RU2481460C1

RU2481460C1 - Crown for well drilling in emission hazardous beds

Info

Publication number: RU2481460C1
Application number: RU2011153561/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин; Виктор Михайлович Кононов; Дмитрий Сергеевич Ситников; Александр Никитович Панкратенко
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-05-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: crown contains casing with saddle, blind axial channel with annular bore connected to the external surface of the casing by flushing ports and shutoff element mounted in the cavity of casing axial channel with radial channels connected in operating position to annular bore of the casing. The crown is equipped with shutoff element limit switch mounted at the top part of the casing. Between the limit switch and shutoff element there is a flexible element and the stroke of shutoff element is more than the distance between the bottom edge of radial channels of shutoff element and top edge of annular bore. Limit switch can be made in a form of several disks of different thickness.

EFFECT: increase of crown efficiency at drilling explosion hazardous beds and increase of safety of drilling personnel.

2 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 с возможностью осевого перемещения (см. авт. св. СССР №316846, кл. E21B 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 with the possibility of axial movement (see ed. St. USSR No. 316884, class E21B 10/36, 1971).

К недостаткам данной коронки следует отнести малую эффективность из-за возможности попадания шлама в зону размещения пружины и заклинивания стопорной шпильки угольной пылью. Оба этих фактора ведут к тому, что запорный орган не сработает и шлам с забоя скважины через открытую полость между седлом и запорным органом попадет в полость буровых штанг и может привести к травмированию обслуживающего персоналаThe disadvantages of this crown should be attributed to low efficiency due to the possibility of sludge getting into the spring placement zone and jamming of the locking stud with coal dust. Both of these factors lead to the fact that the shut-off element does not work and the cuttings from the bottom of the well through the open cavity between the seat and the shut-off element fall into the cavity of the drill rods and can lead to injury to staff

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус с седлом, глухим осевым каналом с кольцевой расточкой, сообщенной с наружной поверхностью корпуса промывочными каналами, и установленный в полости осевого канала корпуса запорный орган с радиальными каналами, сообщенными в рабочем положении с кольцевой расточкой корпуса (см. авт. св. СССР №373401, кл. E21B 10/60, 1973 г.).The closest in technical essence and the achieved result is a crown for drilling wells in high-gas strata, containing a housing with a saddle, a blind axial channel with an annular bore, flushing channels communicated with the outer surface of the body, and a shut-off element with radial channels installed in the cavity of the axial channel of the housing, communicated in working position with the annular bore of the body (see ed. St. USSR No. 373401, class E21B 10/60, 1973).

Недостатком данной коронки также является низкая эффективность ее работы. Это связано с возможностью попадания шлама в полость, где размещен стопорный штифт, и заклинивания запорного органа. В этом случае запорный орган не может выполнить свою функцию и шлам под высоким давлением через буровые штанги будет выброшен в рабочую зону обслуживающего персонала. Это повышает травмоопасность бурового персонала, а кроме того, значительно увеличивает непроизводительные затраты времени на очистку полости штанг от угольного штыба.The disadvantage of this crown is also the low efficiency of its work. This is due to the possibility of sludge getting into the cavity where the locking pin is placed and jamming of the locking body. In this case, the shut-off body cannot fulfill its function and the high-pressure sludge through the drill rods will be thrown into the working area of the staff. This increases the injury hazard of the drilling personnel, and in addition, significantly increases the unproductive time spent on cleaning the cavity of the rods from the coal shaft.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности ее работы и снижение травмоопасности бурового персонала.In connection with the stated technical result of the invention is to increase its efficiency and reduce the risk of injury to drilling personnel.

Указанный технический результат достигается тем, что в коронке для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащей корпус с седлом, глухим осевым каналом и кольцевой расточкой, сообщенной с наружной поверхностью корпуса промывочными каналами, и установленный в полости глухого осевого канала запорный орган с радиальными каналами, сообщенными в рабочем положении с кольцевой расточкой корпуса, согласно изобретению она снабжена ограничителем хода запорного органа, установленным в верхней части корпуса, и упругим элементом, расположенным между ограничителем хода и запорным элементом, при этом ход запорного органа больше расстояния между нижней кромкой радиальных каналов запорного органа и верхней кромкой кольцевой расточки.The specified technical result is achieved by the fact that in the crown for drilling wells in highly gas-bearing formations, comprising a housing with a saddle, a blind axial channel and an annular bore communicating with the outer surface of the housing by washing channels, and a locking member with radial channels communicated in the cavity of the blind axial channel in the working position with the annular bore of the housing, according to the invention, it is equipped with a stroke limiter of the locking member installed in the upper part of the housing, and an elastic element, -adjoint between the stroke limiter and locking element, wherein the blocking member move more distance between the lower edge of the radial channels of the locking body and the upper edge of the annular bore.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что ограничитель хода запорного органа выполнен в виде набора дисков разной толщины.The achievement of the specified technical result is also facilitated by the fact that the limiter of the stop valve is made in the form of a set of disks of different thicknesses.

Изобретение поясняется чертежами, на котором фиг.1 изображает общий вид коронки в продольном разрезе в рабочем положении, на фиг.2 - вид коронки после срабатывания запорного органа (без упругого элемента)The invention is illustrated by drawings, in which figure 1 depicts a General view of the crown in longitudinal section in the working position, figure 2 is a view of the crown after the actuation of the locking element (without an elastic element)

Буровая коронка содержит корпус 1 с седлом 5, глухим осевым каналом 9 и кольцевой расточкой 7, сообщенной с наружной поверхностью корпуса 1 промывочными каналами 8. В полости глухого осевого канала 9 размещен запорный орган 4 с коническим буртом 3, взаимодействующим с седлом 5, и радиальными каналами 10, сообщенными в рабочем положении с промывочными каналами 8 корпуса 1. Корпус 1 оснащен породоразрушающими элементами 2 в виде твердосплавных пластин или синтетических алмазных вставок, выбираемых в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород. Коронка снабжена расположенным в верхней части корпуса 1 ограничителем хода 11 запорного органа 4, который может быть выполнен состоящим из нескольких съемных дисков разной толщины. Выполнение ограничителя хода 11 запорного органа 4 в виде нескольких дисков разной толщины позволяет более широко регулировать ход запорного органа 4 для различных условий работы. Между ограничителем хода 11 и запорным элементом 4 расположен упругий элемент 12, при этом ход H₁ запорного органа 4 больше расстояния h между нижней кромкой радиальных каналов 10 запорного органа 4 и верхней кромкой кольцевой расточки 7. Ход запорного органа 4 определяется по формуле: H₁=Н-(n·d)>h, где H - расстояние между обращенными один к другому торцами запорного органа 4 и ограничителем хода 11, n - число витков пружины, d - диаметр витка пружины.The drill bit comprises a housing 1 with a saddle 5, a blind axial channel 9 and an annular bore 7, connected to the outer surface of the housing 1 by flushing channels 8. In the cavity of the blind axial channel 9 there is a locking member 4 with a tapered collar 3 interacting with the saddle 5 and radial channels 10, communicated in working position with the washing channels 8 of the housing 1. The housing 1 is equipped with rock cutting elements 2 in the form of carbide plates or synthetic diamond inserts, selected depending on the physicomechanical properties breeding rocks. The crown is equipped with a travel stop 11 of the locking member 4 located in the upper part of the housing 1, which can be made up of several removable disks of different thicknesses. The implementation of the stroke limiter 11 of the locking body 4 in the form of several disks of different thicknesses allows you to more widely adjust the stroke of the locking body 4 for various operating conditions. Between the stroke limiter 11 and the locking element 4, an elastic element 12 is located, while the stroke H _{1 of the} locking body 4 is greater than the distance h between the lower edge of the radial channels 10 of the locking body 4 and the upper edge of the annular bore 7. The stroke of the locking body 4 is determined by the formula: H ₁ = H- (n · d)> h, where H is the distance between the ends of the locking element 4 facing each other and the travel stop 11 , n is the number of turns of the spring, d is the diameter of the coil of the spring.

В процессе бурения промывочная жидкость через колонну буровых штанг подается в полость коронки и оттуда через радиальные каналы 10, кольцевую расточку 7 и промывочные каналы 8 на забой скважины. При микровыбросах запорный орган 4 под действием давления газа, значительно превышающего давление промывочной жидкости и поступающего через промывочные каналы 8 и воздействующего на его нижний торец, поднимается вверх. При этом благодаря выбранному ходу запорного органа 4 радиальные каналы 10 запорного органа 4 располагаются выше верхней кромки кольцевой расточки 7, предотвращая попадание штыба в полость бурового става и открывая одновременно кольцевой паз 5 и радиальные каналы 6. При этом наличие упругого элемента 12 позволяет более равномерно распределить осевую нагрузку на торец запорного органа 4 и тем самым исключить его перекос и заклинивание в канале 9. Промывочная жидкость через каналы 6 поступает в кольцевую полость между стенками бурового става и скважины и уменьшает энергию микровыбросов, вплоть до их подавления.During the drilling process, the flushing fluid through the drill string is fed into the cavity of the crown and from there through the radial channels 10, the annular bore 7 and the flushing channels 8 to the bottom of the well. With micro outflows, the shutoff member 4 rises upward under the action of a gas pressure significantly exceeding the pressure of the washing liquid and entering through the washing channels 8 and acting on its lower end. Moreover, due to the selected stroke of the locking member 4, the radial channels 10 of the locking member 4 are located above the upper edge of the annular bore 7, preventing the bayonet from entering the cavity of the drill stand and simultaneously opening the annular groove 5 and the radial channels 6. Moreover, the presence of the elastic element 12 allows more even distribution the axial load on the end face of the locking element 4 and thereby eliminate its skew and jamming in the channel 9. The flushing fluid through the channels 6 enters the annular cavity between the walls of the drill stand and wells and reduces the energy of microblows, up to their suppression.

Применение предложенной коронки повышает эффективность ее работы при бурении по взрывоопасным пластам и снижает травмоопасность бурового персонала.The use of the proposed crown increases its efficiency when drilling through explosive formations and reduces the risk of injury to drilling personnel.

Claims

1. A crown for drilling wells in high-gas formations, comprising a housing with a saddle, a blind axial channel with an annular bore communicating with the outer surface of the housing by flushing channels, and a locking member installed in the cavity of the axial channel of the housing with radial channels communicating with the annular boring in working position case, characterized in that it is equipped with a stroke limiter of the locking member installed in the upper part of the housing, and an elastic element located between the stroke limiter and the locking member, p In this case, the stroke of the locking member is greater than the distance between the lower edge of the radial channels of the locking member and the upper edge of the annular bore.

2. The crown for drilling wells in high-gas strata according to claim 1, characterized in that the stroke limiter of the shut-off member is made in the form of a set of disks of different thicknesses.