RU2482254C1

RU2482254C1 - Drilling bit

Info

Publication number: RU2482254C1
Application number: RU2012102486/03A
Authority: RU
Inventors: Родион Михайлович Богомолов; Виталий Анатольевич Ясашин; Дмитрий Юрьевич Сериков; Борис Николаевич Стадник; Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2013-05-20

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: drilling bit comprises a body with mills mounted on its journals and a blow channel, in which a check valve is installed, comprising a protective jacket rigidly fixed to a body and a stop element placed in its cavity. The check valve is installed along the bit axis, the protective jacket is made with through slots by number of mills directed into the mill-to-mill space, and the stop element is made in the form of a tension spring with a guide cone, at the same time the upper end of the tension spring is rigidly connected with the protective jacket, and the lower one - with the guide cone. The diameter of tension spring turns in the middle part and on end sections may differ.

EFFECT: simplified design, efficient cleaning of a bottomhole from sludge, increased efficiency of bit operation.

2 cl, 4 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 эластичного материала, соединенными с корпусом долота пружиной растяжения (см. авт.св. СССР №1492018, Е21В 27/00, 1989 г.).A cone drill bit is known for drilling wells with cleaning the bottom of the wells 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, Е21В 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 долото, включающее корпус со смонтированными на его цапфах шарошками и продувочный канал, в котором установлен обратный клапан, состоящий из защитного кожуха, жестко соединенного с корпусом, и размещенного в его полости запорного органа (см. патент РФ №2098596, кл. Е21В 10/60,1997 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill bit, comprising a housing with cones mounted on its trunnion pins and a purge channel, in which a check valve is installed, consisting of a protective casing rigidly connected to the housing and placed in its cavity of the locking member ( see RF patent No. 2098596, class EB21 / 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. Другой причиной низкой эффективности работы долота является невозможность регулирования скорости подачи очистного агента за исключением изменения объема прокачиваемого компрессора воздуха.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. Another reason for the low efficiency of the bit is the inability to control the feed rate of the cleaning agent with the exception of changes in the volume of pumped air compressor.

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 изменения поперечного сечения каналов, через которые подается очистной агент.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 changing the cross section of the channels through which the cleaning agent is supplied .

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом долоте, включающем корпус со смонтированными на его цапфах шарошками и продувочный канал, в котором установлен обратный клапан, состоящий из защитного кожуха, жестко соединенного с корпусом, и размещенного в его полости запорного органа, согласно изобретению обратный клапан установлен по оси долота, защитный кожух выполнен со сквозными пазами по числу шарошек, направленными в межшарошечное пространство, а запорный орган выполнен в виде пружины растяжения с направляющим конусом, при этом верхний конец пружины растяжения жестко соединен с защитным кожухом, а нижний - с направляющим конусом.The technical result is achieved by the fact that in the drill bit, comprising a housing with cones mounted on its trunnions and a purge channel, in which a check valve is installed, consisting of a protective casing rigidly connected to the casing, and a check valve placed in its cavity, according to the invention the valve is installed along the axis of the bit, the protective casing is made with through grooves according to the number of cones directed to the inter-cone space, and the locking element is made in the form of a tension spring with a guide ōnusa, the upper end of the tension spring is rigidly connected to the shroud, and the bottom - with a guide cone.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что диаметр витков пружины растяжения в средней части и на концевых участках различен.The achievement of the specified technical result also contributes to the fact that the diameter of the turns of the tension spring in the middle part and at the end sections is different.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид долота, на фиг.2 - продольный разрез обратного клапана в рабочем положении; на фиг.3 - схема взаимного расположения шарошек и продувочных пазов обратного клапана; на фиг.4 - защитный кожух в аксонометрии.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the bit, in Fig.2 is a longitudinal section of a non-return valve in the operating position; figure 3 is a diagram of the relative position of the cones and the purge grooves of the check valve; figure 4 - protective casing in a perspective view.

Буровое долото включает корпус 1 с присоединительным ниппелем 2 и смонтированные на цапфах корпуса 1 шарошки 3. В лапах 1 выполнены каналы 4 для подачи в опоры шарошек 4 смазывающего и охлаждающего агентов и продувочные каналы 5. В канале 5 установлен центральный обратный клапан 6, установленный по оси долота и состоящий из защитного кожуха 7 и запорного органа 8. Защитный кожух 7 обратного клапана 6 выполнен со сквозными пазами 9, число которых соответствует числу шарошек 3. Пазы 9 ориентированы в межшарошечное пространство 10. Запорный орган 8 обратного клапана 6 выполнен в виде пружины растяжения с направляющим конусом 11, при этом верхний конец пружины растяжения жестко соединен с защитным кожухом 7, а нижний - с направляющим конусом 11. Защитный кожух 7 соединен с корпусом 1 любым известным способом, например стопорным штифтом 12 или посредством резьбы (не показано). В зависимости от условий работы диаметр витков пружины растяжения в средней части и на концевых участках различен. При наличии абразивных частиц в очистном агенте в средней части пружины используют витки большего диаметра, что предохранит витки от усиленного износа и обеспечит надежную работу долота в течение всего рейса. В других случаях средней части пружины можно использовать витки меньшего диаметра для уменьшения сопротивления очистному агенту.The drill bit includes a housing 1 with a connecting nipple 2 and cones mounted on the trunnions of the housing 1. 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. A central check valve 6 installed in channel 5 the axis of the bit and consisting of a protective casing 7 and a locking member 8. The protective casing 7 of the check valve 6 is made with through grooves 9, the number of which corresponds to the number of cones 3. The grooves 9 are oriented into the inter-conical space 10. The locking body 8 is of the valve 6 is made in the form of a tension spring with a guide cone 11, while the upper end of the tension spring is rigidly connected to the protective casing 7, and the lower end to the guide cone 11. The protective casing 7 is connected to the housing 1 by any known method, for example, a locking pin 12 or by thread (not shown). Depending on the operating conditions, the diameter of the turns of the tension spring in the middle part and at the end sections is different. In the presence of abrasive particles in the cleaning agent in the middle part of the spring, coils of a larger diameter are used, which will protect the coils from increased wear and ensure reliable operation of the bit throughout the trip. In other cases of the middle part of the spring, coils of smaller diameter can be used to reduce the resistance of the cleaning agent.

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) через каналы 4 подается в полость опор долота, а другая часть потока проходит через ниппель 2, продувочный канал 5 и поступает в полость обратного клапана 6. Под действием нисходящего потока сжатого воздуха, действующего на направляющий конус 11, запорный орган 8 перемещается вниз, растягивая витки пружины. При этом путем подбора жесткости пружины можно регулировать расстояние от каналов запорного органа 8 до забоя, а также и проходное сечение напорных каналов и тем самым дополнительно регулировать скорость потока нагнетаемого очистного агента. Одновременно с этим достигается и лучшая очистка вооружения шарошек от шлама. Для этого используется часть потока - А очистного агента, направляемого на рабочую поверхность шарошек 3 через щели, образованные стенками направляющего конуса 11 и защитного кожуха 7. При этом другая часть потока - Б направляется в межшарошечное пространство и обеспечивает очистку забоя от шлама, направляя поток очистного агента в направлении от центра к периферии и далее в затрубное пространство.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 supplied through the channels 4 to the cavity of the bit supports, and the other part of the stream passes through the nipple 2, purge channel 5 and enters the cavity of the check valve 6. Under the action of a downward flow of compressed air acting on the guide cone 11, the shut-off element 8 moves downward, stretching the coils of the spring. In this case, by selecting the stiffness of the spring, you can adjust the distance from the channels of the shut-off element 8 to the bottom, as well as the flow area of the pressure channels, and thereby further control the flow rate of the pumped cleaning agent. At the same time, the best cleaning of the cutter weapons from sludge is achieved. For this, a part of the flow - A of the cleaning agent directed to the working surface of the cones 3 through the slots formed by the walls of the guide cone 11 and the protective casing 7 is used. In this case, the other part of the flow - B is directed into the inter-conical space and ensures that the bottom is cleaned of sludge, directing the flow of the treatment agent in the direction from the center to the periphery and further into the annulus.

В случае отключения источника подачи сжатого воздуха пружина растяжения сжимается, пружинные витки запорного органа 8 мгновенно смыкаются, прилегая один к другому, и перекрывают доступ шлама в ниппельную полость долота, а следовательно, и в его опоры. Это исключает операцию по подъему долота с забоя скважины и очистку его опор от шлама для последующего спуска долота в скважину.In the event of a disconnection of the compressed air supply source, the tension spring is compressed, the spring coils of the locking element 8 instantly close, adjoining one another, and block the access of the sludge to the nipple cavity of the bit, and therefore to its supports. This excludes the operation of raising the bit from the bottom of the well and cleaning its supports from sludge for subsequent lowering of the bit into the well.

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.

Предложенное долото имеет простую конструкцию, а применение его позволяет повысить эффективность буровых работ и значительно снизить их стоимость.The proposed bit has a simple design, and its use allows to increase the efficiency of drilling operations and significantly reduce their cost.

Claims

1. A drill bit, comprising a housing with cones mounted on its trunnions and a purge channel in which a check valve is installed, consisting of a protective casing rigidly connected to the housing and a shut-off element located in its cavity, characterized in that the check valve is installed along the axis bits, a protective casing is made with through grooves according to the number of cones directed to the inter-cone space, and the locking element is made in the form of a tension spring with a guide cone, while the upper end of the tension spring is rigidly connected to the protective cover, and the lower one with a guide cone.

2. The drill bit according to claim 1, characterized in that the diameter of the turns of the tension spring in the middle part and at the end sections is different.