RU2485277C2 - Screw borer for rotary boring of wells - Google Patents

Screw borer for rotary boring of wells Download PDF

Info

Publication number
RU2485277C2
RU2485277C2 RU2011129172/03A RU2011129172A RU2485277C2 RU 2485277 C2 RU2485277 C2 RU 2485277C2 RU 2011129172/03 A RU2011129172/03 A RU 2011129172/03A RU 2011129172 A RU2011129172 A RU 2011129172A RU 2485277 C2 RU2485277 C2 RU 2485277C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cutters
pilot
cutter
borer
cutting line
Prior art date
Application number
RU2011129172/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011129172A (en
Inventor
Наил Фанович Сулейманов
Виктор Наилович Сулейманов
Рафаил Фанович Сулейманов
Александр Леонидович Фёдоров
Валерий Александрович Чарин
Original Assignee
ЗАО "Торгово-промышленная компания "СПЕРАНЦА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЗАО "Торгово-промышленная компания "СПЕРАНЦА" filed Critical ЗАО "Торгово-промышленная компания "СПЕРАНЦА"
Priority to RU2011129172/03A priority Critical patent/RU2485277C2/en
Publication of RU2011129172A publication Critical patent/RU2011129172A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2485277C2 publication Critical patent/RU2485277C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: borer consists of a screw housing, in upper part of which there hinged are dampers, replaceable boring cutters, and a shaft for attachment of a pilot jumper bit. Screw housing is installed on support plates, in the centre of which there located is a shaft of the pilot jumper bit so that its upper cutting line is located below cutting line of the lowest cutter, and tops of extreme side cutters are located at one and the same distance from rotation axis and at the same height relative to horizontal plane. Internal lateral sides of cutters are parallel to the line attaching the top of the cutter to the rotation axis, and support plates are offset relative to each other trough angle α.
EFFECT: increasing operating efficiency of the borer.
3 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкции бурового инструмента для вращательного бурения неглубоких скважин в грунтах I-IV категорий буримости по нормам СНИП IV-2-82 с твердыми включениями, а также в вечномерзлых и с сезонным промерзанием грунтах.The invention relates to drilling equipment, and in particular to the design of a drilling tool for rotary drilling of shallow wells in soils of I-IV drillability categories according to SNIP IV-2-82 standards with solid inclusions, as well as in permafrost and seasonally frozen soils.

Известны бурильные инструменты для бурильных машин, работающих способом вращательного бурения, которые выпускаются Алапаевским заводом «Стройдормаш», содержащие двухзаходный лопастный корпус с забурником и установленными в нижней части лопастей режущими элементами (резцами), расположенными в одной плоскости вращения (Каталог ОАО «Бурильные машины и инструменты», ОАО «Стройдормаш», 2009 г.). Недостаток этих буров в том, что они имеют большой расход мощности, большой удельный расход твердого сплава, увод оси скважины при бурении скважин с твердыми включениями.Known boring tools for rotary drilling machines, which are produced by the Alapaevsky Stroydormash plant, containing a two-way bladed body with a bore and cutting elements (cutters) installed in the lower part of the blades located in the same plane of rotation (Catalog of Drilling Machines and Instruments ”, Stroydormash OJSC, 2009). The disadvantage of these drills is that they have a large power consumption, a large specific consumption of hard alloy, the removal of the axis of the well when drilling wells with solid inclusions.

Наиболее близким аналогом является известный бурильный инструмент из RU 2004761 С1 для вращательного бурения скважин, содержащий корпус в виде спиральных лопастей и закрепленных на них шарнирно заслонок в верхней части, соосно закрепленный в нижней части лопастей забурник и закрепленные к лопастям по радиальным линиям ступенчато с возможностью перекрытия друг друга под разными углами к вертикальной плоскости центральные резцы и периферийные резцы, установленные на образующих конуса, вершина которого расположена на оси корпуса в нижней части забурника. При этом центральные резцы расположены на образующих конуса, вершина которого расположена на оси корпуса в верхней части забурника, причем образующие конусов периферийных и центральных резцов пересекаются в месте установки ближайшего к центру периферийного резца, расположенного ниже остальных, режущие кромки центральных и периферийных резцов смещены по окружности в направлении вращения относительно радиальной линии периферийного резца, а верхний край режущей кромки забурника расположен выше режущих кромок центральных и периферийных резцов.The closest analogue is the well-known drilling tool from RU 2004761 C1 for rotary drilling of wells, comprising a casing in the form of spiral blades and pivotally mounted dampers in the upper part, a bobbin coaxially mounted in the lower part of the blades and stepwise mounted to the blades along radial lines with the possibility of overlapping each other at different angles to the vertical plane, the central incisors and peripheral incisors mounted on the generators of the cone, the apex of which is located on the axis of the body in the lower part tee picker. In this case, the central incisors are located on the generatrices of the cone, the apex of which is located on the axis of the body in the upper part of the bore, and the generators of the cones of the peripheral and central incisors intersect at the installation site of the peripheral incisor closest to the center, located below the others, the cutting edges of the central and peripheral incisors are displaced around the circumference in the direction of rotation relative to the radial line of the peripheral cutter, and the upper edge of the cutting edge of the bail is located above the cutting edges of the central and peripheral x incisors.

Недостатком этих буров является:The disadvantage of these drills is:

- отсутствие нисходящей ступенчатой скважины, что ведет к увеличению осевого давления на бур при бурении твердых пород, что соответственно приводит к быстрому износу резцов;- the absence of a downward stepped well, which leads to an increase in axial pressure on the drill while drilling hard rock, which accordingly leads to rapid wear of the cutters;

- нерациональное использование мощности бурового станка и увеличение крутящего момента на шпинделе станка;- irrational use of drilling rig power and increased torque on the spindle of the machine;

- возможность увода оси скважины от заданного значения при бурении мягких пород с твердыми включениями.- the ability to remove the axis of the well from a given value when drilling soft rocks with solid inclusions.

Однако этот бурильный инструмент обладает рядом недостатков: во-первых, крайне неблагоприятные условия работы резцов, а во-вторых, нерациональное использование мощности привода.However, this drill tool has several disadvantages: firstly, extremely unfavorable working conditions of the cutters, and secondly, the irrational use of drive power.

Технический результат заключается в том, что повышается эффективность работы бура:The technical result consists in increasing the efficiency of the drill:

- улучшение условий работы бура;- improving the working conditions of the drill;

- формирование скважины с вертикальной осью и уплотненными стенками;- formation of a well with a vertical axis and sealed walls;

- обеспечение устойчивости бура при бурении вертикальных скважин с твердыми включениями при бурении грунта с твердыми включениями, т.е. ось скважины не уходит с первоначальной настройки оси скважины в сторону.- ensuring the stability of the drill when drilling vertical wells with solid inclusions when drilling soil with solid inclusions, i.e. the axis of the well does not go from the initial adjustment of the axis of the well to the side.

Заявляется бур, состоящий из шнекового корпуса 1, в верхней части которого шарнирно закреплены заслонки 2, буровых сменных резцов 5, 6, 7, вала 8 для крепления пилота-забурника 9, отличающийся тем, что шнековый корпус 1 установлен на опорные пластины 3, в центре которых расположен вал 8 пилота-забурника 9 так, что его верхняя линия резания расположена ниже линии резания самого нижнего резца, а вершины крайних боковых резцов расположены на одном расстоянии от оси вращения и на одной высоте относительно горизонтальной плоскости, причем внутренние боковые грани резцов параллельны линии, соединяющей вершину резца с осью вращения, а опорные пластины смещены относительно друг друга на угол α.A drill is declared, consisting of a screw housing 1, in the upper part of which the shutters 2, drill interchangeable cutters 5, 6, 7, shaft 8 for fastening the pilot-bore 9 are pivotally fixed, characterized in that the screw housing 1 is mounted on the support plates 3, in the center of which is the shaft 8 of the pilot-bail 9 so that its upper cutting line is located below the cutting line of the lowest cutter, and the tops of the extreme side cutters are located at the same distance from the axis of rotation and at the same height relative to the horizontal plane, and the inner kovye cutters faces parallel line connecting the vertex with the cutter axis of rotation, and the support plates are displaced relative to each other by an angle α.

На Фиг.1 представлен заявляемый бур для вращательного бурения скважин, где:Figure 1 presents the inventive drill for rotary drilling, where:

1 - шнековый корпус;1 - screw housing;

2 - заслонка;2 - shutter;

3 - опорная пластина;3 - base plate;

4 - карман для крепления резца;4 - pocket for mounting the cutter;

5, 6, 7 - резцы;5, 6, 7 - incisors;

8 - вал пилота-забурника;8 - shaft of the pilot-bail;

9 - пилот-забурник.9 - pilot-zaburnik.

На Фиг.2 представлена схема образования ступенчатого забоя при бурении скважины, где:Figure 2 presents a diagram of the formation of a stepped bottom while drilling a well, where:

D - диаметр буровой скважины;D is the diameter of the borehole;

d - диаметр скважины пилота-забурника;d is the borehole diameter of the pilot pilot;

h - расстояние между нижней линией резания резцов и верхней линией пилота-забурника.h is the distance between the lower cutting line of the cutters and the upper line of the pilot-bail.

На Фиг.3 представлена схема расположения резцов и расклад сил при резании грунта, где:Figure 3 presents the location of the cutters and the alignment of forces when cutting soil, where:

3 - опорные пластины;3 - base plates;

5 - боковые резцы;5 - side incisors;

6, 7 - резцы;6, 7 - incisors;

9 - пилот-забурник.9 - pilot-zaburnik.

Заявляемые технические результаты достигаются следующим образом.The claimed technical results are achieved as follows.

С целью обеспечения устойчивости бура при бурении вертикальных скважин с твердыми включениями и формирования скважины с вертикальной осью и уплотненными стенками пилот-забурник 9 установлен таким образом, что его верхняя линия резания расположена ниже линии резания самого нижнего резца, а вершины крайних боковых резцов расположены на одном расстоянии от оси вращения и на одной высоте относительно горизонтальной плоскости, причем внутренние боковые грани резцов параллельны линии, соединяющей вершину резца с осью вращения, при этом внутренние боковые грани режут грунт и отбрасывают его внутрь скважины, а наружные грани режут грунт и отбрасывают его на стенку скважины, уплотняя ее. На Фиг.2 видно, как это происходит. Верхняя линия резания пилота-забурника располагается ниже нижней линии резания резцов. При вращении бура резец, соприкасаясь с грунтом, превращает вращающий момент шпинделя в усилие резания Р и P1, которые раскладываются на две составляющие силы: силы N и N1, которые срезают слой грунта. Сила N1 вдавливает в боковую стенку скважины, а сила N отбрасывает срезанный слой грунта внутрь на лопасти шнекового корпуса 1. Силы Q и Q1 участвуют в истирании резцов при работе бура и равны Q=f×P, Q1=f×P1. Опорные пластины 3 смещены относительно друг друга на угол α так, чтобы обеспечить максимальный проход разрушенного грунта между стенками скважины и пластинами. Разрушенный грунт, подпираемый вновь разрушаемым грунтом, выдавливается вверх на лопасти корпуса 1 и транспортируется ими в пространство над заслонками 2. Для того чтобы подъем грунта производился при малом осевом давлении бура, необходимо обеспечить наиболее проходную площадь для грунта, которую перекрывают опорные пластины. Поэтому опорные пластины 3 установлены так, чтобы обеспечить минимальный коэффициент перекрытия площади скважины К=Fпластины/Fскважины≤0,5. После проходки бура на определенную глубину бур поднимают на поверхность вместе с разрушенным грунтом, просыпаться которому препятствуют заслонки 2.In order to ensure the stability of the drill during drilling of vertical wells with solid inclusions and the formation of a well with a vertical axis and compacted walls, the pilot bore 9 is installed in such a way that its upper cutting line is located below the cutting line of the lowest cutter, and the vertices of the extreme side cutters are located on one distance from the axis of rotation and at the same height relative to the horizontal plane, and the inner side faces of the cutters are parallel to the line connecting the tip of the cutter with the axis of rotation, while rennie side faces cuts the soil and it is discarded into the wellbore and the outer faces are cut and discarded ground it to the borehole wall, sealing it. Figure 2 shows how this happens. The upper cutting line of the pilot-borer is located below the lower cutting line of the incisors. When the drill rotates, the cutter, in contact with the soil, turns the spindle torque into a cutting force P and P 1 , which are decomposed into two component forces: forces N and N 1 , which cut the soil layer. Strength N 1 presses the side wall of the borehole, and the force N discards cut into the layer of soil on the blade of the screw body 1. Forces Q and Q 1 are involved in the abrasion at the cutting edge of the drill and equal to Q = f × P, Q 1 = f × P 1 . The support plates 3 are offset relative to each other by an angle α so as to provide maximum passage of the destroyed soil between the walls of the well and the plates. The destroyed soil, supported by the newly destroyed soil, is squeezed up onto the blades of the housing 1 and transported by them into the space above the shutters 2. In order for the soil to be lifted at a low axial pressure of the drill, it is necessary to provide the most passage area for the soil, which is supported by the base plates. Therefore, the support plates 3 are set so as to provide a minimum coefficient of overlap of the well area K = F plates / F wells ≤0.5. After the drill has been drilled to a certain depth, the drill is raised to the surface together with the destroyed soil, which is prevented by the shutters 2 waking up.

С целью улучшения внедрения бура в грунт сменные резцы 5, 6, 7 установлены по ступенчатой схеме под определенным углом к плоскости вращения, причем режущая кромка резца имеет оптимальный режим работы для данного твердого сплава. Причем крайние резцы на одной из опорных пластин 3 расположены на оси вращения для формирования диаметра скважин, а другие резцы расположены с возможностью рыхления грунта по следующей схеме: сначала рыхлят грунт резцы, расположенные ближе к оси вращения, затем следующие и так до перекрытия всей площади скважины. При встрече пилота-забурника 9 с твердыми включениями он поднимается, но не выходит из своей опережающей скважины, что позволяет буру оставаться на своей вертикальной оси. В дальнейшем забурник 9 либо разбуривает твердое включение, либо вдавливает его вбок в более мягкую породу, где его выдадут на шнековые лопасти резцы.In order to improve the penetration of the drill into the soil, replaceable cutters 5, 6, 7 are installed in a stepwise pattern at a certain angle to the plane of rotation, and the cutting edge of the cutter has an optimal operating mode for this carbide. Moreover, the extreme incisors on one of the support plates 3 are located on the axis of rotation to form the diameter of the wells, and the other incisors are located with the possibility of loosening the soil according to the following scheme: first, the loosers are loosened by the soil located closer to the axis of rotation, then the following and so on to cover the entire area of the well . When the pilot-bored 9 meets hard inclusions, he rises, but does not leave his leading well, which allows the drill to remain on its vertical axis. Subsequently, the borehole 9 either drills a solid inclusion, or presses it sideways into a softer rock, where it will be delivered to the auger blades of the incisors.

Заявляемое техническое решение позволяет получить повышение эксплуатационных характеристик, улучшить условия работы бура, формировать скважины с вертикальной осью и уплотненными стенками, а также обеспечить устойчивость бура при бурении грунта с твердыми включениями.The claimed technical solution allows to obtain an increase in operational characteristics, improve the working conditions of the drill, to form wells with a vertical axis and sealed walls, as well as to ensure the stability of the drill when drilling soil with solid inclusions.

Claims (1)

Бур, состоящий из шнекового корпуса 1, в верхней части которого шарнирно закреплены заслонки 2, буровых сменных резцов 5, 6, 7, вала 8 для крепления пилота-забурника 9, отличающийся тем, что шнековый корпус установлен на опорные пластины 3, в центре которых расположен вал пилота-забурника 9 так, что его верхняя линия резания расположена ниже линии резания самого нижнего резца, а вершины крайних боковых резцов расположены на одном расстоянии от оси вращения и на одной высоте относительно горизонтальной плоскости, причем внутренние боковые грани резцов параллельны линии, соединяющей вершину резца с осью вращения, а опорные пластины смещены относительно друг друга на угол α. Drill, consisting of a screw housing 1, in the upper part of which the shutters 2, drilling interchangeable cutters 5, 6, 7, shaft 8 for fastening the pilot-bore 9 are pivotally fixed, characterized in that the screw housing is mounted on base plates 3, in the center of which the shaft of the pilot-bore 9 is located so that its upper cutting line is located below the cutting line of the lowermost cutter, and the vertices of the extreme lateral cutters are located at the same distance from the axis of rotation and at the same height relative to the horizontal plane, the inner side faces p cutters are parallel to the line connecting the tip of the cutter with the axis of rotation, and the support plates are offset relative to each other by an angle α.
RU2011129172/03A 2011-07-13 2011-07-13 Screw borer for rotary boring of wells RU2485277C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011129172/03A RU2485277C2 (en) 2011-07-13 2011-07-13 Screw borer for rotary boring of wells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011129172/03A RU2485277C2 (en) 2011-07-13 2011-07-13 Screw borer for rotary boring of wells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011129172A RU2011129172A (en) 2013-01-20
RU2485277C2 true RU2485277C2 (en) 2013-06-20

Family

ID=48786610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011129172/03A RU2485277C2 (en) 2011-07-13 2011-07-13 Screw borer for rotary boring of wells

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2485277C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU254431A1 (en) * А. А. Алейников, Ю. М. Буторин , Г. В. Чумаков DRILLING DRILL
RU2004761C1 (en) * 1991-06-14 1993-12-15 Алапаевский завод "Стройдормаш" Drilling tool for borehole rotary drilling
US20060000647A1 (en) * 2002-06-27 2006-01-05 Good Earth Tools, Inc. Hollow auger head assembly
RU2298636C1 (en) * 2005-08-25 2007-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" Drill head for short hole drilling in frozen ground
RU84064U1 (en) * 2008-06-24 2009-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Завод Инструмента Строительной Техники" DRILL BODY DEVICE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU254431A1 (en) * А. А. Алейников, Ю. М. Буторин , Г. В. Чумаков DRILLING DRILL
RU2004761C1 (en) * 1991-06-14 1993-12-15 Алапаевский завод "Стройдормаш" Drilling tool for borehole rotary drilling
US20060000647A1 (en) * 2002-06-27 2006-01-05 Good Earth Tools, Inc. Hollow auger head assembly
RU2298636C1 (en) * 2005-08-25 2007-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" Drill head for short hole drilling in frozen ground
RU84064U1 (en) * 2008-06-24 2009-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Завод Инструмента Строительной Техники" DRILL BODY DEVICE

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011129172A (en) 2013-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2725215A (en) Rotary rock drilling tool
CN105507817B (en) The hybrid bit of old slot structure is followed with anti-drill bit
JPH02197691A (en) Kerf cutting method and apparatus to improve excavation speed
MX2011005858A (en) Hybrid drill bit with secondary backup cutters positioned with high side rake angles.
CN104453841B (en) Drilling energy-saving acceleration navigation optimizing method
EP2692982A8 (en) Near-bit borehole opener tool and method of reaming
US9470048B1 (en) Bidirectional stabilizer with impact arrestors
CN102852462A (en) Composite inserted tooth blade type diamond comprehensive drill bit
CN206000471U (en) A kind of preventing sticking PDC drill bit
US2320610A (en) Drill bit
CN102041968A (en) Large-diameter drill suitable for forming hole in mud cemented boulder-gravel formation
RU2485277C2 (en) Screw borer for rotary boring of wells
CN210239597U (en) Rock breaking drill bit for cast-in-situ bored pile
RU111183U1 (en) SCREW DRILL FOR ROTARY DRILLING OF WELLS
NO20121207A1 (en) BORE KRONE
CN210122902U (en) Soft stratum drifting and reaming tool
EP2142748A1 (en) Rotary drill bit with improved steerability and reduced wear
CN202338204U (en) Directional spiral bit special for gravel soil
US2731237A (en) Combination earth auger with rock drilling point
US10458184B2 (en) Ground processing tool and a method for creating a borehole in the ground
RU116889U1 (en) Rock Drill
RU2410521C1 (en) Rock destruction tool
SU1442627A1 (en) Apparatus for drilling square holes
RU2435927C1 (en) Core drilling bit
CN101666210A (en) Reamer bit of bored well

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140714