RU2471987C1 - Electric pulse drilling bit - Google Patents
Electric pulse drilling bit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471987C1 RU2471987C1 RU2011128395/03A RU2011128395A RU2471987C1 RU 2471987 C1 RU2471987 C1 RU 2471987C1 RU 2011128395/03 A RU2011128395/03 A RU 2011128395/03A RU 2011128395 A RU2011128395 A RU 2011128395A RU 2471987 C1 RU2471987 C1 RU 2471987C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crown
- height
- drill bit
- windows
- electrode
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к техническим средствам для электроимпульсного бурения с обратной внутренней промывкой скважин сплошного забоя или с отбором керна. Оно может найти применение при геологоразведочных работах, в горнодобывающей промышленности, при строительных и других работах, где требуется бурение скважин в крепких горных породах.The invention relates to technical means for electropulse drilling with backward internal flushing of continuous wells or coring. It can find application in exploration work, in the mining industry, in construction and other works where drilling is required in hard rocks.
Известно устройство для бурения (резания) скважин щелеобразной формы высоковольтными импульсными разрядами с обратной внутренней промывкой (авт. свид. на изобретение SU №730033, МПК 5 E21C 37/18, приоритет от 14.01.1975, опубл. 30.10.1993. Бюл. №39-40), которое содержит высоковольтную и заземленную системы, закрепленные на изоляционном корпусе, имеющем в центральной части канал для выноса шлама, а в боковых частях - каналы для подачи промывочной жидкости на забой скважины; призабойная часть корпуса выполнена клинообразной, а прикрепленные к корпусу электроды имеют форму пластинчатых параллельных клиньев.A device for drilling (cutting) wells slit-shaped high-voltage pulsed discharges with reverse internal flushing (ed. Certificate for the invention SU No. 730033, IPC 5 E21C 37/18, priority from 01/14/1975, publ. 30.10.1993. Bull. No. 39-40), which contains a high-voltage and grounded system, mounted on an insulating casing having a channel for the removal of sludge in the central part, and channels for supplying flushing fluid to the bottom of the well in the lateral parts; the bottom-hole part of the body is wedge-shaped, and the electrodes attached to the body are in the form of plate-like parallel wedges.
Недостатками известного устройства являются отсутствие возможности получения керна и низкая электрическая прочность твердотельной изоляции, т.к. толщина изоляционного корпуса равна межэлектродному расстоянию, но в устройстве конструктивно не предусмотрена возможность превышения толщины изоляционного корпуса над величиной межэлектродного расстояния.The disadvantages of the known device are the inability to obtain core and low dielectric strength of solid-state insulation, because the thickness of the insulating casing is equal to the interelectrode distance, but the device does not structurally provide for the possibility of exceeding the thickness of the insulating casing over the interelectrode distance.
Первый недостаток позволяет устранить выбранное за прототип буровое долото, которым оснащен снаряд для электроимпульсного способа бурения скважин с обратной промывкой (авт. свид. на изобретение SU №699837, МПК 5 E21C 37/18, приоритет от 13.09.1965, опубл. 15.10.1993. Бюл. №37-38). Снаряд содержит наружную и внутреннюю токопроводящие колонны труб с наружной и внутренней коронками бурового долота; колонны труб и коронки разделены изоляторами и выполнены с системой боковых отверстий (окон).The first drawback allows you to eliminate the selected drill bit for the prototype, which is equipped with a shell for an electropulse method of drilling wells with backwash (ed. Certificate for invention SU No. 699837, IPC 5 E21C 37/18, priority from 09/13/1965, publ. 10/15/1993 Bull. No. 37-38). The projectile contains an outer and inner conductive pipe string with an outer and inner drill bit crowns; pipe columns and crowns are separated by insulators and are made with a system of side openings (windows).
Основным недостатком известного бурового долота является низкий срок службы твердотельной изоляции. Это связано с тем, что его межэлектродное расстояние равно или близко величине зазора между наружной и внутренней коронками над их призабойной частью. Если при неизменной толщине короночного изолятора межэлектродное расстояние снизить путем уменьшения внутреннего диаметра призабойной части наружной коронки и/или увеличения наружного диаметра внутренней коронки, то горная порода разрушается под торцами коронок лишь частично, и буровое долото зависает на стенках скважины и/или керна, т.к. подобные изменения приводят к такому увеличению длины канала разряда, что электрические разряды развиваются не в горной породе, а по ее поверхности или в промывочной жидкости между коронками.The main disadvantage of the known drill bit is the low service life of solid-state insulation. This is due to the fact that its interelectrode distance is equal to or close to the gap between the outer and inner crowns above their bottom-hole portion. If, with a constant thickness of the core insulator, the interelectrode distance is reduced by decreasing the inner diameter of the bottom-hole portion of the outer crown and / or increasing the outer diameter of the inner crown, then the rock is only partially destroyed at the ends of the crowns, and the drill bit hangs on the walls of the well and / or core, t. to. such changes lead to such an increase in the length of the discharge channel that electric discharges do not develop in the rock, but along its surface or in the flushing fluid between the crowns.
Основным техническим результатом предложенного устройства является увеличение в несколько раз срока службы высоковольтных изоляторов за счет того, что конструкция устройства позволяет сконструировать буровое долото с межэлектродным расстоянием, значительно меньшим, чем величина зазора между наружной и внутренней коронками над их призабойной частью, в котором установлен высоковольтный изолятор.The main technical result of the proposed device is a several-fold increase in the service life of high-voltage insulators due to the fact that the design of the device allows you to construct a drill bit with an interelectrode distance significantly smaller than the gap between the outer and inner crowns above their bottom-hole part, in which the high-voltage insulator is installed .
Указанный технический результат достигается тем, что в электроимпульсном буровом долоте, содержащем цилиндрические коаксиально расположенные и разделенные высоковольтным изолятором наружную и внутреннюю коронки, выполненные с боковыми промывочными окнами, согласно предложенному решению призабойная часть наружной коронки снабжена размещенными равномерно внутренними радиальными ребрами-электродами, между каждой парой которых равноудаленно установлено по одному наружному радиальному ребру-электроду внутренней коронки, причем величина зазора между наружной и внутренней коронками, в котором установлен высоковольтный изолятор, больше межэлектродного расстояния в призабойной части электроимпульсного бурового долота.The specified technical result is achieved by the fact that in the electric pulse drill bit containing cylindrical coaxially located and separated by a high-voltage insulator outer and inner crowns made with side flushing windows, according to the proposed solution, the bottom-hole part of the outer crown is provided with uniformly distributed inner radial ribs-electrodes between each pair which are equidistantly installed along one outer radial rib-electrode of the inner crown, and led The reason for the gap between the outer and inner crowns, in which the high-voltage insulator is installed, is greater than the interelectrode distance in the bottomhole portion of the electric pulse drill bit.
Целесообразно ширину и высоту или диаметр промывочных окон внутренней коронки выполнять больше максимального межэлектродного расстояния.It is advisable that the width and height or diameter of the washing windows of the inner crown be greater than the maximum interelectrode distance.
Целесообразно также промывочные окна внутренней коронки выполнять на высоте от ее призабойной торцевой поверхности, большей высоты наибольших кусков керна.It is also advisable to wash the windows of the inner crown at a height from its bottomhole end surface, greater than the height of the largest pieces of core.
Пример конкретного выполнения предложенного устройства проиллюстрирован шестью чертежами. На фиг.1 приведен продольный разрез предложенного бурового долота, на фиг.2 представлен его вид с торца, на фиг.3 изображена часть бурового снаряда, расположенная над буровым долотом, на фиг.4 приведены фотографии внутренней коронки (с надетым на нее высоковольтным изолятором) и наружной коронки, а на фиг.5 и фиг.6 - фотографии блоков песчаника на известковистом цементе и гранита, в которых предложенным буровым долотом пробурены экспериментальные скважины с выносом керна обратной внутренней промывкой. Электроимпульсное буровое долото содержит (фиг.1, фиг.2 и фиг.4) разделенные высоковольтным изолятором 1 наружную и внутреннюю коронки 2 и 3. Над высоковольтным изолятором 1 расположены подпакерные окна 4 наружной коронки 2, а под ним верхние промывочные окна 5 внутренней коронки 3. В нижней части наружной коронки 2 расположены равномерно по окружности призабойные промывочные окна 6. Призабойная внутренняя часть наружной коронки 2 снабжена размещенными равномерно внутренними радиальными ребрами-электродами 7, между каждой парой которых, равноудаленно (на 15-16 мм) от них, установлено по одному наружному радиальному ребру-электроду 8 внутренней коронки 3. Для обеспечения высокой механической прочности обе коронки изготовлены из цельных заготовок для шарикоподшипникового производства (сталь ШХ-15). Однако для снижения стоимости их изготавливают и из стандартных колонковых труб с прикреплением ребер-электродов 7 и 8 с помощью высококачественной электросварки. Часть бурового снаряда (фиг.3), расположенная над буровым долотом, соединена с наружной коронкой 2 с помощью корпуса пакера 9, а с внутренней коронкой 3 - переходником 10 высоковольтного трубчатого токовода 11 (наружный диаметр 73 мм). Корпус пакера 9 выполнен с пакерными отверстиями 12, которые служат для передачи давления нисходящего потока промывочной жидкости на рубашку пакера 13, одетую на корпус пакера 9. Корпус пакера 9 соединен с колонной бурильных труб 14 (наружный диаметр 127 мм), на которую навинчена изоляционная труба 15. Ниже этой трубы расположены заземленные в процессе углубки скважины детали бурового снаряда, а выше - находящиеся под высоким напряжением. Сверху к изоляционной трубе 15 прикреплен корпус сальника 16, к которому сбоку приварен входной штуцер 17. Через верхнее центральное отверстие корпуса сальника 16 и через гайку 18, уплотняющую сальниковую набивку 19, пропущен трубчатый токовод 11. Для сохранения постоянным межтрубного зазора между высоковольтным трубчатым тоководом 11 и колонной бурильных труб 14, а также корпусом пакера 9, в этом зазоре установлены центрирующие изоляторы 20, выполненные с продольными промывочными каналами 21.An example of a specific implementation of the proposed device is illustrated by six drawings. Figure 1 shows a longitudinal section of the proposed drill bit, figure 2 shows its end view, figure 3 shows the part of the drill located above the drill bit, figure 4 shows photographs of the inner crown (with a high-voltage insulator worn on it ) and the external crown, and Figs. 5 and 6 are photographs of sandstone blocks on calcareous cement and granite, in which experimental wells with core removal by backward internal washing were drilled with the proposed drill bit. The electric pulse drill bit contains (Fig. 1, Fig. 2 and Fig. 4) outer and
Работа предложенного устройства заключается в следующем. Блок горной породы помещают в бак и на этот блок устанавливают вертикально трубу (на фиг.1÷6 не показана), выполняющую роль направляющей (и стенок скважины - при бурении в полевых условиях). Через направляющую трубу на блок горной породы (или на забой скважины - при бурении в полевых условиях) устанавливают буровой снаряд, оснащенный предложенным электроимпульсным буровым долотом. При этом размеры направляющей трубы выбирают так, что рубашка пакера 13 с усилием полностью входит в нее. Вверху снаряда к высоковольтному трубчатому тоководу 11 прикрепляют шланг, обеспечивающий отвод восходящего потока промывочной жидкости в бак для сбора керна и шлама. Колонну бурильных труб 14 (фиг.3), а через нее и наружную коронку 2 (фиг.1), заземляют, по штуцеру 17 (фиг.3) в межтрубное пространство бурового снаряда подают промывочную жидкость (дизельное топливо), а к высоковольтному трубчатому тоководу 11 от источника импульсов высокого напряжения подводят с заданной частотой (5,6 имп./с для песчаника и 4,5 имп./с для гранита) импульсы положительной полярности. Из межтрубного пространства снаряда через подпакерные окна 4 (фиг.1) нисходящий поток промывочной жидкости (600 л/мин) попадает в подпакерное затрубное пространство (ниже рубашки пакера 13), затем через призабойные промывочные окна 6 наружной коронки 2 поступает в призабойную часть между наружной коронкой 2 и внутренней 3, откуда, обогатившись шламом, образующимся при внедрении импульсов высокого напряжения в горную породу, поднимается вверх под высоковольтный изолятор 1 и через верхние промывочные окна 5 внутренней коронки 3 входит во внутреннюю полость этой коронки, далее в переходник 10 и высоковольтный токовод 11 (фиг.3). По шлангу, прикрепленному к высоковольтному тоководу 11, промывочная жидкость стекает в бак для сбора керна и шлама. Крупный шлам под высоковольтным изолятором 1 (фиг.1) не скапливается, т.к. ширина и высота (17 мм) верхних промывочных окон 5 (или их диаметр, когда они круглой формы) больше, чем межэлектродное расстояние (16 мм) в призабойной части электроимпульсного бурового долота. Эффективность такого решения связана с тем, что размеры наибольших частиц шлама практически не превышают величину межэлектродного расстояния. Керн не перекрывает верхние промывочные окна 5, т.к., как отмечено выше, эти окна выполнены на высоте от призабойной торцевой поверхности внутренней коронки 2, большей высоты наибольших кусков керна (фиг.5 и фиг.6), образующихся в конкретных условиях бурения, к которым относятся свойства горной породы, диаметр керна, параметры бурения и другие. Из параметров бурения важной является емкость источника импульсов высокого напряжения в разряде, изменяя которую меняют высоту кусков (столбиков) керна (авт. свидет. на изобретение SU №854084, МПК5 Е21 В25/10, приоритет от 19.03.73, опубл. 15.10.93. Бюл. №37-38). Куски керна, оторванные от забоя, выносятся на поверхность промывочной жидкостью вместе со шламом. Часть этой жидкости действует на керн у самого забоя, поступая во внутреннюю коронку 3 под ее призабойным торцом, т.к. при электроимпульсном бурении поверхность забоя скважины покрыта откольными воронками, глубина которых достигает 1/3 от межэлектродного расстояния. Высота наибольшего куска керна (песчаника) 53 мм, а величина наибольшего диаметра керна (65 мм) близка к величине внутреннего диаметра внутренней коронки 3 в ее призабойном торце.The operation of the proposed device is as follows. A rock block is placed in a tank and a pipe is installed vertically on this block (not shown in Figs. 1–6), which plays the role of a guide (and well walls — when drilling in the field). A drill shell equipped with the proposed electropulse drill bit is installed through a guide pipe to a rock block (or to the bottom of a well when drilling in the field). In this case, the dimensions of the guide tube are chosen so that the jacket of the
В таблице приведены результаты ситового анализа бурового шлама.The table shows the results of a sieve analysis of drill cuttings.
Таким образом, в прототипе величина зазора между наружной и внутренней коронками, в котором установлен высоковольтный изолятор, примерно равна межэлектродному расстоянию; в предложенном нами и испытанном в примере конкретного выполнения буровом долоте величина этого зазора больше межэлектродного расстояния в 1,3 раза, т.е. и толщина стенки высоковольтного изолятора 1 (фиг.1) больше этого расстояния в 1,3 раза. Благодаря этому срок службы высоковольтного изолятора 1 увеличен в несколько раз, особенно при бурении гранита, в котором без электрических пробоев изолятора и перекрытий его разрядами по поверхности буровым долотом-прототипом максимально пройдено 0,6 м, заявляемым же долотом - 7,9 м (это суммарно в нескольких блоках гранита), и высоковольтный изолятор 1 не вышел из строя.Thus, in the prototype, the gap between the outer and inner crowns in which the high-voltage insulator is installed is approximately equal to the interelectrode distance; in the drill bit proposed by us and tested in the example of a specific embodiment, the value of this gap is 1.3 times greater than the interelectrode distance, i.e. and the wall thickness of the high-voltage insulator 1 (Fig. 1) is 1.3 times greater than this distance. Due to this, the service life of the high-
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011128395/03A RU2471987C1 (en) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | Electric pulse drilling bit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011128395/03A RU2471987C1 (en) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | Electric pulse drilling bit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2471987C1 true RU2471987C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=48806135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011128395/03A RU2471987C1 (en) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | Electric pulse drilling bit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2471987C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2580860C1 (en) * | 2015-01-30 | 2016-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Electric-pulse non-rotating drill bit |
NO339566B1 (en) * | 2014-04-08 | 2017-01-02 | Unodrill As | Hybrid drill bit |
RU2631749C1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-09-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Electric pulse drilling bit |
US10370903B2 (en) | 2016-01-20 | 2019-08-06 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Electrical pulse drill bit having spiral electrodes |
RU195056U1 (en) * | 2019-10-28 | 2020-01-14 | Дмитрий Алексеевич Гришко | ROCK DRILLING DEVICE |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU534166A1 (en) * | 1975-12-29 | 1978-10-30 | Украинский научно-исследовательский институт природных газов | Device for electrohydraulic drilling |
RU710295C (en) * | 1970-05-08 | 1993-10-15 | Научно-исследовательский институт высоких напр жений при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова | Electropulse core drill |
RU699837C (en) * | 1965-09-13 | 1993-10-15 | Томский политехнический институт им.С.М.Кирова | Drill projectile for electropulse drilling |
RU730033C (en) * | 1975-01-14 | 1993-10-30 | Научно-исследовательский институт высоких напр жений при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова | Device for electropulse cutting of slots in rock |
US20060038437A1 (en) * | 2004-08-20 | 2006-02-23 | Tetra Corporation | Electrohydraulic boulder breaker |
RU69152U1 (en) * | 2007-07-23 | 2007-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | PULSE DRILL BIT |
-
2011
- 2011-07-08 RU RU2011128395/03A patent/RU2471987C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU699837C (en) * | 1965-09-13 | 1993-10-15 | Томский политехнический институт им.С.М.Кирова | Drill projectile for electropulse drilling |
RU710295C (en) * | 1970-05-08 | 1993-10-15 | Научно-исследовательский институт высоких напр жений при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова | Electropulse core drill |
RU730033C (en) * | 1975-01-14 | 1993-10-30 | Научно-исследовательский институт высоких напр жений при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова | Device for electropulse cutting of slots in rock |
SU534166A1 (en) * | 1975-12-29 | 1978-10-30 | Украинский научно-исследовательский институт природных газов | Device for electrohydraulic drilling |
US20060038437A1 (en) * | 2004-08-20 | 2006-02-23 | Tetra Corporation | Electrohydraulic boulder breaker |
RU69152U1 (en) * | 2007-07-23 | 2007-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | PULSE DRILL BIT |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO339566B1 (en) * | 2014-04-08 | 2017-01-02 | Unodrill As | Hybrid drill bit |
RU2580860C1 (en) * | 2015-01-30 | 2016-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Electric-pulse non-rotating drill bit |
US10370903B2 (en) | 2016-01-20 | 2019-08-06 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Electrical pulse drill bit having spiral electrodes |
RU2631749C1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-09-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Electric pulse drilling bit |
RU195056U1 (en) * | 2019-10-28 | 2020-01-14 | Дмитрий Алексеевич Гришко | ROCK DRILLING DEVICE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2471987C1 (en) | Electric pulse drilling bit | |
RU82764U1 (en) | PULSE DRILLING TIP | |
US10738536B2 (en) | Drilling a rock formation with a drill bit assembly-with electrodes | |
EA010696B1 (en) | System and method for drilling a borehole | |
RU2409735C1 (en) | Electric pulse drill head | |
RU2656653C1 (en) | Electropulse drill bit | |
RU2580860C1 (en) | Electric-pulse non-rotating drill bit | |
RU2631749C1 (en) | Electric pulse drilling bit | |
RU2721147C1 (en) | Electric pulse drill bit | |
RU156405U1 (en) | LOW DRILL POSITION ASSEMBLY WITH JET PUMP | |
RU2319009C2 (en) | Method for rock drilling with electrical pulsed discharges and drilling tool | |
RU2717167C1 (en) | Well bottomhole washing method | |
RU2464402C2 (en) | Electric pulse well drilling method, and drilling bit | |
RU138113U1 (en) | CHISEL WITH ADVANCED BLADES | |
RU2455467C1 (en) | Method of borehole perforation | |
RU109496U1 (en) | DEVICE FOR CLEANING WELLS FROM Sludge | |
RU2441127C1 (en) | Electropulse rock-breaking device | |
RU2613678C1 (en) | Electrical discharge method for rock destruction | |
RU89170U1 (en) | DRILLING EQUIPMENT | |
CN201544128U (en) | Hydraulic sand-blasting cutter | |
RU2564314C1 (en) | Method of recovery of passability of open horizontal wellbore | |
RU2286432C1 (en) | Electropulse drilling head | |
RU2445430C1 (en) | Electropulse drilling rig | |
RU182477U1 (en) | ELECTRIC HYDRAULIC DRILL HEAD | |
RU2386005C2 (en) | Drilling method of hard rocks with hydrotransport of core sample and drilling assembly for its implementation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150709 |