RU2262578C1 - Device for well drilling in incompetent and decayed rock along with well casing - Google Patents
Device for well drilling in incompetent and decayed rock along with well casing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262578C1 RU2262578C1 RU2004125530/03A RU2004125530A RU2262578C1 RU 2262578 C1 RU2262578 C1 RU 2262578C1 RU 2004125530/03 A RU2004125530/03 A RU 2004125530/03A RU 2004125530 A RU2004125530 A RU 2004125530A RU 2262578 C1 RU2262578 C1 RU 2262578C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- well
- guide element
- drilling
- deflector
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу, в частности к бурению водозаборных, геологоразведочных, дренажных и других скважин технического назначения, проходимых в неустойчивых и разрушенных горных породах, и может быть использовано при создании буровых снарядов для бурения с одновременной обсадкой.The invention relates to mining, in particular to drilling water, exploration, drainage and other technical wells drilled in unstable and destroyed rocks, and can be used to create drilling tools for drilling with simultaneous casing.
Известно шарошечное долото [1], которое можно использовать при бурении скважин с одновременной обсадкой, состоящее из корпуса, одной основной породоразрушающей и одной калибрующей шарошек, лапы которых установлены в корпусе на осях с возможностью поворота и шарнирно соединены между собой тягами. Такое долото имеет ряд существенных недостатков: конструкция очень сложна в изготовлении из-за наличия нескольких осевых узлов, размещенных в довольно ограниченном пространстве; долото предназначено для бурения в твердых и крепких породах, так как чтобы привести его в рабочее положение, необходимо создать значительное усилие на забой скважины, что возможно только в указанных выше породах, а при бурении неустойчивых и разрушенных породах это сделать практически невозможно; для эффективного разрушения твердых и крепких пород требуется значительное осевое усилие на забой скважины, а это значит, что оси шарошек и тяг должны иметь достаточную прочность, которую создать в таком ограниченном пространстве весьма проблематично.Known cone bit [1], which can be used when drilling wells with simultaneous casing, consisting of a casing, one main rock cutting and one calibrating cones, the legs of which are mounted in the casing on the axes with the possibility of rotation and articulated by rods. Such a bit has a number of significant drawbacks: the design is very difficult to manufacture due to the presence of several axial units located in a rather limited space; the bit is intended for drilling in hard and hard rocks, since in order to bring it into working position, it is necessary to create a significant effort to bottom the well, which is possible only in the above rocks, and when drilling unstable and destroyed rocks it is almost impossible to do this; effective destruction of hard and hard rocks requires significant axial force to bottom the well, which means that the axes of cones and rods must have sufficient strength, which is very problematic to create in such a limited space.
Известно также устройство [2], состоящее из обсадной колонны с внутренним продольным выступом в нижней части, внутри которой расположена бурильная колонна со специальным породоразрушающим инструментом с пазами на корпусе, позволяющие ему при бурении выходить за приделы обсадной колонны. Породоразрушающий инструмент соединен с бурильной колонной эксцентриковым переходником, на котором размещен эксцентриковый центратор, служащий для смещения оси бурильной колонны относительно оси обсадной колонны в призабойной части скважин - прототип. Недостатками этой конструкции являются: сложность конструкции, а соответственно и изготовления, необходимость применения специального, а не серийного, породоразрушающего инструмента, значительная сложность перевода устройства из транспортного положения в рабочее и обратно, так как трудно добиться высокой точности при совмещении внутреннего продольного выступа на обсадной колонне с пазом центратора в призабойной зоне, что снижает надежность устройства в целом.A device [2] is also known, which consists of a casing string with an internal longitudinal protrusion in the lower part, inside of which there is a drill string with a special rock cutting tool with grooves on the body, allowing it to go beyond the casing aisles when drilling. A rock cutting tool is connected to the drill string by an eccentric adapter, on which an eccentric centralizer is placed, which serves to offset the axis of the drill string relative to the axis of the casing in the bottomhole portion of the wells - prototype. The disadvantages of this design are: the complexity of the design, and, accordingly, manufacturing, the need to use special, not serial, rock cutting tools, the significant complexity of moving the device from the transport position to the working one and vice versa, since it is difficult to achieve high accuracy when combining the internal longitudinal protrusion on the casing with a centralizer groove in the bottom-hole zone, which reduces the reliability of the device as a whole.
В основу настоящего изобретения поставлена задача - создание конструкции устройства для бурения скважин в неустойчивых и разрушенных горных породах с одновременной осадкой, обеспечивающего надежную работу в широком диапазоне физико-механических свойств горных пород, быстрый и безотказный перевод из транспортного положения в рабочее и обратно и использовать серийный породоразрушающий инструмент. The basis of the present invention is the task of creating the design of a device for drilling wells in unstable and destroyed rocks with simultaneous sediment, ensuring reliable operation in a wide range of physical and mechanical properties of rocks, quick and reliable transfer from transport to working position and vice versa, and use serial rock cutting tool.
Поставленная задача решается тем, что устройство для бурения скважин в неустойчивых и разрушенных горных породах с одновременной обсадкой (в дальнейшем - устройство), состоящее из бурильной и обсадной колонн, башмака с центратором, направляющего, отклоняющего (в дальнейшем - отклонителя) и породоразрушающего элементов, в котором направляющий элемент выполнен с эксцентричным поперечным пазом прямоугольной формы, нижняя часть которого по высоте на величину эксцентриситета выполнена с конусностью, равной конусности хвостовика отклонителя, размещенного в эксцентричном поперечном пазу направляющего элемента с возможностью осевого и горизонтального смещения, при этом ось промывочного канала отклонителя направлена под углом к оси скважины, а в каналы направляющего элемента и отклонителя, подающие очистной агент на забой скважины, вмонтирована эластичная втулка с возможностью осевого перемещения в канале направляющего элемента; хвостовик отклонителя имеет продольное отверстие некруглой формы, большая ось которого параллельна его оси и оси скважины и расположена на расстоянии от оси отклонителя, равном не менее 1,5 величины эксцентриситета е со смещением в сторону эксцентриситета, определяемого разностью RСКВ. - RП.И., где RСКВ. и RП.И. - радиусы скважины и породоразрушающего инструмента соответственно, в котором размещена горизонтальная ось, жестко соединенная с направляющим элементом, а минимальная длина продольного отверстия в хвостовике отклонителя равна величине эксцентриситета - е.The problem is solved in that a device for drilling wells in unstable and destroyed rocks with simultaneous casing (hereinafter referred to as the device), consisting of drill and casing strings, a shoe with a centralizer, a guiding, deflecting (hereinafter referred to as a deflector) and rock cutting elements, in which the guide element is made with an eccentric transverse groove of a rectangular shape, the lower part of which is eccentric in height with a taper equal to the taper of the diverter shank placed in an eccentric transverse groove of the guide element with the possibility of axial and horizontal displacement, while the axis of the flushing channel of the deflector is directed at an angle to the axis of the well, and in the channels of the guide element and deflector that feed the cleaning agent to the bottom of the well, an elastic sleeve with the possibility of axial movement is mounted in the channel of the guide element; The deflector shank has a non-circular longitudinal hole, the major axis of which is parallel to its axis and the axis of the well and is located at a distance from the deflector axis equal to at least 1.5 times the eccentricity e with an offset towards the eccentricity, determined by the difference R SCR. - R P.I. where R SLE. and R P.I. - the radii of the well and rock cutting tool, respectively, in which a horizontal axis is placed rigidly connected to the guide element, and the minimum length of the longitudinal hole in the shank of the deflector is equal to the eccentricity value - e.
Отличием предлагаемого технического решения устройства является наличие в направляющем элементе эксцентричного поперечного паза прямоугольной формы, нижняя часть которого по высоте на величину эксцентриситета выполнена с конусностью, равной конусности хвостовика отклонителя, размещенного в поперечном прямоугольном пазу с возможностью осевого и горизонтального смещения, при этом ось промывочного канала отклонителя направлена под углом к его оси и оси скважины, а в каналы направляющего элемента и отклонителя вмонтирована эластичная втулка с возможностью осевого перемещения в канале направляющего элемента; хвостовик отклонителя имеет продольное отверстие некруглой формы, большая ось которого параллельна его оси и оси скважины и отстоит от оси отклонителя на величину не менее 1,5е со смещением в сторону эксцентриситета, в котором размещена горизонтальная ось, жестко соединенная с корпусом направляющего элемента, а минимальная длина продольного отверстия равна или больше величины эксцентриситета.The difference of the proposed technical solution of the device is the presence in the guide element of an eccentric transverse groove of a rectangular shape, the lower part of which is eccentric in height with a taper equal to the taper of the shank of the deflector, placed in a transverse rectangular groove with the possibility of axial and horizontal displacement, while the axis of the washing channel the deflector is directed at an angle to its axis and the axis of the well, and elastic is mounted in the channels of the guide element and the deflector the sleeve is axially displaceable in the channel of the guide member; the deflector shank has a non-circular longitudinal hole, the major axis of which is parallel to its axis and the well axis and is at least 1.5 e from the deflector axis with an offset towards the eccentricity, in which a horizontal axis is placed rigidly connected to the body of the guide element, and the minimum the length of the longitudinal hole is equal to or greater than the eccentricity.
Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображено предлагаемое устройство в разрезе, находящееся в рабочем положении на забое скважины.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows the proposed device in the context, located in the working position on the bottom of the well.
Устройство состоит из бурильной 1 и обсадной 2 колонн, находящихся в скважине 3. В нижней части обсадная колонна имеет башмак 4 с центратором 5, закрепленном в башмаке с помощью стопорного кольца 6. Кольцевая проточка под стопорное кольцо в башмаке 4 выполнена с конической фаской для обеспечения беспрепятственного подъема центратора в случае необходимости замены изношенного породоразрушающего инструмента, а также для последующей установки фильтра в водозаборных скважинах. В рабочем положении устройства нижняя часть направляющего элемента 7 находится в центраторе 5, обеспечивая положение отклонителя 8 в строгом соответствии с заложенным эксцентриситетом. Хвостовик 9 отклонителя 8 своим торцем упирается в дно эксцентричного поперечного прямоугольного паза 10 в направляющем элементе 7. При этом нижняя коническая часть направляющего элемента, конгруэнтная хвостовику 9 отклонителя 8 и по высоте равная не менее величины эксцентриситета h1 = е, плотно сопрягается с поверхностью хвостовика 9, препятствуя горизонтальному смещению его относительно оси скважины. В таком положении пары направляющий элемент - отклонитель осевая нагрузка и вращающий момент от бурового станка передаются породоразрушающему инструменту и на забой скважины. В этот момент горизонтальная ось 11, жестко соединенная с направляющим элементом, размещенная в отверстии некруглой формы 12, расположенным на расстоянии h2, равном не менее 1,5 величины эксцентриситета от оси отклонителя 8, которая в свою очередь отстоит от оси скважины на величину эксцентриситета, упирается в нижнее основание отверстия 12 и также препятствует горизонтальному смещению хвостовика 9. Большая ось продольного отверстия 12 имеет величину, равную или большую величине эксцентриситета L≥e.The device consists of a drill 1 and a casing 2, located in the bore 3. In the lower part, the casing has a shoe 4 with a centralizer 5 fixed in the shoe using a retaining ring 6. An annular groove for the retaining ring in the shoe 4 is made with a tapered chamfer to ensure unobstructed lifting of the centralizer in case of need to replace a worn rock cutting tool, as well as for subsequent installation of the filter in water wells. In the operating position of the device, the lower part of the guide element 7 is located in the centralizer 5, providing the position of the deflector 8 in strict accordance with the established eccentricity. The shank 9 of the deflector 8 with its end abuts against the bottom of the eccentric transverse rectangular groove 10 in the guide element 7. Moreover, the lower conical part of the guide element congruent to the shank 9 of the deflector 8 and equal in height to at least an eccentricity value h 1 = e is closely mated with the surface of the shank 9, preventing its horizontal displacement relative to the axis of the well. In this position of the pair, the guiding element - the deflector, the axial load and torque from the drilling rig are transmitted to the rock cutting tool and to the bottom of the well. At this moment, the horizontal axis 11, rigidly connected to the guide element, placed in a non-circular hole 12 located at a distance h 2 equal to at least 1.5 of the eccentricity from the axis of the deflector 8, which in turn is separated from the axis of the well by the amount of eccentricity abuts against the lower base of the hole 12 and also prevents the horizontal displacement of the shank 9. The major axis of the longitudinal hole 12 has a value equal to or greater than the eccentricity L≥e.
Рабочие органы породоразрушающего инструмента (в данном случае одна из шарошек трехшарошечного долота), жестко и соосно соединенного с отклонителем 8, в этот момент занимают положение, которое обеспечивает образование ствола скважины заданного диаметра, равного или большего диаметру обсадной трубы. Здесь необходимо обратить внимание на одно очень важное обстоятельство. В предлагаемом устройстве в качестве породоразрушающего инструмента используются серийно выпускаемые отечественной промышленностью шарошечные долота или лопастные долота режущего типа в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых горных пород, что исключено при использовании известных устройств.The working bodies of the rock cutting tool (in this case, one of the cone of the three-cone bit), rigidly and coaxially connected to the diverter 8, at this moment occupy a position that ensures the formation of the wellbore of a given diameter equal to or larger than the diameter of the casing. Here it is necessary to pay attention to one very important circumstance. In the proposed device as rock cutting tools are used commercially available by the domestic industry roller cone bits or blade type cutting bits, depending on the physicomechanical properties of the drilled rocks, which is excluded when using known devices.
После завершения бурения скважины бурильную колонну отрывают от забоя на расстояние большее величины эксцентриситета. Породоразрушающий инструмент 13 вместе с отклонителем 8 опускается под собственным весом на величину эксцентриситета h1 = e до упора горизонтальной оси 11 в верхнюю часть продольного отверстия некруглой формы 12, т.е. система отклонитель - породоразрушающий инструмент зависает на горизонтальной оси 11. При этом нижняя часть хвостовика 8 выходит из зацепления с нижней частью направляющего элемента 7, а образовавшийся между ними зазор позволяет отклониться оси отклонителя и породоразрушающего инструмента на величину t, равную или большую величине е, что при дальнейшем подъеме бурильной колонны позволяет системе отклонитель - породоразрушающий инструмент свободно проходить внутри башмака 4 обсадной колонны 2. Положение возможного отклонения отклонителя 8, а следовательно, и породоразрушающего инструмента 13, от первоначального рабочего положения на чертеже показано пунктирной линией. На устье скважины поднимаются породоразрушающий инструмент, отклонитель, направляющий элемент и центратор со стопорным кольцом, что в дальнейшем дает возможность установить фильтр в башмаке обсадной колонны при бурении водозаборных скважин.After completion of the drilling of the well, the drill string is torn from the bottom to a distance greater than the eccentricity value. The rock cutting tool 13 together with the deflector 8 falls under its own weight by the eccentricity value h 1 = e until the horizontal axis 11 stops in the upper part of the non-circular longitudinal hole 12, i.e. the deflector – rock cutting tool system hangs on the horizontal axis 11. In this case, the lower part of the shank 8 disengages from the lower part of the guiding element 7, and the gap formed between them allows the deflector and the rock cutting tool to deviate by an amount t equal to or greater than e, which with further lifting of the drill string allows the diverter - rock cutting tool system to freely pass inside the casing shoe 4 2. The position of the possible divergence of the diverter 8, and hence the rock cutting tool 13, from the initial operating position in the drawing is shown by a dashed line. At the wellhead, a rock cutting tool, a diverter, a guide element and a centralizer with a retaining ring are raised, which subsequently makes it possible to install a filter in the casing shoe when drilling water wells.
Для обеспечения прохода очистного агента на забой скважины в подводящие каналы 14 и 15 направляющего элемента и отклонителя вмонтирована эластичная втулка 16, обеспечивающая герметизацию и соединение двух каналов. При этом ось подводящего канала отклонителя направлена под углом к его оси и оси скважины, а подводящий канал направляющего элемента делается несколько большего диаметра эластичной втулки, что позволяет ей свободно перемещаться в осевом направлении скважины, необходимом при спуске и подъеме бурильной колонны.To ensure the passage of the cleaning agent to the bottom of the well into the supply channels 14 and 15 of the guide element and the diverter, an elastic sleeve 16 is mounted that provides sealing and connection of the two channels. In this case, the axis of the diverter feed channel is directed at an angle to its axis and the axis of the well, and the feed channel of the guide element is made slightly larger in diameter of the elastic sleeve, which allows it to move freely in the axial direction of the well, necessary when lowering and raising the drill string.
Таким образом, предлагаемое техническое решение устройства имеет следующие преимущества перед известными:Thus, the proposed technical solution of the device has the following advantages over the known:
1. Значительно упрощается конструкция устройства при высокой надежности работы.1. Significantly simplifies the design of the device with high reliability.
2. Значительно расширяется область применения устройства при проходке скважин с одновременной обсадкой.2. Significantly expands the scope of application of the device when driving wells with simultaneous casing.
3. Исключается необходимость использования специальных породоразрушающих инструментов.3. Eliminates the need for special rock cutting tools.
4. Отсутствуют непроизводительные затраты на приведение устройства из транспортного положения в рабочее и обратно, что увеличивает эффективность буровых работ.4. There are no overhead costs for bringing the device from the transport position to the working one and vice versa, which increases the efficiency of drilling operations.
Источники информации:Sources of information:
1. Патент РФ №1798467, кл. Е 21 В 7/20.1. RF patent No. 1798467, cl. E 21 V 7/20.
2. Патент РФ №938647, кл. Е 21 В 10/64.2. RF patent No. 938647, cl. E 21 B 10/64.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004125530/03A RU2262578C1 (en) | 2004-08-24 | 2004-08-24 | Device for well drilling in incompetent and decayed rock along with well casing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004125530/03A RU2262578C1 (en) | 2004-08-24 | 2004-08-24 | Device for well drilling in incompetent and decayed rock along with well casing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2262578C1 true RU2262578C1 (en) | 2005-10-20 |
Family
ID=35863144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004125530/03A RU2262578C1 (en) | 2004-08-24 | 2004-08-24 | Device for well drilling in incompetent and decayed rock along with well casing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2262578C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2663832C1 (en) * | 2014-12-31 | 2018-08-10 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Drill stem equipment with integrated ring barrier and collar with hole, method and system |
| RU2671369C1 (en) * | 2014-10-08 | 2018-10-30 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Drilling with liner using a withdrawable guide assembly of the bottom |
| RU2753428C1 (en) * | 2021-02-11 | 2021-08-16 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Device for simultaneous drilling and fixing of areas of heaving and collapses during drilling of a well |
| RU2792480C1 (en) * | 2022-11-10 | 2023-03-22 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Casing string drilling device |
-
2004
- 2004-08-24 RU RU2004125530/03A patent/RU2262578C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671369C1 (en) * | 2014-10-08 | 2018-10-30 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Drilling with liner using a withdrawable guide assembly of the bottom |
| RU2663832C1 (en) * | 2014-12-31 | 2018-08-10 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Drill stem equipment with integrated ring barrier and collar with hole, method and system |
| US10145204B2 (en) | 2014-12-31 | 2018-12-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Drill string apparatus with integrated annular barrier and port collar, methods, and systems |
| US10787881B2 (en) | 2014-12-31 | 2020-09-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Drill string apparatus with integrated annular barrier and port collar, methods, and systems |
| RU2753428C1 (en) * | 2021-02-11 | 2021-08-16 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Device for simultaneous drilling and fixing of areas of heaving and collapses during drilling of a well |
| RU2792480C1 (en) * | 2022-11-10 | 2023-03-22 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Casing string drilling device |
| RU2810375C1 (en) * | 2023-05-25 | 2023-12-27 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д.Шашина | Casing drilling device with retrievable drilling assembly |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11613967B2 (en) | Bottom hole assembly with a cleaning tool | |
| RU2468177C2 (en) | Boring bit for percussive drilling of rock and method of its manufacturing | |
| AU2006271162B2 (en) | A drill bit assembly for fluid-operated percussion drill tools | |
| RU2713542C2 (en) | Drilling bit with extending calibrating platforms | |
| US10480290B2 (en) | Controller for downhole tool | |
| CN102341560A (en) | Expandable stabilizer with roller reamer elements | |
| RU2698341C2 (en) | Drilling system with several fluid media | |
| US7775302B2 (en) | Casing shoe and retrievable bit assembly | |
| MX2012008430A (en) | Wellbore obstruction-clearing tool and method of use. | |
| CA2927247C (en) | Drilling device | |
| RU2262578C1 (en) | Device for well drilling in incompetent and decayed rock along with well casing | |
| RU166522U1 (en) | DRILLING DRILL FOR DRILLING WITH SIMULTANEOUS CASE | |
| CN203756034U (en) | Hydraulic expansion drilling following hole opener | |
| GB2164372A (en) | Drill string stabilizer | |
| RU2757839C1 (en) | Working bottom | |
| RU2792480C1 (en) | Casing string drilling device | |
| WO2023193167A1 (en) | An impact transmission mechanism for a rotary percussion drilling tool | |
| RU2306401C1 (en) | Tool for breaking rock | |
| AU2008100136A4 (en) | A Drill Bit Assembly for Fluid-Operated Percussion Drill Tools | |
| RU2250343C1 (en) | Well-drilling device | |
| RU2661515C1 (en) | Mechanisms for feeding drill bits | |
| SU1798467A1 (en) | Device for drilling well in loose ground with concurrent casing | |
| RU2236564C1 (en) | Device for deep perforation of cased well | |
| RU2169822C1 (en) | Rotary bit hole reamer | |
| RU2134765C1 (en) | Reamer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110825 |