the funnel, as well as into the narrow space between the wall of the perforated pipe and the elastic seal, reducing the already limited dimensions and the size of the holes in the cross section, making it difficult for the cooling and cleaning agent (air) to pass to the bottom of the well. At the same time, the design of the valve assembly with its possible clogging creates a too large pressure drop in the spaces below and above the valve, reducing the effect of cooling the supports and cleaning the bottom of the sludge.

Известно также буровое долото с ниппельным клапанным узлом [2] (прототип). В этой конструкции большинство проблем, касающихся сложности и громоздкости конструкции клапанного узла и снижения перепада давления в пространствах над и под клапаном, решены.Also known is a drill bit with a nipple valve assembly [2] (prototype). In this design, most of the problems regarding the complexity and cumbersome design of the valve assembly and reducing the pressure drop in the spaces above and below the valve are resolved.

Однако с появлением у нас в стране и, особенно, за рубежом технологий с применением при бурении скважин с продувкой забоя воздухом сверхмощных компрессоров с кратным увеличением расхода воздуха (до 70 и более кубометров в секунду) конструкция долота с указанным ниппельным узлом стала препятствием для их применения. Это обусловлено перегревом компрессоров из-за слишком большого перепада давления в клапанном устройстве и недостаточного расхода воздуха в единицу времени. Компрессоры, работающие с применением электронной системы контроля, в таких условиях “задыхаются” и самоотключаются. Поэтому возникла острая необходимость в разработке нового типа клапана с кратно большим проходным сечением для пропуска сжатого воздуха.However, with the advent in our country, and especially abroad, of technologies using super-powerful compressors when drilling wells with air bottom blowing with a multiple increase in air flow (up to 70 or more cubic meters per second), the design of the bit with the indicated nipple assembly became an obstacle to their use . This is due to overheating of the compressors due to too large a pressure drop in the valve device and insufficient air flow per unit time. Compressors operating with the use of an electronic control system in these conditions “choke” and self-shut off. Therefore, there was an urgent need to develop a new type of valve with a multiple large bore for the passage of compressed air.

Поскольку в долоте-прототипе входное отверстие в седле и отверстие в клапанной шайбе расположены друг под другом таким образом, чтобы в закрытом состоянии клапана отверстия в клапанной шайбе находились под круговой поверхностью седла и перекрывались ею, площадь этих отверстий можно увеличить только при уменьшении площади отверстия в седле и наоборот. Это жесткое соотношение площадей явилось непреодолимым препятствием для кратного увеличения проходного сечения в клапане.Since in the prototype bit the inlet in the seat and the hole in the valve washer are located one under another so that, when the valve is closed, the holes in the valve washer are under the circular surface of the seat and overlap with it, the area of these holes can only be increased by reducing the area of the hole in saddle and vice versa. This rigid ratio of areas was an insurmountable obstacle for a multiple increase in the bore in the valve.

Целью и техническим результатом данного изобретения является повышение проходки на долото и механической скорости бурения путем обеспечения более эффективной работы его клапанного узла.The purpose and technical result of this invention is to increase penetration on the bit and the mechanical drilling speed by providing more efficient operation of its valve assembly.

Указанная цель достигается тем, что буровое долото с клапанным узлом, содержащее неподвижно закрепленное на уступе стенки ниппеля седло с центральным отверстием и герметизирующим покрытием со всех сторон, клапанную шайбу и возвратную пружину для нее, фиксирующую клапанный узел в закрытом положении, имеет подвесной стакан с боковыми окнами, который размещен на уступе стенки ниппеля под седлом и имеет внутренний диаметр, который больше, чем диаметр центрального отверстия в седле, при этом подпружиненная клапанная шайба выполнена круглой, сплошной и расположена внутри подвесного стакана с возможностью полного и плотного перекрытия центрального отверстия седла в закрытом положении клапанного узла.This goal is achieved by the fact that the drill bit with a valve assembly, comprising a saddle with a central hole and a sealing coating on all sides, a washer and a return spring for it, fixing the valve assembly in the closed position, has a hanging cup with side windows, which is located on the ledge of the wall of the nipple under the saddle and has an inner diameter that is larger than the diameter of the Central hole in the saddle, while the spring loaded valve washer is made round, continuous and located inside the hanging cup with the possibility of full and tight overlap of the Central hole of the saddle in the closed position of the valve assembly.

Сплошная клапанная шайба установлена с возможностью плотного ее прилегания к нижней торцевой поверхности седла при разжатом положении пружины.The continuous valve washer is installed with the possibility of its snug fit to the lower end surface of the seat when the spring position is open.

Суммарная площадь боковых окон в подвесном стакане равна или больше площади центрального отверстия седла.The total area of the side windows in the pendant is equal to or greater than the area of the center hole of the saddle.

На фиг.1 показан фрагмент бурового долота с клапанным узлом по настоящему изобретению.Figure 1 shows a fragment of a drill bit with a valve assembly of the present invention.

На корпусе долота 1 имеется резьбовой ниппель 2, в полости которого размещен клапанный узел, состоящий из полностью обрезиненного в качестве герметизирующего покрытия седла 3, стакана 4, внутри которого размещена сплошная клапанная шайба 5, прижимаемая к седлу 3 пружиной 6. Упором для пружины 6 является дно стакана 4.On the body of the bit 1 there is a threaded nipple 2, in the cavity of which a valve assembly is located, consisting of a seat 3 completely rubberized as a sealing coating, a cup 4, inside of which a continuous valve washer 5 is placed, pressed against the seat 3 by the spring 6. The stop for the spring 6 is glass bottom 4.

Седло 3 вместе со стаканом 4 устанавливаются на уступе 7 в полости ниппеля 2 и жестко фиксируются с поджимом, осуществляемым с помощью стопорного разжимного кольца 8. В стенке стакана 4 предусмотрены боковые отверстия - окна 9, сообщающиеся с расточенной специально под них кольцевой полостью 10 внутри ниппеля 2.The saddle 3 together with the cup 4 are mounted on the ledge 7 in the cavity of the nipple 2 and are rigidly fixed with a clamp made by the locking expansion ring 8. Side holes are provided in the wall of the cup 4 — windows 9 communicating with the annular cavity 10 specially bored under them inside the nipple 2.

Клапанный узел предлагаемого долота работает следующим образом.The valve assembly of the proposed bit works as follows.

В процессе бурения скважины поток очищающего агента (воздуха) подается по ставу в ниппельную часть бурового долота. Под воздействием этого потока клапанная шайба 5 вместе с возвратной пружиной 6 сдвигается внутрь полости ниппеля и пропускает очищающий агент через открывшиеся боковые отверстия окна 9 в стакане 4 и полость 10 к забою скважины через сопла-насадки и через фильтры (не показаны) для охлаждения полости опор. При прекращении подачи продувочного агента сплошная клапанная шайба 5 под воздействием возвратной пружины 6 возвращается в исходное положение, плотно прижимаясь к поверхности седла 3, тем самым надежно предотвращая возможность подъема скважинной жидкости со шламом в трубное пространство.In the process of drilling a well, a stream of cleaning agent (air) is supplied at a rate to the nipple part of the drill bit. Under the influence of this flow, the valve washer 5, together with the return spring 6, moves into the nipple cavity and passes the cleaning agent through the opened side openings of the window 9 in the cup 4 and the cavity 10 to the bottom of the well through nozzle nozzles and through filters (not shown) to cool the cavity of the supports . When the supply of the purge agent is stopped, the continuous valve washer 5, under the influence of the return spring 6, returns to its original position, pressing tightly against the surface of the seat 3, thereby reliably preventing the possibility of lifting the wellbore fluid with sludge into the tube space.

Чтобы обеспечить надежную работу клапана в течение всего цикла работы долота, сечение, длина и наружный диаметр возвратной пружины выбираются из условий, чтобы в сжатом положении она могла обеспечивать полное и беспрепятственное открытие пространства боковых окон в стакане, а в разжатом положении - плотное прилегание сплошной клапанной шайбы к нижней торцевой поверхности седла.To ensure reliable operation of the valve throughout the entire cycle of the bit, the cross-section, length and outer diameter of the return spring are selected from the conditions so that in the compressed position it can provide full and unhindered opening of the side window space in the glass, and in the open position - a snug fit solid valve washers to the bottom end surface of the seat.

Направление очищающего агента через боковые отверстия окна, а не в отверстия в клапанной шайбе (как в прототипе) позволило кратно увеличить площадь центрального отверстия в седле. Поскольку площадь отверстий-окон в стенке стакана никак не препятствует увеличению площади центрального отверстия в седле, появилась возможность увеличить кратно общий расход воздуха (в 5 раз и более).The direction of the cleaning agent through the side openings of the window, and not into the openings in the valve washer (as in the prototype), allowed to increase the area of the central hole in the saddle by a multiple. Since the area of the window openings in the glass wall does not prevent the increase in the area of the central hole in the saddle, it became possible to increase the total air consumption by a factor of 5 (or more).

Выполнение предлагаемой конструкции клапанного узла позволило полностью решить проблему применения сверхмощных компрессоров для бурения скважин с продувкой забоя. Другими преимуществами бурового долота по предлагаемому изобретению являются также простота устройства и высокая надежность в работе.Implementation of the proposed design of the valve assembly allowed to completely solve the problem of using heavy duty compressors for drilling wells with blowing the bottom. Other advantages of the drill bit according to the invention are also the simplicity of the device and high reliability.

Данное изобретение может быть применено для бурения скважин с продувкой забоя воздухом в различных регионах РФ, странах СНГ и дальнего зарубежья.This invention can be used for drilling wells with blowing the bottom of the air in various regions of the Russian Federation, CIS countries and far abroad.

Возможность осуществления изобретения подтверждается стендовыми и промысловыми испытаниями опытных образцов буровых долот, изготовленных с применением клапанных узлов по настоящему изобретению.The possibility of carrying out the invention is confirmed by bench and field tests of prototypes of drill bits made using the valve assemblies of the present invention.

Предлагаемое буровое долото с простым и надежным в работе клапанным узлом обеспечивает резкое увеличение проходки и механической скорости бурения в обводненных скважинах.The proposed drill bit with a simple and reliable valve assembly provides a sharp increase in penetration and mechanical drilling speed in flooded wells.

Источники информацииSources of information

1. Патент США №4154313, кл. 175/318 (Е 21 В 9/08), опубликован 15.05.1979.1. US patent No. 4154313, class. 175/318 (E 21 B 9/08), published 05/15/1979.

2. Патент РФ №2164284, кл. Е 21 В 10/60, опубликован 20.03.2001.2. RF patent No. 2164284, cl. E 21 B 10/60, published March 20, 2001.

Claims (3)

1. Буровое долото с клапанным узлом, содержащее неподвижно закрепленное на уступе стенки ниппеля седло с центральным отверстием и герметизирующим покрытием со всех сторон, клапанную шайбу и возвратную пружину для нее, фиксирующую клапанный узел в закрытом положении, отличающееся тем, что оно имеет подвесной стакан с боковыми окнами, который размещен на уступе стенки ниппеля под седлом и имеет внутренний диаметр, который больше, чем диаметр центрального отверстия в седле, при этом подпружиненная клапанная шайба выполнена круглой, сплошной и расположена внутри подвесного стакана с возможностью полного и плотного перекрытия центрального отверстия седла в закрытом положении клапанного узла.1. A drill bit with a valve assembly, comprising a saddle fixedly on a ledge of the wall of the nipple with a central hole and a sealing coating on all sides, a valve washer and a return spring for it, fixing the valve assembly in the closed position, characterized in that it has a hanging cup with side windows, which is located on the ledge of the wall of the nipple under the saddle and has an inner diameter that is larger than the diameter of the central hole in the saddle, while the spring loaded valve washer is made round, solid and is suspended within the cup, with the full and tight overlap the central hole of the saddle in the closed position of the valve assembly. 2. Буровое долото по п.1, отличающееся тем, что сплошная клапанная шайба установлена с возможностью плотного ее прилегания к нижней торцевой поверхности седла при разжатом положении пружины.2. The drill bit according to claim 1, characterized in that the continuous valve washer is installed with the possibility of its snug fit to the lower end surface of the seat when the spring position is open. 3. Буровое долото по п.1 или 2, отличающееся тем, что суммарная площадь боковых окон в подвесном стакане равна или больше площади центрального отверстия седла.3. The drill bit according to claim 1 or 2, characterized in that the total area of the side windows in the hanging cup is equal to or greater than the area of the Central hole of the saddle.
RU2002123506/03A 2002-09-03 2002-09-03 Boring cutter with valve assembly RU2230877C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123506/03A RU2230877C2 (en) 2002-09-03 2002-09-03 Boring cutter with valve assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123506/03A RU2230877C2 (en) 2002-09-03 2002-09-03 Boring cutter with valve assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002123506A RU2002123506A (en) 2004-03-10
RU2230877C2 true RU2230877C2 (en) 2004-06-20

Family

ID=32846052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002123506/03A RU2230877C2 (en) 2002-09-03 2002-09-03 Boring cutter with valve assembly

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2230877C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002123506A (en) 2004-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA025327B1 (en) Adjustable flow control device for use in hydrocarbon production
US4037661A (en) Method and apparatus for cleaning a screened well
US2738167A (en) Combined reamer and core bit
JPS6124508B2 (en)
EP1558833B1 (en) Drilling mud filtration device
CN110821395A (en) Sealed buffering of borehole construction operation prevents transfinite protection system in pit
CN104612583A (en) Hydraulic hammer flow diversion mechanism, hydraulic hammer and down-hole drilling rig
US5240083A (en) Device for removing drillhole debris
CA1203529A (en) Water separator and backflow valve
RU2230877C2 (en) Boring cutter with valve assembly
US5474130A (en) Perforation purging tool
KR101275420B1 (en) Entrainment fluid channeling device for a down-hole drill string
US20210332671A1 (en) Jetting device for wellbore annulus
USRE18500E (en) of los angeles
RU2289011C1 (en) Rolling cutter drill bit with valve unit
US3545540A (en) Through-the-flowline(tfl)tool cartridge assembly
US20090166026A1 (en) Jar device for use in coil tubing drilling
US5893415A (en) Gas diversion tool
EA200400514A1 (en) WELL JET INSTALLATION FOR TESTING AND RESEARCH OF PLASTES AND METHOD OF ITS WORK
RU2164284C2 (en) Drill bit
RU2109126C1 (en) Drill bit
RU178337U1 (en) CHECK VALVE FOR PREVENTING SLUDGE SLAMMING
CN219548840U (en) Bypass valve capable of being opened and closed for multiple times
CN112502656B (en) Screw type local reverse circulation milling fishing tool
CN114439426B (en) Cone pipe type underground rock debris bed cleaning tool

Legal Events

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

Effective date: 20090904