RU2481455C1

RU2481455C1 - Rolling drilling bit

Info

Publication number: RU2481455C1
Application number: RU2011153562/03A
Authority: RU
Inventors: Виталий Анатольевич Ясашин; Дмитрий Юрьевич Сериков; Виталий Игоревич Кремлев; Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-05-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: rolling drilling bit includes legs with mounted on them cone rollers and blow-off valves, in which there are return valves that consist of protective casing and shut-off element spring-loaded in axial direction by compression spring. Protective casing of each return valve is made with stepped internal surface with formation of supporting step and shut-off element - with inclined channels for cleaning agent supply and annular collar at the top part, note that compression spring is mounted between supporting step of protective casing and annular collar of shut-off element. The bottom part of shut-off element can be made with open cavity connected to additional inclined channels, the output part of which is directed towards the well mouth.

EFFECT: increase of drilling bit efficiency, effective cleaning of bottom-hole from slug.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к шарошечным долотам для бурения скважин с очисткой забоя скважин газообразным агентом.The invention relates to a rock cutting tool, namely to cone bits for drilling wells with cleaning the bottom of the wells with a gaseous agent.

Известно буровое шарошечное долото для бурения скважин с очисткой забоя скважин газообразным агентом, включающее лапы с ниппельной частью и каналами для продувочных сопел с установленными в них шламозащитными запорными органами в виде усеченного конуса из эластично материала, соединенными с корпусом долота пружиной растяжения (см. авт. св. СССР №1492018, E21B 27/00, 1989 г.).A cone drill bit is known for drilling wells with a bottom hole cleaning with a gaseous agent, including paws with a nipple part and channels for purging nozzles with slurry protection shutoff bodies installed in them in the form of a truncated cone made of elastic material connected to the body of the bit by a tension spring (see ed. St. USSR No. 1492018, E21B 27/00, 1989).

Недостатком этого долота является возможность выхода запорного органа и пружины за пределы корпуса долота во время работы, что приводит к повреждению шламозащитного органа обратным потоком очистного агента, особенно при наличии абразивных частиц. Это приводит к износу контактной поверхности шламозащитного органа со стенками сопла и как следствие этого к разгерметизации запорного органа.The disadvantage of this bit is the possibility of the gate and spring outside the bit body during operation, which leads to damage to the sludge protective organ by the reverse flow of the cleaning agent, especially in the presence of abrasive particles. This leads to deterioration of the contact surface of the sludge protective organ with the walls of the nozzle and, as a result, to depressurization of the shut-off element.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы со смонтированными на них шарошками и продувочными каналами, в которых установлены обратные клапаны, состоящие из защитного корпуса и подпружиненного в осевом направлении запорного органа (см. патент РФ №2098596, кл. E21B 10/60, 1997 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a cone drill bit, including legs with mounted cones and purge channels, in which check valves are installed, consisting of a protective housing and an axially spring-loaded shut-off element (see RF patent No. 2098596 , CL E21B 10/60, 1997).

Основным недостатком данного долота является малая эффективность его работы из-за низкой надежности обратного клапана, особенно при бурении по абразивным породам на форсированных режимах с использованием высокопроизводительного компрессорного оборудования. Связано это с возможностью зашламования полости обратного клапана, где размещена пружина сжатия, и ее износом. Другой причиной низкой эффективности работы долота является невозможность регулирования скорости подачи очистного агента за счет изменения расстояния между выходной частью очистных каналов и забоем скважины.The main disadvantage of this bit is the low efficiency of its operation due to the low reliability of the check valve, especially when drilling through abrasive rocks in forced modes using high-performance compressor equipment. This is due to the possibility of slamming the cavity of the check valve, where the compression spring is located, and its wear. Another reason for the low efficiency of the bit is the inability to control the feed rate of the treatment agent due to changes in the distance between the output part of the treatment channels and the bottom of the well.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет улучшения надежности работы обратного клапана и возможности регулирования скорости подачи очистного агента не только за счет изменения объема подаваемого очистного агента, но и за счет установки выходных каналов на разном расстоянии от забоя скважины.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the bit by improving the reliability of the check valve and the ability to control the feed rate of the cleaning agent, not only by changing the volume of the supplied cleaning agent, but also by installing output channels at different distances from the bottom of the well.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы со смонтированными на них шарошками и продувочными каналами, в которых установлены обратные клапаны, состоящие из защитного корпуса и подпружиненного в осевом направлении пружиной сжатия запорного органа, согласно изобретению защитный корпус каждого обратного клапана выполнен со ступенчатой внутренней поверхностью с образованием опорной ступени, а запорный орган - с наклонными каналами для подачи очистного агента и кольцевым буртом в верхней части, при этом пружина сжатия установлена между опорной ступенью защитного корпуса и кольцевым буртом запорного органа.The technical result achieved is achieved by the fact that in the drill cone bit, which includes paws with cones and purge channels mounted on them, in which check valves are installed, consisting of a protective casing and an axially compressed spring-loaded shut-off element, according to the invention, a protective casing of each non-return valve made with a stepped inner surface with the formation of a supporting step, and the locking body with inclined channels for supplying a cleaning agent and an annular collar the upper portion, the compression spring is mounted between the supporting step the container body and the annular shoulder of the valve plug.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что нижняя часть запорного органа выполнена с открытой полостью и сообщенными с ней дополнительными наклонными каналами, выходная часть которых направлена в сторону устья скважины.The achievement of the specified technical result is also facilitated by the fact that the lower part of the shut-off element is made with an open cavity and additional inclined channels connected with it, the outlet part of which is directed towards the wellhead.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид долота, на фиг.2 - продольный разрез обратного клапана в исходном положении; на фиг.3 - то же в рабочем положении.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the bit, Fig.2 is a longitudinal section of a check valve in its original position; figure 3 is the same in the working position.

Буровое шарошечное долото включает лапы 1 с присоединительным ниппелем 2, смонтированными на них шарошками 3. В лапах 1 выполнены каналы 4 для подачи в опоры шарошек 4 смазывающего и охлаждающего агентов и продувочные каналы 5. В каналах 5 установлены обратные клапаны 6, состоящие из защитного корпуса 7 и подпружиненного пружиной сжатия 8 в осевом направлении запорного органа 9. Защитный корпус 7 каждого обратного клапана 6 выполнен со ступенчатой внутренней поверхностью с образованием опорной ступени 10, а запорный орган 9 - с наклонными каналами 11 для подачи очистного агента и кольцевым буртом 12 верхней части. При этом пружина 8 установлена между опорной ступенью 10 защитного корпуса 7 и кольцевым буртом 12, нижняя часть 13 запорного органа 9 выполнена с открытой полостью 14, сообщенной с дополнительными наклонными каналами 15, выходная часть которых направлена в сторону устья скважины.The roller cone bit includes paws 1 with a connecting nipple 2, cones mounted on them 3. In the paws 1, channels 4 are made for supplying lubricating and cooling agents to the supports of the cones 4 and purge channels 5. In the channels 5, check valves 6 are installed, consisting of a protective housing 7 and spring-loaded compression spring 8 in the axial direction of the locking element 9. The protective housing 7 of each non-return valve 6 is made with a stepped inner surface with the formation of the supporting stage 10, and the locking body 9 with inclined channels 11 for supplying the cleaning agent and the annular shoulder 12 of the upper part. In this case, the spring 8 is installed between the supporting step 10 of the protective housing 7 and the annular shoulder 12, the lower part 13 of the shut-off element 9 is made with an open cavity 14 in communication with additional inclined channels 15, the output part of which is directed towards the wellhead.

Защитный корпус 7 закреплен в канале 5 лапы 1 стопорным элементом, например штифтом 16, установленным в совмещенных радиальных каналах 17 и 18 соответственно лапы 1 и защитного корпуса 7. Подпружиненный запорный орган 9 зафиксирован от перемещения вверх пружинным разрезным стопорным кольцом 19, устанавливаемым в кольцевой расточке защитного корпуса 7. Для герметизации обратного клапана предусмотрено уплотнительное кольцо 20.The protective housing 7 is fixed in the channel 5 of the paw 1 with a locking element, for example, a pin 16 mounted in the aligned radial channels 17 and 18 of the paw 1 and the protective housing 7, respectively. The spring-loaded locking element 9 is fixed from moving upward by a spring split retaining ring 19 installed in the annular bore protective housing 7. For sealing the check valve, a sealing ring 20 is provided.

В процессе бурения одна часть потока газообразного агента, в котором может быть распылено смазывающе-охлаждающее вещество (например, масло) путем установки специального конического отражателя (не показано), подается в полость опор долота, а другая часть потока проходит через ниппель 2, продувочные каналы 5 и поступает в полость обратного клапана 6. Под действием нисходящего потока сжатого воздуха запорный орган 9 перемещается вниз и, сжимая пружину 8. выходит из полости защитного корпуса 7 и открывает наклонные каналы 11 для прохода очистного агента. При этом путем подбора пружины 8 можно регулировать расстояние от каналов 11 до забоя и тем самым дополнительно регулировать скорость потока нагнетаемого очистного агента. Очистной агент, отражаясь от забоя и стенок скважины, попадает в полость 14 в нижней части запорного органа 9 и через дополнительные каналы 15 направляется в затрубное пространство, создавая благоприятные условия для очистки забоя от шлама.During drilling, one part of the gaseous agent stream, in which a lubricating-cooling substance (for example, oil) can be sprayed by installing a special conical reflector (not shown), is fed into the cavity of the bit supports, and the other part of the stream passes through nipple 2, purge channels 5 and enters the cavity of the check valve 6. Under the action of a downward flow of compressed air, the shut-off element 9 moves down and, compressing the spring 8. leaves the cavity of the protective housing 7 and opens the inclined channels 11 for the treatment agent. In this case, by selecting the spring 8, it is possible to adjust the distance from the channels 11 to the bottom and thereby further control the flow rate of the pumped cleaning agent. The cleaning agent, reflected from the bottom and the walls of the well, enters the cavity 14 in the lower part of the shut-off element 9 and through additional channels 15 is sent to the annulus, creating favorable conditions for cleaning the bottom of the sludge.

В случае отключения источника подачи сжатого воздуха запорный орган 9 под действием пружины 8 поднимается вверх и его наклонные напорные каналы 11 перекрываются стенками защитного кожуха 7, перекрывая доступ шлама в ниппельную полость долота, а следовательно, и в его опоры.In the event of a disconnection of the compressed air supply source, the locking member 9 rises up under the action of the spring 8 and its inclined pressure channels 11 are blocked by the walls of the protective casing 7, blocking the access of the sludge to the nipple cavity of the bit and, therefore, to its supports.

При износе обратного клапана или его элементов они могут быть легко заменены запасными частями непосредственно на буровой.When the check valve or its elements are worn, they can be easily replaced with spare parts directly on the rig.

Применение предложенного долота позволяет повысить эффективность буровых работ и снизить их стоимость.The use of the proposed bit allows to increase the efficiency of drilling operations and reduce their cost.

Claims

1. Drill roller bit, including paws with cones mounted on them and purge channels, in which check valves are installed, consisting of a protective casing and an axially spring compressed shut-off element, characterized in that the protective casing of each non-return valve is made with a stepped inner surface with the formation of the supporting step, and the locking body with inclined channels for supplying the cleaning agent and an annular shoulder in the upper part, while the compression spring is installed between the supporting step the container body and the annular shoulder of the valve plug.

2. Drill bit according to claim 1, characterized in that the lower part of the shut-off element is made with an open cavity communicated with additional inclined channels, the output part of which is directed towards the wellhead.