RU2416019C1

RU2416019C1 - One-cutter bit

Info

Publication number: RU2416019C1
Application number: RU2009146398/03A
Authority: RU
Inventors: Михаил Львович Карнаухов (RU); Михаил Львович Карнаухов; Андрей Александрович Хлус (RU); Андрей Александрович Хлус; Александра Евгеньевна Анашкина (RU); Александра Евгеньевна Анашкина
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-04-10

Abstract

FIELD: oil and gas production.

SUBSTANCE: one-cutter bit consists of case with inclined journal where cutter is set on. Four flushing channels are made in an upper part of the case to supply drill fluid. An additional flush channel is made in the central part of the bit. It passes through the top of the cutter and through the journal of the bit for circulation of flush liquid and for removal of slime from the bottom hole. This channel directs solution to a back side of the bit case.

EFFECT: increased efficiency of drilling due to improved system of bottom hole flushing.

4 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к одношарошечным долотам для бурения нефтяных и газовых скважин.The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to single-cone bits for drilling oil and gas wells.

Известно одношарошечное долото, содержащее корпус с наклонной цапфой, на которую надевается шарошка с породоразрушающими зубками, шарошка закрепляется замковым подшипником. Долото имеет верхнюю промывку [SU 1303694 А1, МПК E 21 B 10/16, опубл. 1982 г.].A single-cone bit is known, comprising a body with an inclined pin, on which a cone with rock-cutting teeth is worn, the cone is fixed with a lock bearing. The bit has an upper flushing [SU 1303694 A1, IPC E 21 B 10/16, publ. 1982].

Недостатком известной конструкции является затрудненная очистка забоя от выбуренной породы, недостаточная циркуляция бурового раствора для охлаждения породоразрушающих элементов (зубков), а также конструкция долота имеет шарошку, по диаметру перекрывающую на 97-98% ствол скважины, и может вызвать поршневание при спускоподъемных операциях: при спуске возможно создание повышенных давлений на пласты, их гидроравзрыв и поглощение бурового раствора.A disadvantage of the known design is the difficulty in cleaning the bottom of the cuttings, insufficient circulation of the drilling fluid to cool the rock cutting elements (teeth), and the design of the bit has a roller cutter blocking the borehole by 97-98% in diameter and can cause pistoning during tripping: descent, it is possible to create increased pressure on the reservoirs, their hydraulic fracturing and absorption of the drilling fluid.

Задачей, на которое направлено техническое решение, является повышение эффективности процесса бурения.The task aimed at the technical solution is to increase the efficiency of the drilling process.

Техническим результатом является повышение эффективности процесса бурения путем улучшения системы промывки забоя скважины.The technical result is to increase the efficiency of the drilling process by improving the flushing system of the bottom of the well.

Указанный технический результат достигается тем, что одношарошечное долото содержит корпус с наклонной цапфой, на которую надевается шарошка и закрепляется замковым подшипником, в корпусе долота выполнены четыре промывочных канала для подачи бурового раствора на забой скважины. Каналы разделяют общий поток жидкости и омывают шарошку с четырех сторон. Два канала выведены в козырек корпуса долота и омывают шарошку в передней части. Еще два канала расположены на боковых поверхностях корпуса долота и омывают шарошку с боковых сторон. Наибольший эффект очистки забоя достигается при расположении передних промывочных каналов под углом α, находящимся в пределах от 20° до 60°, и углом β от 60° до 90° между двумя боковыми каналами. Такое распределение жидкости способствует стабилизации работы долота и более эффективной очистке шарошки. Для циркуляции промывочной жидкости и выноса шлама с забоя в центральной части долота выполнен дополнительный промывочный канал, проходящий через усеченную вершину шарошки, цапфу долота и выводящий раствор на тыльную сторону корпуса долота. Между поверхностью забоя и поверхностью шарошки долота образуется зазор, способствующий улучшению промывки, облегчая приток промывочной жидкости. Также на козырьке корпуса выполнены выемки для дополнительного отвода выбуренной породы. Центральный дополнительный промывочный канал соединяет пространства над долотом и под ним, выравнивая давления, и тем самым предотвращает возможное поршневание при спускоподъемных операциях.The specified technical result is achieved by the fact that the single-cone bit contains a body with an inclined pin, on which the roller cone is put on and fixed with a lock bearing, four flushing channels are made in the body of the bit for supplying drilling fluid to the bottom of the well. The channels divide the general fluid flow and wash the cutter from four sides. Two channels are brought into the visor of the bit body and wash the cone in the front. Two more channels are located on the lateral surfaces of the bit body and wash the cone from the sides. The greatest downhole cleaning effect is achieved when the front flushing channels are positioned at an angle α ranging from 20 ° to 60 ° and an angle β from 60 ° to 90 ° between the two side channels. This distribution of fluid helps to stabilize the bit and more efficient cleaning of the cone. For circulation of the flushing fluid and removal of sludge from the bottom in the central part of the bit, an additional flushing channel was made, passing through the truncated top of the cutter, the pin of the bit and leading the solution to the back of the bit body. Between the face surface and the surface of the bit cone, a gap is formed that helps to improve flushing, facilitating the flow of flushing fluid. Also, notches were made on the visor of the housing for additional removal of the cuttings. A central additional flushing channel connects the spaces above and below the bit, equalizing the pressure, and thereby prevents possible pistoning during tripping.

На фиг.1 изображен аксонометрический вид одношарошечного долота, на фиг.2 изображен аксонометрический вид корпуса долота, на фиг.3 показан вид корпуса долота сбоку, на фиг.4 изображен вид корпуса долота спереди.Figure 1 shows a perspective view of a single-cone bit, figure 2 shows a perspective view of the body of the bit, figure 3 shows a side view of the body of the bit, figure 4 shows a front view of the body of the bit.

Одношарошечное долото (фиг.1) включает корпус 1 с наклонной цапфой 2 (фиг.3), на которую надевается шарошка 3. Для подачи жидкости на забой выполняются четыре промывочных канала 4, 8 в верхней части корпуса 1. Два промывочных канала 8 направлены по бокам корпуса 1 и расположены под углом β от 60° до 90°. Другие два промывочных канала 4 - передних, корпуса 1 направлены на шарошку 3 в передней части. Угол α между передними каналами находится в диапазоне от 20° до 60° (фиг.4). Для циркуляции промывочной жидкости и выноса шлама с забоя в центральной части долота выполнен дополнительный промывочный канал 5, проходящий через вершину шарошки 3, цапфу 2 долота и выводящий раствор на тыльную сторону 9 корпуса 1 долота. На козырьке 10 корпуса 1 выполнены выемки 7 для дополнительного отвода выбуренной породы. Шарошка 3 представляет собой усеченную сферу с образованной на вершине поверхностью 6 и имеет продольно направленные, равномерно распределенные промывочные пазы 11 на своей внешней стороне.The single-cone bit (Fig. 1) includes a housing 1 with an inclined pin 2 (Fig. 3), on which the cone 3 is put on. To supply liquid to the face, four washing channels 4, 8 are made in the upper part of the housing 1. Two washing channels 8 are directed along the sides of the housing 1 and are located at an angle β from 60 ° to 90 °. The other two washing channels 4 - front, housing 1 are directed to the cone 3 in the front. The angle α between the front channels is in the range from 20 ° to 60 ° (figure 4). To circulate the flushing fluid and remove the slurry from the bottom in the central part of the bit, an additional flushing channel 5 was made, passing through the top of the cutter 3, the pin 2 of the chisel and removing the solution to the back side 9 of the body 1 of the chisel. On the visor 10 of the housing 1, recesses 7 are made for additional removal of the cuttings. The roller cutter 3 is a truncated sphere with a surface 6 formed on the apex and has longitudinally directed, uniformly distributed flushing grooves 11 on its outer side.

Долото работает следующим образом.The bit works as follows.

При вращении корпуса 1 долота происходит перекатывание шарошки 3 по поверхности забоя, в результате чего твердосплавными зубками разрушается порода. Через промывочные каналы 4 и 8 подается буровой раствор, который омывает шарошку 3 с четырех сторон. Для циркуляции промывочной жидкости и выноса шлама с забоя в центральной части долота выполнен дополнительный промывочный канал 5. Поверхность 6 на шарошке 3 образует дополнительное пространство в центральной части, что способствует улучшению процесса притока промывочной жидкости. Часть выбуренной породы вместе с раствором проходит по дополнительному промывочному каналу 5 и попадает на тыльную сторону долота, а другая часть жидкости через промывочные пазы 11 на шарошке 3 и выемку 7 в козырьке 10 корпуса 1 поднимается в затрубное пространство. Центральный дополнительный промывочный канал 5 соединяет пространства над долотом и под ним, выравнивая давления, и тем самым предотвращает возможное поршневание при спускоподъемных операциях.When the body 1 of the bit rotates, the cone 3 rolls over the face surface, as a result of which the rock is destroyed by carbide teeth. Through the flushing channels 4 and 8, drilling fluid is supplied, which washes the roller cutter 3 from four sides. To circulate the flushing fluid and remove the sludge from the bottom in the central part of the bit, an additional flushing channel is made 5. The surface 6 on the cone 3 forms additional space in the central part, which improves the process of flushing fluid inflow. Part of the cuttings together with the solution passes through an additional washing channel 5 and enters the back of the bit, and the other part of the liquid through the washing grooves 11 on the cutter 3 and the recess 7 in the visor 10 of the housing 1 rises into the annulus. The central additional flushing channel 5 connects the spaces above and below the bit, equalizing the pressure, and thereby prevents possible pistoning during tripping.

Claims

A single-cone bit containing a body with an inclined pin, on which a roller cone is put on and fixed with a lock bearing, characterized in that there are flushing channels in the upper part of the bit body for supplying drilling fluid to the bottom of the well, channels are directed to the cone and washed from four sides, in an additional flushing channel is made in the central part of the bit, passing through the top of the cutter and the pin axle, designed to bring the solution to the back of the bit.