RU2376440C1

RU2376440C1 - Boring bit for wells in high gas content reservoir (versions)

Info

Publication number: RU2376440C1
Application number: RU2008130552/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Андрей Васильевич Гавриленко (RU); Андрей Васильевич Гавриленко; Александр Ефимович Мулюкин (RU); Александр Ефимович Мулюкин; Андрей Александрович Мулюкин (RU); Андрей Александрович Мулюкин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2009-12-20

Abstract

FIELD: oil-and-gas production.

SUBSTANCE: invention related to rock destruction tool, used for well boring in reservoirs with high gas content, when boring process accompanied with micro discharges. Bit feature is in that it equipped with several additional canals, equipped with ball plugs and located symmetrically relatively to locker longitude axis, also bit executed with at least two cleaning canals, located symmetrically relatively to case longitude axis, as well in a back part of case bottom pockets for bal valves executed, which installed in additional canals top part. Other bit feature is locker execution with several radial fixed pins, and case - with circular bore on its internal surface, inside of each elastic element installed, in a way that outside ends of radial pins installed inside case circular bore between its top end and elastic element.

EFFECT: bit operation safety and efficiency increase due to not consuming time for bore cleaning out of sludge, boring string consists of case with cleaning canals inside the case cavity, and installed, by the use of vertically fixed pin, locker with blades.

5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин в пластах с повышенным содержанием газа, где процесс бурения часто сопровождается микровыбросами.The invention relates to a rock cutting tool used when drilling wells in formations with a high gas content, where the drilling process is often accompanied by microblows.

Известна коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус и запорный орган, установленный в полости корпуса (см. авт. св. СССР №316846, кл. Е21В 10/36, 1971 г.).A well-known crown for drilling wells in high-gas strata containing a body and a locking element installed in the cavity of the body (see ed. St. USSR No. 316884, class E21B 10/36, 1971).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус с промывочными каналами и установленный в его полости посредством вертикально закрепленного штифта запорный орган с лопастями (см. авт.св. СССР №451832, кл. Е21В 10/00, 1975 г.).The closest in technical essence and the achieved result is a crown for drilling wells in high-gas-bearing formations, containing a body with flushing channels and a locking organ with blades installed in its cavity by means of a vertically fixed pin (see ed. St. USSR No. 451832, class Е21В 10 / 00, 1975).

К недостаткам известных коронок - аналога и прототипа - следует отнести малую надежность срабатывания их запорного узла при микровыбросах. Это объясняется тем, что усилие при выбросе газа действует на запорный орган только с одной стороны, а именно со стороны промывочного канала. Действие эксцентричной нагрузки может привести к заклиниванию запорного органа и не может защитить полость бурового стаза от попадания шлама. Этому способствует также и выполнение запорного органа с дебалансной вставкой, создающей дополнительную эксцентричную нагрузку на запорный орган. Другим недостатком известных коронок является значительное время срабатывания запорного органа, что также снижает эффективность их работы по защите от попадания шлама в полость бурового става. По этой причине велика вероятность попадания шлама в полость бурового става во время срабатывания запорного органа, что в последующем может привести к возникновению аварийной ситуации из-за заклинивания запорного органа попавшим в полость бурового става шламом.The disadvantages of the known crowns - analogue and prototype - should include the low reliability of operation of their locking unit with microblows. This is due to the fact that the force during the gas release acts on the shut-off element only from one side, namely from the side of the flushing channel. The action of an eccentric load can lead to jamming of the locking element and cannot protect the cavity of the drill stasis from ingress of cuttings. This is also facilitated by the implementation of the locking element with an unbalanced insert, which creates an additional eccentric load on the locking element. Another disadvantage of the known crowns is the significant response time of the locking element, which also reduces the effectiveness of their work to protect against ingress of cuttings into the cavity of the drill stand. For this reason, there is a high probability that sludge will enter the cavity of the drill stand during operation of the shut-off element, which can subsequently lead to an emergency situation due to jamming of the shut-off body by the cuttings that have entered the cavity of the drill stand.

К недостаткам данной коронки следует отнести также и вероятность попадания угольной пыли в полость бурового става и на обратные конические поверхности клапана в процессе спуска инструмента. Это также способствует заклиниванию клапана со всеми вытекающими последствиями, указанными выше.The disadvantages of this crown should also include the likelihood of coal dust getting into the cavity of the drill string and on the conical back surfaces of the valve during the descent of the tool. It also contributes to jamming of the valve with all the ensuing consequences mentioned above.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение безопасности проведения работ и надежности срабатывания запорного органа и как следствие этого - повышение эффективности работы коронки благодаря исключению непроизводительных затрат времени на очистку бурового става от попавшего в его полость бурового шлама.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the safety of work and the reliability of operation of the locking element and, as a result, increase the efficiency of the crown due to the elimination of unproductive time spent on cleaning the drill string from drill cuttings that have fallen into its cavity.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в коронке для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащей корпус с промывочными каналами и установленный в его полости посредством вертикально закрепленного штифта запорный орган с лопастями, согласно изобретению, запорный орган снабжен несколькими радиально закрепленными штифтами, а корпус выполнен с кольцевой расточкой на внутренней поверхности, в которой установлен упругий элемент, причем наружные концы радиальных штифтов установлены в кольцевой расточке корпуса между ее верхним торцом и упругим элементом, при этом коронка выполнена, по меньшей мере, с двумя промывочными каналами, расположенными симметрично относительно продольной оси корпуса.The specified technical result according to the first embodiment is achieved by the fact that in the crown for drilling wells in high-gas strata containing a housing with flushing channels and installed in its cavity by means of a vertically fixed pin, a locking member with blades, according to the invention, the locking member is provided with several radially fixed pins, and the housing is made with an annular bore on the inner surface in which the elastic element is installed, the outer ends of the radial pins installed in the annular the bore of the body between its upper end and the elastic element, while the crown is made with at least two flushing channels located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the body.

По второму варианту указанный технический результат достигается тем, что коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус с промывочными каналами и установленный в его полости посредством вертикально закрепленного штифта запорный орган с лопастями, согласно изобретению, снабжена несколькими дополнительными каналами, оснащенными шаровыми клапанами и размещенными симметрично относительно продольной оси запорного органа, при этом на дне корпуса выполнены карманы для шаровых клапанов.According to the second variant, the technical result is achieved in that the crown for drilling wells in high-gas strata, comprising a housing with flushing channels and installed in its cavity by means of a vertically fixed pin, a locking element with blades, according to the invention, is equipped with several additional channels equipped with ball valves and placed symmetrically relative to the longitudinal axis of the locking element, while pockets for ball valves are made on the bottom of the housing.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что карманы на дне корпуса выполнены в его периферийной части, а шаровые клапаны установлены в верхней части дополнительных каналов.The achievement of the specified technical result is also facilitated by the fact that the pockets on the bottom of the housing are made in its peripheral part, and the ball valves are installed in the upper part of the additional channels.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает коронку в рабочем положении, сечение А-А на фиг.2, а на фиг.2 - вид со стороны рабочего торца коронки.The invention is illustrated by drawings, in which figure 1 depicts the crown in the working position, section AA in figure 2, and figure 2 is a view from the side of the working end of the crown.

Буровая коронка содержит корпус 1 с промывочными каналами 2 и установленный в полости корпуса 1 запорный орган 3 с лопастями 4 в его верхней части. Запорный орган 3 установлен через шарик 5 на вертикальном штифте 6, который закреплен в глухом пазу корпуса 1. Запорный орган 3 снабжен несколькими радиально закрепленными штифтами 7, а корпус 1 выполнен с кольцевой расточкой 8 на внутренней поверхности, в которой установлен упругий элемент 9, причем наружные концы радиальных штифтов 7 установлены в кольцевой расточке 8 между ее верхним торцом 10 и упругим элементом 9. При этом ход упругого элемента 9 выбирается таким образом, чтобы в транспортном положении штифты 7 занимали такое положение, при котором запорный орган 3 перекрывал бы проходное сечение ниппеля 14. Это исключает попадание буровой мелочи в полость бурового става и в зазор между обратным конусом запорного органа 3 и нижней частью ниппеля, образующего для него седло.The drill bit comprises a housing 1 with flushing channels 2 and a locking member 3 with blades 4 in its upper part mounted in the cavity of the housing 1. The locking element 3 is installed through the ball 5 on the vertical pin 6, which is fixed in the blind groove of the housing 1. The locking body 3 is equipped with several radially fixed pins 7, and the housing 1 is made with an annular bore 8 on the inner surface in which the elastic element 9 is installed, and the outer ends of the radial pins 7 are installed in the annular bore 8 between its upper end 10 and the elastic element 9. In this case, the stroke of the elastic element 9 is selected so that in the transport position the pins 7 occupy such a position, when torus closure member 3 to overlap the orifice of the pin 14. This prevents ingress of drill cuttings into a cavity and drilling rod into the gap between the reverse taper of the locking body 3 and the lower part of the pin, forming the seat for it.

По обоим вариантом коронка выполнена, по меньшей мере, с двумя промывочными каналами 2, расположенными симметрично относительно продольной оси корпуса 1.In both cases, the crown is made with at least two flushing channels 2 located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the housing 1.

По второму варианту коронка снабжена несколькими дополнительными каналами 11, оснащенными шаровыми клапанами 12 и размещенными симметрично относительно продольной оси запорного органа 3. Симметричная схема расположения промывочных 2 и дополнительных 11 каналов относительно продольной оси корпуса при условии выполнения их с одинаковым поперечным сечением обеспечивает равномерное нагружение запорного органа 3 и тем самым уменьшает вероятность его заклинивания при возникновении газовых микровыбросов. Для разрушения породы используются породоразрушающие вставки 13 в виде твердосплавных пластин или синтетических алмазных вставок. Вооружение коронки выбирается в зависимости от крепости разбуриваемых пород. Коронка через ниппель 14 соединяется с буровым ставом, посредством которого и спускается в скважину. При нормальном процессе бурения очистной агент (жидкость или газ) из бурового става через канал 15 в ниппеле 14 подается в каналы 2 в корпусе 1 и направляется на забой скважины, проходя через лопасти 4. Последние создают крутящий момент, который передается на запорный орган 3, что также уменьшает вероятность заклинивания запорного органа 3. Благодаря оснащению дополнительных каналов 11 шаровыми клапанами 12 в рабочем положении каналы 11 закрыты и они не нарушают заданную схему промывки скважины. В момент микровыброса шаровые клапаны 12 открываются и через основные 2 и дополнительные каналы 11 газ, как правило метановый, поступает в полость коронки и воздействует на нижний торец запорного органа 3. При этом шаровые клапаны 12 благодаря расположению их в верхней части дополнительных каналов 11 моментально выбрасываются и под действием центробежных сил попадают в карманы 16, расположенные в периферийной части дна корпуса 1. Запорный орган 3 под действием давления газа поднимается вверх и перекрывает проходное сечение ниппеля 14, предотвращая попадание шлама в полость бурового става. Учитывая наличие дополнительных каналов 11, давление на запорный орган 3 увеличивается в несколько раз, что резко сокращает время его срабатывания. Этому способствует также и наличие упруго элемента 9. Это практически исключает попадание шлама в полость бурового става.According to the second variant, the crown is equipped with several additional channels 11, equipped with ball valves 12 and placed symmetrically relative to the longitudinal axis of the locking body 3. The symmetrical arrangement of the washing 2 and additional 11 channels relative to the longitudinal axis of the housing, provided that they are made with the same cross section, ensures uniform loading of the locking body 3 and thereby reduces the likelihood of it jamming in the event of gas micro-emissions. To destroy the rock, rock-breaking inserts 13 are used in the form of carbide inserts or synthetic diamond inserts. The armament of the crown is selected depending on the strength of the drilled rocks. The crown through the nipple 14 is connected to the drill stand, through which it descends into the well. In a normal drilling process, a treatment agent (liquid or gas) from the drill stand through channel 15 in nipple 14 is fed into channels 2 in housing 1 and sent to the bottom of the well, passing through the blades 4. The latter create a torque that is transmitted to the shut-off member 3, which also reduces the likelihood of jamming of the shut-off element 3. Due to the equipment of the additional channels 11 with ball valves 12 in the working position, the channels 11 are closed and they do not violate the specified pattern of washing the well. At the time of microblow, ball valves 12 open and through the main 2 and additional channels 11 gas, as a rule methane gas, enters the cavity of the crown and acts on the lower end of the shut-off member 3. Moreover, the ball valves 12 are instantly ejected by their location in the upper part of additional channels 11 and under the action of centrifugal forces fall into the pockets 16 located in the peripheral part of the bottom of the housing 1. The locking element 3 under the influence of gas pressure rises and closes the passage section of the nipple 14, preventing penetration of sludge into the cavity of the drill stand. Given the presence of additional channels 11, the pressure on the locking element 3 increases several times, which dramatically reduces its response time. The presence of the elastic element 9 also contributes to this. This virtually eliminates the penetration of sludge into the cavity of the drill stand.

Применение предложенной коронки повышает как безопасность работ, так и ее эффективность благодаря исключению непроизводительных затрат времени на очистку бурового става от попавшей буровой мелочи.The use of the proposed crown increases both the safety of work and its efficiency due to the elimination of unproductive time spent on cleaning the drill string from the drill trifle.

Claims

1. A crown for drilling wells in high-gas formations, comprising a housing with flushing channels and a locking body with blades mounted in its cavity by means of a vertically fixed pin, characterized in that the locking body is provided with several radially fixed pins, and the body is made with an annular bore on the inner surface in which the elastic element is installed, the outer ends of the radial pins installed in the annular bore of the housing between its upper end and the elastic element.

2. The crown for drilling wells in high-gas reservoirs according to claim 1, characterized in that it is made with at least two flushing channels located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the housing.

3. A crown for drilling wells in high-gas formations, comprising a housing with flushing channels and a locking body with blades installed in its cavity by means of a vertically fixed pin, characterized in that it is equipped with several additional channels equipped with ball valves and placed symmetrically relative to the longitudinal axis of the locking body while pockets for ball valves are made at the bottom of the body.

4. The crown for drilling wells in high-gas reservoirs according to claim 3, characterized in that the pockets at the bottom of the body are made in its peripheral part.

5. The crown for drilling wells in high-gas reservoirs according to claim 3, characterized in that the ball valves are installed in the upper part of the additional channels.