RU2346132C1

RU2346132C1 - Washover unity of drilling bit (versions)

Info

Publication number: RU2346132C1
Application number: RU2007132649/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Виталий Анатольевич Ясашин (RU); Виталий Анатольевич Ясашин; Дмитрий Юрьевич Сериков (RU); Дмитрий Юрьевич Сериков; Юрий Артемьевич Палащенко (RU); Юрий Артемьевич Палащенко
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2009-02-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to washover units of rock-destruction tools. Unit includes a nozzle, an insert with stepped inner surface for nozzle, which is located between housing and nozzle, and a sealing element installed between socket bottom and nozzle upper edge; all these parts are fixed in eccentric socket of said housing by means of retainer. Retainer is installed through radial channels in said housing and insert. Side surface of socket is provided with a closed longitudinal groove from the side of insert, which is connected with radial channel in said housing. Height and width of this groove exceed diameter of rod retainer. This retainer is installed in longitudinal groove and can move in the direction parallel to the nozzle axis under the force of compressed sealing element. According to another option, the unit is equipped with a rod retainer. Housing and hub are provided with radial channels for rod retainer. Side surface of socket is provided with closed longitudinal groove, which is matched with radial channel in the housing. Height and width of said longitudinal groove exceed diameter of rod retainer, which is rigidly connected with hub and installed in such a manner as to be able to move in this longitudinal groove of housing in the direction, which is parallel to the nozzle axis.

EFFECT: improved reliability of washover unit operating.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту различного типа, а именно к их промывочным узлам.The invention relates to a rock cutting tool of various types, namely to their washing units.

Известен промывочный узел бурового долота, содержащий коноидальную насадку с уплотнительным элементом, закрепленную в канале корпуса бурового долота посредством стопорного пружинного кольца (см. справочник «Буровой инструмент», Масленников И.К., Москва, Недра, 1989 г., с.27).Known flushing unit of the drill bit containing a conoidal nozzle with a sealing element, mounted in the channel of the drill bit body by means of a snap ring (see the reference book "Drilling tool", Maslennikov IK, Moscow, Nedra, 1989, p.27) .

К недостаткам данного промывочного узла следует отнести малую надежность, связанную с возможностью выдавливания пружинного кольца из гнезда канала под действием перепада давления на насадке. Наиболее часто это наблюдается при бурении шарошечными долотами, работа которых сопровождается сильной вибрацией, особенно при бурении по твердым и крепким трещиноватым породам.The disadvantages of this flushing unit include low reliability associated with the ability to extrude the spring ring from the channel socket under the action of a differential pressure on the nozzle. This is most often observed when drilling with cone bits, the operation of which is accompanied by strong vibration, especially when drilling through hard and strong fractured rocks.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату по первому варианту является промывочный узел бурового долота, содержащий насадку, размещенный между корпусом и насадкой вкладыш со ступенчатой внутренней поверхностью под насадку и установленный между дном гнезда и верхним торцом насадки уплотнительный элемент, закрепленные в эксцентричном гнезде корпуса посредством стержневого фиксатора, устанавливаемого через радиальные каналы корпуса и вкладыша (см. авт. св. СССР №861536, кл. Е21В 10/18, 1981 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result according to the first embodiment is a flushing unit of the drill bit containing a nozzle, an insert with a stepped inner surface under the nozzle located between the body and the nozzle and a sealing element mounted between the bottom of the socket and the upper end of the nozzle fixed in an eccentric socket the housing by means of a rod retainer installed through the radial channels of the housing and the insert (see ed. St. USSR No. 861536, class E21B 10/18, 1981).

По другому варианту наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является промывочный узел бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом, в котором установлена насадка, а в полости между насадкой и корпусом размещены втулка со ступенчатой внутренней поверхностью, конгруэнтной наружной поверхности насадки, и уплотнительное кольцо, контактирующее с дном гнезда и верхним торцом втулки (см. авт. св. СССР №1073427, кл. Е21В 10/18, 1984 г.).In another embodiment, the closest to the proposed technical essence and the achieved result is a flushing unit of the drill bit containing a housing with a channel and a socket in which the nozzle is installed, and a sleeve with a stepped inner surface, a congruent outer surface of the nozzle is placed in the cavity between the nozzle and the housing, and an o-ring in contact with the bottom of the socket and the upper end of the sleeve (see ed. St. USSR No. 1073427, class E21B 10/18, 1984).

К недостаткам обоих прототипов следует отнести малую надежность в работе, связанную с использованием в них резьбовых фиксаторов для крепления элементов промывочного узла. Использование таких фиксаторов при бурении по трещиноватым породам может привести к их развинчиванию с последующим оставлением всех элементов промывочного узла на забое. Учитывая, что в настоящее время насадки в буровых долотах изготавливаются в большинстве случаев из твердого сплава, выпадение их на забой скважины может привести к выходу вооружения долота из строя с последующим возникновением тяжелых аварий.The disadvantages of both prototypes include the low reliability associated with the use of threaded clips for fastening elements of the washing unit. The use of such clamps when drilling through fractured rocks can lead to their unscrewing, followed by leaving all the elements of the flushing unit at the bottom. Considering that at present, nozzles in drill bits are made in most cases from hard alloy, their falling to the bottom of the well can lead to failure of the drill's armament with the subsequent occurrence of severe accidents.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение надежности работы промывочного узла.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the reliability of the washing unit.

Поставленный технический результат по первому варианту достигается тем, что в промывочном узле бурового долота, содержащем насадку, размещенный между корпусом и насадкой вкладыш и уплотнительный элемент, закрепленные в эксцентричном гнезде корпуса посредством стержневого фиксатора, согласно изобретению, боковая поверхность гнезда со стороны вкладыша выполнена с глухим продольным пазом, соединенным с радиальным каналом корпуса, причем высота и ширина паза больше диаметра стержневого фиксатора, а фиксатор установлен в продольном пазу с возможностью перемещения параллельно оси насадки.The technical result according to the first embodiment is achieved by the fact that in the flushing unit of the drill bit containing the nozzle located between the body and the nozzle, the liner and the sealing element are fixed in the eccentric socket of the housing by means of a rod clamp, according to the invention, the side surface of the socket on the side of the liner is blind a longitudinal groove connected to the radial channel of the housing, the height and width of the groove being larger than the diameter of the rod retainer, and the retainer is installed in the longitudinal groove with the ability to move parallel to the axis of the nozzle.

Поставленный технический результат по второму варианту достигается тем, что промывочный узел бурового долота, содержащий корпус с каналом и гнездом, в котором установлена насадка, а в полости между насадкой и корпусом размещены втулка со ступенчатой внутренней поверхностью, конгруэнтной наружной поверхности насадки, и уплотнительное кольцо, контактирующее с дном гнезда и верхним торцом втулки, согласно изобретению он снабжен стержневым фиксатором, корпус и втулка выполнены с радиальными каналами под стержневой фиксатор, а боковая поверхность гнезда - с глухим продольным пазом, совмещенным с радиальным каналом корпуса, при этом высота и ширина продольного паза больше диаметра стержневого фиксатора, жестко соединенного с втулкой и установленного с возможностью перемещения в продольном пазу корпуса параллельно оси насадки.The technical result according to the second embodiment is achieved by the fact that the flushing unit of the drill bit contains a housing with a channel and a socket in which the nozzle is installed, and a sleeve with a stepped inner surface, a congruent outer surface of the nozzle, and a sealing ring are placed in the cavity between the nozzle and the housing, contacting with the bottom of the socket and the upper end of the sleeve, according to the invention it is equipped with a rod clamp, the housing and the sleeve are made with radial channels under the rod clamp, and the side rhnost slot - with a closed longitudinal slot aligned with the radial channel of the housing, the height and width of the longitudinal slot greater than the diameter rod retainer fixedly connected to the sleeve and mounted movably in the longitudinal slot of the housing parallel to the nozzle axis.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 и 2 изображают общий вид промывочного узла в разрезе по варианту 1; фиг.3 - вариант выполнения промывочного узла по варианту 2; фиг.4 - сечение А-А на фиг.3.The invention is illustrated by drawings, in which figures 1 and 2 depict a General view of the washing unit in section according to option 1; figure 3 - embodiment of the washing unit according to option 2; figure 4 - section aa in figure 3.

Промывочный узел бурового долота по первому варианту включает корпус 1 с гнездом 2 и каналом 3 для промывочной жидкости, выполненными эксцентрично один относительно другого. В гнезде 2 на бурте 4 установлена насадка 5 с размещенным на ее верхнем торце уплотнительным элементом 6. Между насадкой 5 и корпусом 1 в гнезде 2 размещен вкладыш 7, зафиксированный посредством стержневого фиксатора 8. На фиг.2 представлен вариант выполнения промывочного узла с удлиненной ступенчатой насадкой 5. Боковая поверхность гнезда 2 со стороны вкладыша 7 как на фиг.1, так и на фиг.2 выполнена с глухим продольным пазом 9, соединенным с радиальным каналом 10 под стержневой фиксатор 8. Аналогичный радиальный канал 10 выполнен и во вкладыше 7. Высота и ширина продольного паза 9 больше диаметра стержневого фиксатора 8, при этом фиксатор 8 установлен в продольном пазу 9 с возможностью перемещения вдоль оси насадки 5 под действием предварительно сжатого уплотнительного элемента 6.The flushing unit of the drill bit according to the first embodiment includes a housing 1 with a socket 2 and a channel 3 for flushing fluid, made eccentrically one relative to the other. In the socket 2 on the collar 4, a nozzle 5 is installed with a sealing element 6 located on its upper end 6. Between the nozzle 5 and the housing 1 in the socket 2 there is an insert 7 fixed by means of a rod clamp 8. Figure 2 shows an embodiment of a washing unit with an elongated step nozzle 5. The lateral surface of the socket 2 from the side of the liner 7 in both Fig.1 and Fig.2 is made with a blind longitudinal groove 9 connected to the radial channel 10 under the rod clamp 8. A similar radial channel 10 is made in the liner 7. High and the width of the longitudinal groove 9, the diameter of the rod clamp 8, the retainer 8 is mounted in the longitudinal groove 9 can be moved along the axis of the nozzle 5 under the action of a pre-compressed sealing member 6.

Промывочный узел по 2-му варианту содержит корпус 1 с промывочным каналом 3 и гнездом 2, в котором установлены насадка 5 со ступенчатой наружной поверхностью, втулка 11 с ответной внутренней поверхностью и уплотнительные элементы 6. Один из них размещен между верхним торцом втулки 11 и дном гнезда 2 с одновременным контактом с боковой стенкой гнезда 2 и наклонной боковой стенкой бурта 12 насадки 5, а другой уплотнительный элемент 6 размещен между ступенчатыми поверхностями насадки 5 и втулки 11. Корпус 1 и втулка 11 выполнены с радиальным каналом 10 под стержневой фиксатор 8, который, как и в 1-ом варианте предпочтительно выполнять в виде резьбового стержня. На боковой поверхности гнезда 2 выполнен продольный паз 9 или кольцевая расточка (не показана). Высота паза 9 и его ширина должны быть больше диаметра стержневого фиксатора 8. При выполнении вместо паза кольцевой расточки это требование относится только к высоте.The flushing unit according to the 2nd embodiment comprises a housing 1 with a flushing channel 3 and a socket 2, in which a nozzle 5 with a stepped outer surface, a sleeve 11 with a mating inner surface and sealing elements 6 are installed. One of them is located between the upper end of the sleeve 11 and the bottom socket 2 with simultaneous contact with the side wall of socket 2 and the inclined side wall of the shoulder 12 of the nozzle 5, and another sealing element 6 is placed between the stepped surfaces of the nozzle 5 and the sleeve 11. The housing 1 and the sleeve 11 are made with a radial channel 10 along retainer rod 8 which, as in the first embodiment is preferably carried out in the form of a threaded rod. A longitudinal groove 9 or an annular bore (not shown) is made on the side surface of the nest 2. The height of the groove 9 and its width should be greater than the diameter of the rod clamp 8. When performing instead of the groove of the annular bore, this requirement applies only to the height.

Монтаж промывочного узла осуществляется следующим образом. По 1-му варианту собирают насадку 5 с уплотнительным элементом 6 и вкладышем 7, совмещают радиальные каналы 10 в корпусе 1 и во вкладыше 7 и устанавливают стержневой фиксатор 8, длина которого выбирается таким образом, чтобы наружный его торец располагался заподлицо с дном продольного паза 9. При этом уплотнительный элемент 6 должен быть сжат, т.е совмещение радиальных каналов 10 корпуса 1 и вкладыша 7 возможно только при сжатом уплотнительном кольце 6. После установки стержневого фиксатора 8 под действием усилия сжатого уплотнительного элемента 6 вкладыш 7 вместе с насадкой 5 и фиксатором 8 перемещаются вниз вдоль продольного паза 9 и наружный торец фиксатора блокируется стенкой корпуса 1, предотвращая его осевое перемещение или развинчивание в случае использования в качестве фиксатора винта. Таким же образом собирается промывочный узел и по другому варианту. При этом благодаря использованию насадки 5 с буртом 12 с наклонной боковой стенкой, взаимодействующей с уплотнительным элементом 6, перепад давления на насадке 5 будет создавать дополнительное осевое усилие, которое удерживает фиксатор 8 в блокированном положении.The installation of the washing unit is as follows. In the 1st embodiment, the nozzle 5 is assembled with the sealing element 6 and the insert 7, the radial channels 10 are combined in the housing 1 and in the insert 7, and a rod clamp 8 is installed, the length of which is selected so that its outer end is flush with the bottom of the longitudinal groove 9 Thus, the sealing element 6 must be compressed, that is, the combination of the radial channels 10 of the housing 1 and the liner 7 is possible only with a compressed sealing ring 6. After installing the rod clamp 8 under the action of the pressure of the compressed sealing element 6 the insert 7 together with the nozzle 5 and the latch 8 are moved down along the longitudinal groove 9 and the outer end of the latch is blocked by the wall of the housing 1, preventing its axial movement or unscrewing if a screw is used as a latch. In the same way, the flushing assembly is assembled in another embodiment. In this case, due to the use of the nozzle 5 with the shoulder 12 with an inclined side wall interacting with the sealing element 6, the pressure drop across the nozzle 5 will create additional axial force, which holds the latch 8 in the locked position.

Таким образом, применение предложенного промывочного узла позволяет избежать разблокировки стопорного узла и тем самым повысить надежность его работы, а следовательно, и долота в целом. Предложенный промывочный узел может быть использован как в шарошечных долотах, так и в долотах режущего типа.Thus, the use of the proposed flushing unit allows you to avoid unlocking the locking unit and thereby increase the reliability of its operation, and therefore the bit as a whole. The proposed flushing unit can be used both in roller cone bits and in cutting type bits.

Claims

1. A flushing unit of a drill bit, comprising a nozzle located between the body and the nozzle, an insert with a stepped inner surface under the nozzle and a sealing element mounted between the bottom of the socket and the upper end of the nozzle, fixed to the eccentric socket of the housing by means of a latch installed through the radial channels of the housing and insert, characterized in that the side surface of the socket on the side of the liner is made with a blind longitudinal groove connected to the radial channel of the housing, the height and width of the and the diameter of the rod clamp and the latch mounted in the longitudinal groove to be movable parallel to the nozzle axis.

2. A flushing unit of the drill bit, comprising a housing with a channel and a socket in which the nozzle is installed, and a sleeve with a stepped inner surface, a congruent outer surface of the nozzle, and an o-ring in contact with the bottom of the socket and the upper end of the sleeve are placed in the cavity between the nozzle and the housing characterized in that it is provided with a rod clamp, the housing and the sleeve are made with radial channels under the rod clamp, and the side surface of the socket with a blind longitudinal groove combined with a radial channel m of the housing, while the height and width of the longitudinal groove is greater than the diameter of the rod retainer, rigidly connected to the sleeve and installed with the ability to move in the longitudinal groove of the housing parallel to the axis of the nozzle.