RU2444606C1

RU2444606C1 - Drilling bit

Info

Publication number: RU2444606C1
Application number: RU2010146022/03A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Кононов (RU); Виктор Михайлович Кононов; Эдуард Ованесович Цатурян (RU); Эдуард Ованесович Цатурян; Юрий Никитович Захаров (RU); Юрий Никитович Захаров; Владимир Федорович Сорокин (RU); Владимир Федорович Сорокин; Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2012-03-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: drilling bit comprises hollow housing with working head reinforced with rock-destructing components, and with radial and axial channels, and sleeve with axial and radial channels, which is arranged in the housing cavity. Peculiar feature of the proposed bit is that sleeve located in the housing cavity is made in the form of a shell spring-loaded in axial direction and having an axial channel at the bottom and projections on side surface. Shell projections are arranged in screw cavities made on inner surface of the housing; at that, radial and axial channels of the shell and housing are interconnected in upper and lower extreme position of the shell. Axial channel of the shell is made in the form of a seat for waste valve, and spring of the shell is arranged between its bottom and bottom of the bit housing.

EFFECT: higher operating efficiency of the bit and its technical and economic performance at simultaneous simplification of the manufacturing technology.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин и шпуров преимущественно по выбросоопасным пластам.The invention relates to a rock cutting tool used when drilling wells and holes mainly in outburst formations.

Известна коронка для бурения скважин, содержащая корпус с твердосплавными рабочими элементами и хвостовик с резьбой и сегментными выточками на наружной поверхности, расположенными на диаметрально противоположных сторонах хвостовика (см. авт.св. СССР №316846, кл. E21B 10/36, 1971).A well-known crown for drilling wells, comprising a body with carbide working elements and a shank with thread and segmented recesses on the outer surface located on diametrically opposite sides of the shank (see ed. St. USSR No. 316884, class E21B 10/36, 1971).

К недостаткам данной коронки следует отнести ограниченную область применения, т.к. она предназначена только для бурения скважин. В случае необходимости проведения работ по дегазации метаносодержащих пластов данная коронка вместе с буровым снарядом поднимается на поверхность и вместо нее в скважину спускают специальный инструмент с несколькими радиальными насадками для формирования высоконапорных струй, посредством которых и создают в пластах полости для их дегазации. Такой способ ведения работ связан со значительными непроизводительными операциями, а именно с дополнительными работами по проведению спуско-подъемных операций, что значительно снижает производительность буровых работ.The disadvantages of this crown should include a limited scope, because it is intended for well drilling only. If it is necessary to carry out work on the degassing of methane-containing formations, this crown, together with a drill, rises to the surface and instead a special tool with several radial nozzles is lowered into the well to form high-pressure jets, through which cavities are created in the formations for their degassing. This method of conducting work is associated with significant unproductive operations, namely with additional work on hoisting operations, which significantly reduces the productivity of drilling operations.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая полый корпус с рабочей головкой, армированной породоразрушающими элементами, и радиальными, и осевыми каналами, и размещенную в полости корпуса с возможностью ограниченного осевого перемещения втулку с осевыми и радиальными каналами (см. авт.св. СССР №697712, кл. E21B 10/42, 1981).The closest in technical essence and the achieved result is a drill bit containing a hollow body with a working head reinforced with rock cutting elements and radial and axial channels, and a sleeve with axial and radial channels placed in the body cavity with the possibility of limited axial movement (see St. USSR No. 697712, class E21B 10/42, 1981).

Недостатком прототипа является значительная потеря гидравлической мощности в процессе бурения скважин или шпуров, что связано с лабиринтной схемой промывки. Промывочная жидкость вначале проходит через радиальные каналы втулки, а затем через осевые каналы в корпусе коронки подается на забой. При этом центральная часть забоя не промывается, что ведет к образованию там «шламовой подушки» и значительному «поглощению» осевой нагрузки. Все это ведет к снижению как скорости бурения, так и проходки на коронку. Другим недостатком коронки является сложность изготовления, особенно это касается коронок малого диаметра. Это объясняется ограниченной толщиной стенок корпуса в таких коронках. С одной стороны это требует большой точности, т.к. в противном случае возможен выход канала на наружную или внутреннюю поверхность корпуса, что нарушает всю систему промывки. С другой стороны малая толщина стенок позволяет использовать каналы только небольшого диаметра, создающих значительное гидравлическое сопротивление при промывке.The disadvantage of the prototype is a significant loss of hydraulic power during the drilling of wells or holes, which is associated with a labyrinth flushing scheme. The flushing fluid first passes through the radial channels of the sleeve, and then through the axial channels in the crown body is fed to the bottom. At the same time, the central part of the face is not washed out, which leads to the formation of a “slurry cushion” there and a significant “absorption” of axial load. All this leads to a decrease in both drilling speed and penetration to the crown. Another disadvantage of the crown is the difficulty of manufacturing, especially for small diameter crowns. This is due to the limited wall thickness of the body in such crowns. On the one hand, this requires great accuracy, because otherwise, the channel may exit onto the outer or inner surface of the housing, which violates the entire flushing system. On the other hand, the small wall thickness allows the use of channels of only a small diameter, which create significant hydraulic resistance during washing.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки и ее технико-экономических показателей при одновременном упрощении технологии ее изготовления.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the crown and its technical and economic indicators while simplifying the technology of its manufacture.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровой коронке, содержащей полый корпус с рабочей головкой, армированной породоразрушающими элементами и выполненной с радиальными и осевыми каналами, и размещенную в полости корпуса с возможностью ограниченного осевого перемещения втулку с осевыми и радиальными каналами, согласно изобретению втулка выполнена в виде подпружиненного в осевом направлении стакана с осевым каналом на дне и выступами на боковой поверхности, размещенными в винтовых канавках, выполненных на внутренней поверхности корпуса, при этом радиальные и осевые каналы стакана и корпуса сообщаются между собой в крайнем верхнем и нижнем положении стакана.The specified technical result is achieved by the fact that in the drill bit containing a hollow body with a working head, reinforced with rock cutting elements and made with radial and axial channels, and placed in the cavity of the body with limited axial movement of the sleeve with axial and radial channels, according to the invention, the sleeve is made in the form of an axially spring-loaded cup with an axial channel at the bottom and protrusions on the side surface located in screw grooves made on the inside surface of the housing, wherein the radial and axial channels and nozzle body are interconnected in its upper and lower position of the glass.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что;The achievement of the specified technical result also contributes to the fact that;

- стакан выполнен с седлом под бросовый клапан, образованным стенками осевого канала;- the glass is made with a saddle under the waste valve formed by the walls of the axial channel;

- пружина стакана размещена между его дном и дном корпуса коронки.- the spring of the glass is placed between its bottom and the bottom of the crown body.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид коронки в продольном разрезе.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the crown in longitudinal section.

Буровая коронка содержит полый корпус 1 с рабочей головкой 15, выполненной с напорными каналами 2, очистными пазами 3 и армированной породоразрушающими элементами 4. В верхней части корпуса 1 коронки выполнены радиальные каналы 5. В полости корпуса 1 размещена втулка 6 с осевыми 9 и радиальными 12 каналами и с выступами 7 на наружной поверхности, размещенными в винтовых пазах 8 на внутренней поверхности корпуса 1. Выступы 7 являются сменными и жестко соединены со стаканом 6. Между дном стакана 6 и дном корпуса 1 размещена пружина 11, рассчитанная таким образом, чтобы удерживать стакан 6 в режиме бурения в крайнем верхнем положении. Герметизация стакана 6 осуществляется уплотнительными кольцами 13, размещенными на внутренней поверхности корпуса 1 коронки или на наружной поверхности стакана 6. Выполнение напорных каналов 2 через донную часть корпуса 1 позволяет регулировать объем прокачиваемой жидкости при одновременном упрощении технологии их сверления по сравнению с прототипом.The drill bit comprises a hollow body 1 with a working head 15 made with pressure channels 2, treatment slots 3 and reinforced with rock cutting elements 4. Radial channels 5 are made in the upper part of the body 1 of the crown 5. A sleeve 6 with axial 9 and radial 12 is placed in the cavity of the body 1 channels and with protrusions 7 on the outer surface, located in the screw grooves 8 on the inner surface of the housing 1. The protrusions 7 are removable and rigidly connected to the glass 6. Between the bottom of the glass 6 and the bottom of the housing 1 is placed a spring 11, calculated so so as to hold the cup 6 in the drilling mode in its highest position. Sealing the cup 6 is carried out by sealing rings 13 located on the inner surface of the crown body 1 or on the outer surface of the cup 6. The pressure channels 2 through the bottom of the housing 1 allows you to adjust the volume of pumped fluid while simplifying the technology of their drilling compared to the prototype.

В процессе бурения промывочная жидкость по внутреннему каналу бурильной колонны поступает в полость стакана 6 и через открытый канал 9 в стакане 6 и напорные каналы 2 в корпусе 1 коронки направляется в призабойную зону скважины, омывая весь забой. В это время стакан 6 за счет усилия пружины 11 находится в крайнем верхнем положении, и его радиальные каналы 12 смещены относительно радиальных каналов 5 корпуса 1, а жидкость через них не поступает на забой, что обеспечивается уплотнительными кольцами 13. Для достижения гидромониторного эффекта при бурении скважин по мягким и средней твердости породам корпус 1 коронки может быть оснащен соплами 14, размещенными в осевых каналах 2 рабочей головки 15 корпуса 1. Разрушенная рабочими элементами 4 порода выносится с забоя скважины через шламоотводящие пазы 3. Для удобства сборки коронки корпус 1 ее может быть выполнен разъемным (на чертеже показан штрихпунктиром), при этом верхняя часть корпуса 1 используется как упор для стакана 6.In the process of drilling, flushing fluid through the inner channel of the drill string enters the cavity of the nozzle 6 and through the open channel 9 in the nozzle 6 and pressure channels 2 in the housing 1 of the crown is directed to the bottomhole zone of the well, washing the entire face. At this time, the cup 6 due to the force of the spring 11 is in its highest position, and its radial channels 12 are displaced relative to the radial channels 5 of the housing 1, and the fluid through them does not enter the face, which is provided by the sealing rings 13. To achieve a hydro-monitor effect when drilling for soft and medium hard rocks, the crown body 1 can be equipped with nozzles 14 located in the axial channels 2 of the working head 15 of the housing 1. The rock destroyed by the working elements 4 is removed from the bottom of the well through a sludge drain all the grooves 3. For the convenience of assembling the crown, the housing 1 can be made detachable (shown with a dash-dot in the drawing), while the upper part of the housing 1 is used as an abutment for the cup 6.

По достижении заданного интервала прекращают процесс бурения и проводят дегазацию метаносодержащих пластов для повышения безопасности работ как в процессе бурения, так и при разработке месторождения. Для этого через бурильную колонну сбрасывают шаровой клапан 10, который садится в седло на дне стакана 6, образованное стенками осевого канала 9, и перекрывает последний. Под действием промывочной жидкости, давление которой больше, чем в процессе бурения, пружина 11 сжимается и стакан 6 перемещается в крайнее нижнее положение, поворачиваясь вокруг своей оси. Поворот стакана 6 обеспечивается благодаря использованию винтовой канавки 8, по которой перемещаются выступы 7, жестко соединенные с корпусом 1. Использование винтовой канавки 8 позволяет повысить герметичность уплотняемых поверхностей благодаря удалению радиальных каналов корпуса 1 и стакана одних относительно других как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях при осевом перемещении стакана 6. В крайнем нижнем положении происходит совмещение радиальных каналов 5 и 12 соответственно корпуса 1 и стакана 6. При этом весь объем промывочной жидкости направляется через радиальные каналы 12 и 5, и истекающая из них высоконапорная струя промывочной жидкости образует в скважине при медленном вращении колонны полость заданной величины.Upon reaching the specified interval, the drilling process is stopped and the methane-containing formations are degassed to increase the safety of work both during the drilling process and during field development. To do this, a ball valve 10 is dropped through the drill string, which sits in the saddle at the bottom of the nozzle 6, formed by the walls of the axial channel 9, and closes the latter. Under the action of a flushing fluid, the pressure of which is greater than during drilling, the spring 11 is compressed and the cup 6 moves to its lowest position, turning around its axis. The rotation of the cup 6 is achieved through the use of a helical groove 8 along which protrusions 7 are rigidly connected to the housing 1. Using a helical groove 8 improves the tightness of the surfaces being sealed by removing the radial channels of the housing 1 and the cup one relative to the other, both vertically and horizontally planes with axial movement of the glass 6. In the lowermost position, the radial channels 5 and 12 are combined, respectively, of the housing 1 and the glass 6. In this case, the entire volume of paid-fluid is directed through the radial passages 12 and 5, and flows out of these high-pressure jet of washing liquid in the well forms with slow rotation of the column cavity of a predetermined magnitude.

Такое выполнение коронки повышает эффективность ее работы и ее технико-экономические показатели при одновременном упрощении технологии ее изготовления.This embodiment of the crown increases the efficiency of its work and its technical and economic indicators while simplifying the technology of its manufacture.

Claims

1. A drill bit containing a hollow body with a working head reinforced with rock cutting elements and made with radial and axial channels, and placed in the cavity of the body with the possibility of limited axial movement of the sleeve with axial and radial channels, characterized in that the sleeve is made in the form of a spring loaded the axial direction of the cup with an axial channel at the bottom and protrusions on the side surface located in the helical grooves made on the inner surface of the housing, while the radial and axial ala cup and housing are interconnected in its upper and lower position of the glass.

2. The drill bit according to claim 1, characterized in that the glass is made with a saddle under the waste valve formed by the walls of the axial channel.

3. The drill bit according to claim 1, characterized in that the spring of the nozzle is placed between its bottom and the bottom of the crown body.