RU2237148C2 - Method and device for drilling wells - Google Patents

Method and device for drilling wells Download PDF

Info

Publication number
RU2237148C2
RU2237148C2 RU99121060/03A RU99121060A RU2237148C2 RU 2237148 C2 RU2237148 C2 RU 2237148C2 RU 99121060/03 A RU99121060/03 A RU 99121060/03A RU 99121060 A RU99121060 A RU 99121060A RU 2237148 C2 RU2237148 C2 RU 2237148C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cutting tool
rock
elements
rock cutting
drilling
Prior art date
Application number
RU99121060/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99121060A (en
Inventor
Р.И. Сухов (RU)
Р.И. Сухов
Ю.М. Лебедкин (RU)
Ю.М. Лебедкин
В.Г. Кузнецов (RU)
В.Г. Кузнецов
О.Г. Блинков (RU)
О.Г. Блинков
В.И. Ципушев (RU)
В.И. Ципушев
Г.А. Поланский (RU)
Г.А. Поланский
Original Assignee
Институт горного дела Уральского отделения РАН
ОАО "Уралбурмаш"
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 Институт горного дела Уральского отделения РАН, ОАО "Уралбурмаш" filed Critical Институт горного дела Уральского отделения РАН
Priority to RU99121060/03A priority Critical patent/RU2237148C2/en
Publication of RU99121060A publication Critical patent/RU99121060A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2237148C2 publication Critical patent/RU2237148C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: drilling.
SUBSTANCE: method includes rotating drilling column by a drive mounted at the surface, periodic lifting of the column, and its impact interaction with the well through drill bits and diamond tools. When the column lifts, the elements of the tool move in the radial direction thus spalling rock. The device has housing rigidly connected to the column and drill bits and diamond tool made of several members provided with working part and stem. The members are set in the housing for permitting rocking in radial direction.
EFFECT: enhanced efficiency.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к бурению горных пород и может быть использовано при эксплуатации шахт и карьеров для бурения взрывных скважин в породах мягких и средней крепости.The invention relates to rock drilling and can be used in the operation of mines and quarries for drilling blast holes in rocks of soft and medium strength.

Известен способ шарошечного бурения взрывных скважин, реализующий принцип разрушения забоя за счет вдавливания вооружения. С энергетической точки зрения такое воздействие на забой не является оптимальным.A known method of cone drilling of blast holes that implements the principle of destruction of the face due to the pressing of weapons. From an energy point of view, this impact on the face is not optimal.

Известен ударно-вращательный способ бурения взрывных скважин, который также реализует принцип разрушения забоя за счет динамического вдавливания лезвийной или штыревой коронки. Постоянное вращение бурового инструмента с приложением осевой нагрузки неблагоприятно отражается на износе его рабочей части.Known shock-rotational method of drilling blastholes, which also implements the principle of destruction of the face due to the dynamic indentation of a blade or pin crown. The constant rotation of the drilling tool with the application of axial load adversely affects the wear of its working part.

Известен ударно-поворотный способ бурения взрывных скважин, который аналогично ударно-вращательному способу реализует принцип разрушения забоя за счет динамического вдавливания вооружения буровой коронки, однако поворот ее происходит без приложения осевой нагрузки и снятия веса бурового отава, что оказывает положительное влияние на износ бурового инструмента [1].Known shock-rotary method of drilling blastholes, which, similarly to the rotational-shock method, implements the principle of destruction of the bottom due to the dynamic indentation of the armament of the drill bit, however, it rotates without applying axial load and removing the weight of the drill aftermath, which has a positive effect on the wear of the drilling tool [ 1].

Известен виброударник, включающий корпус, соединенный с бурильной колонной, породоразрушающий инструмент с резьбовым хвостовиком, на котором размещены основная и дополнительная гайки, взаимодействующие с корпусом через шлицевое соединение, а с хвостовиком - через резьбу, пружины и ударник [2]. В этом устройстве вращение бурильной колонны преобразуют в ударные импульсы, передаваемые на породоразрушающий инструмент. Однако получить высокие энергии удара, достаточные для эффективного бурения в этой конструкции, проблематично.Known vibration hammer, comprising a housing connected to the drill string, a rock cutting tool with a threaded shank, on which the main and additional nuts are placed, interacting with the housing through a splined connection, and with a shank through a thread, springs and hammer [2]. In this device, the rotation of the drill string is converted into shock pulses transmitted to the rock cutting tool. However, obtaining high impact energies sufficient for efficient drilling in this structure is problematic.

Наиболее близким по технической сущности и получаемому результату к заявляемым способу и устройству является погружной буровой вибратор, включающий жестко соединенный с буровым ставом корпус с кулачками, коническую обойму с роликами и породоразрушающий инструмент [1]. Данное устройство преобразует энергию вращения бурового става в осевое перемещение его и ударное взаимодействие с породоразрушающим инструментом. В формировании ударного импульса участвует вся масса бурового става и прилагаемое осевое усилие, следовательно, возможно получение высокой энергии удара, достаточной для эффективного разрушения пород.The closest in technical essence and the result to the claimed method and device is a submersible drilling vibrator, comprising a housing with cams rigidly connected to the drill stand, a conical holder with rollers and a rock cutting tool [1]. This device converts the rotational energy of the drill string into its axial movement and impact interaction with the rock cutting tool. The entire mass of the drill string and the applied axial force are involved in the formation of the shock pulse, therefore, it is possible to obtain high impact energy sufficient for the effective destruction of rocks.

Однако имеется возможность более эффективного использования подводимой для вращения бурового става мощности для разрушения породы менее энергоемким чем вдавливание процессом, а именно скалыванием или резанием.However, it is possible to more efficiently use the power supplied to rotate the drill head to destroy the rock less energy intensive than indentation by a process, namely chipping or cutting.

Таким образом, задачу, решаемую изобретением, можно сформулировать как повышение эффективности разрушения породы на забое скважины.Thus, the problem solved by the invention can be formulated as increasing the efficiency of rock destruction at the bottom of the well.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в том, что определенную часть разрушения породы на забое осуществляют наиболее экономичным с точки зрения энергетики процессом, резанием или скалыванием.The technical result obtained by using the invention is that a certain part of the destruction of the rock at the bottom is carried out by the most economical process from the point of view of energy, cutting or chipping.

Указанный технический результат получают за счет того, что в известном способе бурения скважин, включающем вращение бурового става установленным на поверхности приводом, периодический подъем става и его ударное взаимодействие через породоразрушающий инструмент с забоем скважины, в процессе подъема бурового става элементы породоразрушающего инструмента совершают радиальное перемещение по забою скважины с разрушением породы скалыванием.The specified technical result is obtained due to the fact that in the known method of drilling wells, including the rotation of the drill stand mounted on the surface of the drive, the periodic rise of the stand and its impact interaction through the rock cutting tool with the bottom of the well, in the process of lifting the drill string, the elements of the rock cutting tool radially move along the bottom of the well with the destruction of the rock chipping.

Указанный технический результат получают также за счет того, что в известном устройстве для бурения скважин, содержащем жестко соединенный с буровым ставом корпус и породоразрушающий инструмент, породоразрушающий инструмент выполнен в виде нескольких имеющих рабочую часть и хвостовик элементов, установленных в корпусе с возможностью качания в радиальном направлении посредством размещения хвостовиков элементов породоразрушающего инструмента в профильных парах корпуса.The specified technical result is also obtained due to the fact that in the known device for drilling wells containing a housing rigidly connected to the drill stand and a rock cutting tool, the rock cutting tool is made in the form of several elements having a working part and a shank installed in the housing with the possibility of swinging in the radial direction by placing the shanks of the elements of the rock cutting tool in the profile pairs of the body.

Заявляемый способ характеризуется следующей совокупностью рабочих операций:The inventive method is characterized by the following set of working operations:

- вращение бурового става установленным на поверхности приводом;- rotation of the drill stand mounted on the surface of the drive;

- периодический подъем бурового става с одновременным радиальным перемещением породоразрушающих элементов по забою скважины с разрушением его скалыванием;- periodic lifting of the drill string with the simultaneous radial movement of rock cutting elements along the bottom of the well with its destruction by chipping;

- ударное взаимодействие породоразрушающих элементов с забоем скважины под действием массы всего бурового става и накопленной в нем упругой энергии.- shock interaction of rock cutting elements with the bottom of the well under the action of the mass of the entire drill string and the elastic energy accumulated in it.

Заявляемый способ не представляется возможным осуществить с использованием известных буровых устройств и инструментов, поэтому предлагается новое устройство, реализующее заявляемый способ.The inventive method is not possible to implement using known drilling devices and tools, therefore, a new device is proposed that implements the inventive method.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема устройства в статическом положении на забое скважины; на фиг.2 - то же в положении максимального подъема бурового става; на фиг.3 - сечение по А-А фиг.1; на фиг.4 - сечение по В-В фиг.2; на фиг.5 - сечение по Г-Г фиг.1.The device is illustrated by drawings, where figure 1 shows a schematic diagram of a device in a static position on the bottom of the well; figure 2 - the same in the position of the maximum lift of the drill stand; figure 3 is a section along aa of figure 1; figure 4 is a section along bb In figure 2; figure 5 is a section along G-D of figure 1.

Устройство для бурения скважин содержит корпус 1, установленный с возможностью вращения в трубчатой направляющей, имеющей верхнюю 2 и нижнюю 3 части. Верхняя часть 4 корпуса снабжена резьбой для соединения с буровым ставом (на чертеже не показан), а в нижней части 5 корпуса 1 выполнено углубление 6, имеющее продольные боковые стенки 7. Нижняя 3 и верхняя 2 части направляющей соединены между собой с помощью резьбового соединения. Породоразрушающий инструмент устройства выполнен в виде нескольких элементов 8, имеющих рабочую часть 9 и хвостовик 10. Элементы 8 снабжены полуцилиндрической опорой 11, сопряженной с аналогичной впадиной 12, выполненной в хвостовике 10. Элементы 8 установлены в радиальных пазах 14 крышки 13 нижней части 3 направляющей с возможностью качания относительно осей 15 и зафиксированы от выпадения из нее при нерабочем положении стопорами 16. Хвостовики 10 элементов 8 породоразрушающего инструмента установлены в углублении 6 нижней части 5 корпуса 1 и находятся в постоянном контакте о профильными боковыми стенками 7 углубления 6. В крышке 13 выполнено отверстие 17 для центральной продувки разрушаемого забоя скважины. В корпусе 1 выполнен центральный канал 18 для прохода сжатого воздуха.A device for drilling wells includes a housing 1 mounted rotatably in a tubular guide having upper 2 and lower 3 parts. The upper part 4 of the casing is threaded for connection with a drill stand (not shown in the drawing), and in the lower part 5 of the casing 1 there is a recess 6 having longitudinal side walls 7. The lower 3 and upper 2 parts of the guide are interconnected by a threaded connection. The rock-breaking tool of the device is made in the form of several elements 8 having a working part 9 and a shank 10. The elements 8 are equipped with a semi-cylindrical support 11 associated with a similar cavity 12 made in the shank 10. The elements 8 are installed in the radial grooves 14 of the cover 13 of the lower part 3 of the guide with the possibility of swinging relative to the axes 15 and are fixed from falling out of it when the stoppers are inoperative 16. The shanks 10 of the elements 8 of the rock cutting tool are installed in the recess 6 of the lower part 5 of the housing 1 and They are in constant contact with the profile side walls 7 of the recess 6. In the cover 13, a hole 17 is made for central purging of the destructible bottom of the well. In the housing 1 there is a central channel 18 for the passage of compressed air.

Заявляемое устройство работает следующим образом. При приложении осевой нагрузки на буровой став и его вращении рабочая часть 9 элементов 8 породоразрушающего инструмента врезается в забой скважины, при этом верхняя 2 и нижняя 3 части трубчатой направляющей стопорятся, а корпус 1 продолжает вращаться. Так как хвостовики 10 элементов 8 находятся в постоянном контакте с профильными боковыми стенками 7 углубления 6, при вращении корпуса 1 происходит радиальное перемещение хвостовиков 10, а следовательно, элементы 8 породоразрушающего инструмента и их рабочие части 9 также совершают радиальное перемещение в противоположную сторону, вращаясь вокруг оси 15. Если породы относительно мягкие, зубья рабочей части 9 внедряются в породу и совершают ее скалывание. В этом случае подъем бурового става минимален, либо отсутствует полностью, а ударного взаимодействия не происходит. В случае бурения относительно прочных пород, когда не происходит скалывание породы рабочей частью инструмента, поворот элементов 8 сопровождается подъемом устройства и бурового става. При подходе хвостовиков 10 к резкому изменению профиля боковой стенки 7 элементы 8 мгновенно возвращаются в исходное положение, сопротивление вращению трубчатой направляющей снимается, происходят поворот элементов 8 устройства на некоторый угол, скалывание породы и последующее ударное взаимодействие породоразрушающего инструмента под действием массы бурового става и его упругих сил. Энергия ударного взаимодействия сопровождается внедрением рабочей части 9 элементов 8, скалыванием породы и последующим стопорением трубчатой направляющей. Далее цикл повторяется.The inventive device operates as follows. When an axial load is applied to the drill stand and its rotation, the working part 9 of the elements 8 of the rock cutting tool crashes into the bottom of the well, while the upper 2 and lower 3 parts of the tubular guide are stopped, and the housing 1 continues to rotate. Since the shanks 10 of the elements 8 are in constant contact with the profile side walls 7 of the recess 6, when the housing 1 rotates, the shanks 10 radially move, and therefore, the rock cutting tool elements 8 and their working parts 9 also radially move in the opposite direction, rotating around axis 15. If the rocks are relatively soft, the teeth of the working part 9 are embedded in the rock and make its chipping. In this case, the rise of the drill string is minimal or completely absent, and shock interaction does not occur. In the case of drilling relatively strong rocks, when rock does not chipping the working part of the tool, the rotation of the elements 8 is accompanied by the lifting of the device and the drill stand. With the approach of the shanks 10 to a sharp change in the profile of the side wall 7, the elements 8 instantly return to their original position, the resistance to rotation of the tubular guide is removed, the elements of the device 8 rotate by a certain angle, the rock is chipped and the rock-cutting tool then impacts under the action of the mass of the drill stand and its elastic forces. The energy of impact interaction is accompanied by the introduction of the working part 9 of the elements 8, chipping of the rock and the subsequent locking of the tubular guide. Next, the cycle repeats.

Источники информацииSources of information

1. Авт. свид. СССР № 235671, Е 21 С 3/28, опубл. 24.01.69, заявл. 12.06.67.1. Auth. testimonial. USSR No. 235671, E 21 C 3/28, publ. 01/24/1969, stated. 06/12/67.

2. Авт. свид. СССР № 378617, Е 21 В 5/00, заявл. 21.07.71. опубл. 18.04.73.2. Auth. testimonial. USSR No. 378617, E 21 B 5/00, decl. 07/21/71. publ. 04/18/73.

Claims (2)

1. Способ бурения скважин, включающий вращение бурового става установленным на поверхности приводом, периодический подъем става и его ударное взаимодействие через породоразрушающий инструмент с забоем скважины, отличающийся тем, что в процессе подъема бурового става элементы породоразрушающего инструмента совершают радиальное перемещение по забою скважины с разрушением породы скалыванием.1. A method of drilling wells, including the rotation of the drill stand mounted on the surface of the drive, the periodic rise of the stand and its impact interaction through the rock cutting tool with the bottom of the hole, characterized in that during the lifting of the drill stand, the elements of the rock cutting tool make a radial movement along the bottom of the well with rock destruction spalling. 2. Устройство для бурения скважин, содержащее жестко соединенный с буровым ставом корпус и породоразрушающий инструмент, отличающееся тем, что породоразрушающий инструмент выполнен в виде нескольких имеющих рабочую часть и хвостовик элементов, установленных в корпусе с возможностью качания в радиальном направлении посредством размещения хвостовиков элементов породоразрушающего инструмента в профильных пазах корпуса.2. A device for drilling wells, comprising a housing rigidly connected to the drill stand and a rock cutting tool, characterized in that the rock cutting tool is made in the form of several elements having a working part and a shank installed in the housing with the ability to swing in the radial direction by placing shanks of the rock cutting tool elements in profile grooves of the case.
RU99121060/03A 1999-10-06 1999-10-06 Method and device for drilling wells RU2237148C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99121060/03A RU2237148C2 (en) 1999-10-06 1999-10-06 Method and device for drilling wells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99121060/03A RU2237148C2 (en) 1999-10-06 1999-10-06 Method and device for drilling wells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99121060A RU99121060A (en) 2001-07-20
RU2237148C2 true RU2237148C2 (en) 2004-09-27

Family

ID=33432570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99121060/03A RU2237148C2 (en) 1999-10-06 1999-10-06 Method and device for drilling wells

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2237148C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2486328C1 (en) * 2012-02-06 2013-06-27 Николай Митрофанович Панин Crown bit
RU2607058C2 (en) * 2011-12-22 2017-01-10 Хильти Акциенгезелльшафт Drill bit with exchangeable cutting portion
RU2630396C2 (en) * 2012-12-21 2017-09-07 Хильти Акциенгезельшафт Boring crown with replaceable cutting unit
RU2631566C2 (en) * 2012-12-21 2017-09-25 Хильти Акциенгезельшафт Boring crown with replaceable cutting unit
US10065252B2 (en) 2013-12-20 2018-09-04 Hilti Aktiengesellschaft Drill bit with a replaceable cutting portion
RU2675614C1 (en) * 2018-03-06 2018-12-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Method of percussion drilling

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2607058C2 (en) * 2011-12-22 2017-01-10 Хильти Акциенгезелльшафт Drill bit with exchangeable cutting portion
RU2609886C2 (en) * 2011-12-22 2017-02-06 Хильти Акциенгезельшафт Drilling crown with replaceable cutting section
US9687916B2 (en) 2011-12-22 2017-06-27 Hilti Aktiengesellschaft Drill bit with an exchangeable cutting portion
RU2486328C1 (en) * 2012-02-06 2013-06-27 Николай Митрофанович Панин Crown bit
RU2630396C2 (en) * 2012-12-21 2017-09-07 Хильти Акциенгезельшафт Boring crown with replaceable cutting unit
RU2631566C2 (en) * 2012-12-21 2017-09-25 Хильти Акциенгезельшафт Boring crown with replaceable cutting unit
RU2630396C9 (en) * 2012-12-21 2018-03-06 Хильти Акциенгезельшафт Boring crown with replaceable cutting unit
US10201860B2 (en) 2012-12-21 2019-02-12 Hilti Aktiengesellschaft Drill bit with an exchangeable cutting portion
US10201858B2 (en) 2012-12-21 2019-02-12 Hilti Aktiengesellschaft Drill bit with an exchangeable cutting portion
US10717137B2 (en) 2012-12-21 2020-07-21 Hilti Aktiengesellschaft Drill bit with an exchangeable cutting portion
US10065252B2 (en) 2013-12-20 2018-09-04 Hilti Aktiengesellschaft Drill bit with a replaceable cutting portion
RU2675614C1 (en) * 2018-03-06 2018-12-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Method of percussion drilling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2301317C2 (en) Method and device for geological bed drilling
US3788409A (en) Percussion bits
US3536150A (en) Rotary-percussion drill bit
NO333751B1 (en) Drill bit
CA2463603A1 (en) Method and arrangement of controlling of percussive drilling based on the stress level determined from the measured feed rate
RU2237148C2 (en) Method and device for drilling wells
RU2231615C2 (en) Crown bit
RU2280144C1 (en) Crown drilling bit
US3738435A (en) Vibrating percussion bit
RU99121060A (en) METHOD FOR DRILLING WELLS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2009303C1 (en) Method for percussion-rotary drilling of wells and device for its realization
RU2026482C1 (en) Drilling device
SU1008403A1 (en) Bottom tool for rotary percussion drilling of wells
RU2167992C1 (en) Rocking single-cone drill bit
RU2682824C1 (en) Drill bit for percussion-rotary drilling
SU1682554A1 (en) Rock distribution device
JPH04500101A (en) Impact - Rotary drilling tool
RU2270319C1 (en) Rotary-percussion bore bit
SU1740610A1 (en) Crown bit
SU1670083A1 (en) Single-disk drilling bit
RU2209913C1 (en) Process crushing rocks by impact momenta and gear for its realization
RU2190744C2 (en) Crown bit
SU848563A1 (en) Drilling tip
RU2252998C2 (en) Rotary-striking drilling crown
RU2243345C1 (en) Drilling tool

Legal Events

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

Effective date: 20061007