RU2490416C1

RU2490416C1 - Chisel with monitoring of arming stage

Info

Publication number: RU2490416C1
Application number: RU2012101005/03A
Authority: RU
Inventors: Станислав Сергеевич Александров; Светлана Михайловна Александрова; Любовь Станиславовна Дистанова
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2013-08-20
Also published as: RU2012101005A

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: chisel for drilling of wells includes mills of conical shape, where teeth crowns are arranged, having a tail of a cylindrical shape and a working head. Control teeth are installed along the mill on its different crowns, inside working heads of which a radioactive isotope indicator is placed tightly at the distance from the top to the permissible wear of teeth.

EFFECT: increased validity of chisel arming state monitoring in process of well drilling.

1 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике и может найти применение при бурении нефтяных и газовых скважинах путем контроля за степенью износа буровых шарошечных долот.The invention relates to drilling equipment and may find application in the drilling of oil and gas wells by controlling the degree of wear of cone bits.

Известен твердосплавный зубок для буровых долот (А.С. СССР №1677230, МПК E21B 10/16, оп. 15.09.98. Бюл. №34), в котором с целью повышения эффективности бурения за счет увеличения прочности рабочей головки, углы наклона ребер к оси зубка набегающей стороны α и сбегающей стороны β выполнены неравными, причем их величины связаны следующими соотношениями 80°≤β+α≤90°; 4°≤β-α≤14°.Known carbide tooth for drill bits (AS USSR No. 1677230, IPC E21B 10/16, op. 15.09.98. Bull. No. 34), in which in order to increase drilling efficiency by increasing the strength of the working head, the angles of inclination of the ribs to the axis of the tooth of the running side α and the running side β are made unequal, and their values are related by the following relations 80 ° ≤β + α≤90 °; 4 ° ≤β-α≤14 °.

Известна шарошка бурового долота, принятая за прототип (пат. РФ №2249088, E21B 10/16, оп.2005 г.), содержащая корпус конической формы, на котором размещены основные венцы твердосплавных зубков.Known cone drill bit, adopted for the prototype (US Pat. RF No. 2249088, E21B 10/16, op.2005, 2005), containing a conical shape on which the main crowns of carbide teeth are placed.

Недостатком аналогов является отсутствие контроля состояния вооружения долота.The disadvantage of analogues is the lack of control of the state of armament of the bit.

Задача изобретения - повышение достоверности контроля состояния вооружения долота в процессе бурения скважины.The objective of the invention is to increase the reliability of monitoring the state of armament of the bit in the process of drilling a well.

Поставленная задача достигается также тем, что в известном долоте для бурения скважин, включающем шарошки конической формы, на которых размещены венцы зубков, имеющих хвостовик цилиндрической формы и рабочую головку, согласно предлагаемому изобретению по шарошке на различных ее венцах устанавливают контрольные зубки, внутри рабочих головок которых герметично на расстоянии от вершины до допустимого износа зубков, размещают радиоактивный изотопный индикатор.The task is also achieved by the fact that in the known chisel for drilling wells, including cones of conical shape, on which are placed crown of teeth having a cylindrical shank and a working head, according to the invention, according to the invention, control teeth are installed on its various crowns, inside of which working heads hermetically at a distance from the top to the permissible wear of the teeth, place a radioactive isotope indicator.

Оснащение элементов вооружения долота изотопным индикатором, который по мере износа элемента освобождается и выносится на устье скважины, где фиксируется детектором, - является сигналом для прекращения бурения и осуществления спуско-подъемных операций для замены долота. Изотопные индикаторы применяются при испытаниях на износ трущихся частей механизмов, автомобильных шин, испытаниях смазок, что позволяет сигнализировать о переходе износа за доступные пределы в поршнях и подшипниках действующих машин.Equipping the drill’s armament elements with an isotope indicator, which is freed up and taken out to the wellhead as the element wears, where it is fixed by a detector, is a signal to stop drilling and carry out tripping operations to replace the bit. Isotopic indicators are used in tests for wear of the rubbing parts of mechanisms, car tires, and tests of lubricants, which makes it possible to signal the transition of wear beyond the available limits in the pistons and bearings of operating machines.

В предлагаемом техническом решение осуществляется контроль допустимой степени износа вооружения долота (зубков шарошек); если в прототипе по величине коэффициента µ≈0, то в предлагаемом способе по фиксации повышенной радиоактивности промывочной жидкости, обусловленной освободившимся радиоактивным изотопом и вынесенным на поверхность. Другими словами значение коэффициента µ≈0 эквивалентно освобождению изотопа. При этом необходимо отметить, что алгоритмический способ позволяет контролировать степень износа вооружения не только по минимуму и максимуму, а также определять промежуточные значения от 0 до 1. Это говорит о функциональных возможностях этого способа, однако по контролю износа только вооружения долота. Аппаратный способ (предлагаемый) позволяет решать ту же задачу и с такими же возможностями по контролю состояния вооружения путем размещения изотопов на различных высотах зубков (реально такой необходимости нет). Прототип аппаратурного способа контроля состояния элементов долота автору неизвестен.In the proposed technical solution, the allowable degree of wear of the armament of the bit (cone teeth) is controlled; if in the prototype the magnitude of the coefficient µ≈0, then in the proposed method for fixing the increased radioactivity of the washing liquid, due to the released radioactive isotope and brought to the surface. In other words, the value of the coefficient µ≈0 is equivalent to the release of the isotope. It should be noted that the algorithmic method allows you to control the degree of wear of weapons not only at minimum and maximum, but also to determine intermediate values from 0 to 1. This indicates the functionality of this method, however, to control wear only weapons of the bit. The hardware method (proposed) allows us to solve the same problem with the same capabilities for monitoring the state of armaments by placing isotopes at different altitudes of the teeth (there really is no such need). The prototype of the hardware method for monitoring the state of the elements of the bit is unknown to the author.

Контроль степени износа вооружения (зубков) долота осуществляется установкой на каждой шарошке на различных ее венцах контрольных зубков, внутри которых герметично на расстоянии от вершины до допустимого износа зубка размещают радиоактивный изотоп, который по мере износа зубка в процессе бурения и достижении допустимой высоты, на которой размещен изотоп, освобождается и попадает в промывочную жидкость, которая выносит его на дневную поверхность, где фиксируется детектором, а по сути геофизическим прибором радиоактивного каротажа.The degree of wear of the armament (teeth) of the bit is carried out by installing control teeth on each of its cones on its various crowns, inside which a radioactive isotope is placed hermetically at a distance from the tip to the allowable wear of the tooth, which, as the tooth wears during drilling and reaches an acceptable height at which the isotope is placed, it is released and enters the flushing fluid, which carries it to the surface, where it is fixed by a detector, and in fact a geophysical radioactive logging tool.

На фигуре представлен зубок долота, где 1 - хвостовик цилиндрической формы, 2 - рабочая головка, 3 - радиоактивный изотоп, который размещен внутри зубка на расстояние h от вершины рабочей головки. Это расстояние определяет рабочую высоту зубка, на которую допустим износ зубка в процессе бурения. При достижении износа зубка, где размещен радиоактивный изотоп 3, он освобождается и попадает в промывочную жидкость, которая выносит его на устье скважины. На устье скважины в желобе устанавливается детектор радиоактивности, который зафиксирует повышенный уровень радиоактивности над фоновым уровнем, в данном случае это может быть обычный геофизический прибор радиоактивного каротажа. Зафиксированный повышенный уровень радиоактивности, обусловленный выносом радиоактивного изотопа, далее преобразуется в сигнал, удобный для восприятия или дальнейшего преобразования в управляющий сигнал. По воспринятому сигналу буровая бригада прекращает бурение и осуществляется подъем бурильной колонны для замены долота. Для повышения достоверности информации о состоянии вооружения долота, контрольные зубки, оснащенные радиоактивными изотопами, изотопа и время жизни долота, которое определяется от момента изготовления долота до его износа. Поэтому могут использоваться радиоактивные изотопы с различным временем жизни.The figure shows the chisel of the bit, where 1 is a cylindrical shank, 2 is the working head, 3 is a radioactive isotope, which is placed inside the clove at a distance h from the top of the working head. This distance determines the working height of the tooth, which allow wear of the tooth during drilling. Upon reaching wear of the tooth, where the radioactive isotope 3 is located, it is released and enters the flushing fluid, which carries it to the wellhead. A radioactivity detector is installed at the wellhead in the trench, which will record an increased level of radioactivity above the background level, in this case it can be a conventional geophysical radioactive logging tool. The recorded increased level of radioactivity due to the removal of the radioactive isotope is then converted into a signal convenient for perception or further conversion into a control signal. According to the received signal, the drilling crew stops drilling and the drill string is lifted to replace the bit. To increase the reliability of information on the state of armament of the bit, control teeth equipped with radioactive isotopes, the isotope and the life time of the bit, which is determined from the moment the bit is manufactured to its wear. Therefore, radioactive isotopes with different lifetimes can be used.

Claims

A drill bit for drilling wells, including cones of conical shape, on which crowns of cloves having a cylindrical shank and a working head are located, characterized in that control claws are installed along the cone on its various crowns, inside of the working heads of which are hermetically sealed at a distance from the top to allowable wear cloves place a radioactive isotope indicator.