RU2494218C2 - Flushing unit for drilling bit - Google Patents
Flushing unit for drilling bit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2494218C2 RU2494218C2 RU2012101167/03A RU2012101167A RU2494218C2 RU 2494218 C2 RU2494218 C2 RU 2494218C2 RU 2012101167/03 A RU2012101167/03 A RU 2012101167/03A RU 2012101167 A RU2012101167 A RU 2012101167A RU 2494218 C2 RU2494218 C2 RU 2494218C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- pin
- flushing
- hole
- locking
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области буровой техники, а именно к инструменту для бурения скважин в нефтегазовой отрасли.The invention relates to the field of drilling equipment, and in particular to a tool for drilling wells in the oil and gas industry.
Известно буровое долото с промывочным узлом [1], принятое за аналог, содержащее насадку из износостойкого материала, закрепленную в отверстии гнезда на корпусе лапы с направлением исходящей из нее струи промывочной жидкости в свободное пространство поверхности забоя между соседними шарошками. Гнездо под насадку соединено каналом с внутренней полостью долота, откуда вначале во внутреннюю полость насадки с профилем, формирующем форму струи, а затем через затрубное пространство, заполненное промывочной жидкостью, поток попадает на поверхность забоя, барбатирует шлам разрушенной породы, отрывает его от забоя и уносит по затрубному пространству на верх скважины для очистки и новой подачи насосами на забой.Known drill bit with a flushing unit [1], adopted for an analogue containing a nozzle made of wear-resistant material, fixed in the hole of the socket on the body of the paw with the direction of the jet of flushing fluid coming from it into the free space of the face between adjacent cones. The nest under the nozzle is connected by a channel to the internal cavity of the bit, from where it first flows into the internal cavity of the nozzle with a profile that forms a jet, and then through the annular space filled with flushing fluid, the flow enters the surface of the face, barbates the sludge of the destroyed rock, detaches it from the face and carries it away through the annulus to the top of the well for cleaning and new pumping to the bottom.
На стенке гнезда под насадку выполнен кольцевой паз прямоугольной формы для установки эластичного уплотнительного кольца, с внутренним диаметром, меньшим наружного диаметра насадки и наружным диаметром, равным или несколько большим, чем наружный диаметр паза в гнезде прямоугольного сечения. За счет эластичных свойств кольцо охватывает насадку при ее проталкивании сквозь установленное в пазу уплотнительное кольцо. Чтобы удержать насадку от выпадения при высоком давлении промывочной жидкости, перед выходом из гнезда в его стенке выполнен кольцевой полупаз полукруглого сечения и ответный ему полупаз полукруглого сечения на наружной поверхности тела насадки.An annular groove of a rectangular shape is made on the wall of the nest for the nozzle to install an elastic sealing ring with an inner diameter smaller than the outer diameter of the nozzle and an outer diameter equal to or slightly larger than the outer diameter of the groove in the nest of rectangular cross section. Due to the elastic properties, the ring covers the nozzle when it is pushed through the sealing ring installed in the groove. In order to keep the nozzle from falling out at high pressure of the flushing fluid, an annular half-groove of semicircular section and a corresponding half-groove of semicircular section on the outer surface of the nozzle body are made in its wall before exiting the nest.
При установке насадки происходит совмещение двух полупространств на стенке гнезда и на поверхности насадки, при этом образуется торовидная кольцевая поверхность. В теле прилива под насадку на теле лапы сверлится круглое отверстие, ось которого совпадает с кольцевой осью получившегося торовидного кольцевого пространства. Через отверстие в приливе в торовидное пространство вводится стержень в виде гвоздя из мягкого материала, который является стопором от вылета насадки из гнезда во время бурения. Насадка может выпасть из гнезда во время бурения только срезав половину профиля по всей длине гвоздя, введенного в торовидное пространство. При необходимости замены диаметра выходного сечения насадки по условиям бурения, гвоздь вынимается за шляпку.When installing the nozzle, two half-spaces are combined on the wall of the nest and on the surface of the nozzle, and a toroidal annular surface is formed. In the body of the tide, a round hole is drilled under the nozzle on the body of the paw, the axis of which coincides with the ring axis of the resulting toroidal annular space. Through a hole in the tide, a rod in the form of a nail made of soft material is introduced into the toroidal space, which is a stopper from the nozzle leaving the socket during drilling. The nozzle can fall out of the nest during drilling only by cutting off half of the profile along the entire length of the nail inserted into the toroidal space. If it is necessary to replace the diameter of the outlet section of the nozzle according to the drilling conditions, the nail is pulled out of the head.
После замены размера по диаметру, новая насадка вставляется на место вынутой, гвоздь распрямляется и забивается вокруг насадки снова. Эластичное резиновое кольцо может меняться при необходимости.After replacing the size by diameter, a new nozzle is inserted into the removed position, the nail is straightened and hammered around the nozzle again. The elastic rubber ring can be changed if necessary.
Этот вариант бурового долота с насадкой для промывочного сопла достаточно широко используется отечественными и зарубежными долотными фирмами для производства шарошечных долот. Однако в алмазных стальных долотах PDC и матричных такая схема крепления и уплотнения промывочных насадок практически не применяется. Это связано и с конструктивными, и с технологическими неудобствами, поскольку в долоте многочисленные промывочные отверстия с твердосплавными насадками чаще всего располагаются на выпуклых поверхностях корпуса с заглублением между лопастями, с разными расстояниями и наклонами каналов относительно оси долота. Такое расположение промывочных узлов в долотах PDC затрудняет замену насадок в полевых условиях. Это обстоятельство заставило изыскивать другие, более удобные варианты.This version of a drill bit with a nozzle for a flushing nozzle is widely used by domestic and foreign bit companies for the production of roller cone bits. However, in diamond PDC and matrix steel bits, such a fastening and sealing pattern for flushing nozzles is practically not used. This is due to both structural and technological inconveniences, since in the bit numerous flushing holes with carbide nozzles are most often located on convex surfaces of the body with a deepening between the blades, with different distances and inclinations of the channels relative to the axis of the bit. This arrangement of flushing units in PDC bits makes it difficult to replace nozzles in the field. This circumstance made us look for other, more convenient options.
Известно другое буровое долото с промывочным узлом [2], также принятое за аналог, в котором в качестве стопорного устройства используется стальное пружинное разжимное кольцо, устанавливаемое в кольцевую проточку на стенке отверстия-гнезда под насадку, часть торцевой поверхности кольца входит в паз-проточку, а часть выступает внутрь диаметра гнезда и препятствует вылету насадки во время бурения. Существуют два варианта установки стопорного разжимного кольца. Первый вариант - стопорное кольцо устанавливается в паз-проточку гнезда ниже цельной насадки за ее торцем. Второй вариант - стопорное кольцо при монтаже устанавливается в проточку на самой насадке, сжимается с помощью «усиков» специальными плоскогубцами с выступами под отверстия усиков. Насадка вместе со сжатым кольцом вставляется в гнездо в лапе и стопорное кольцо освобождается от сжатия, когда оно совпадает с шириной паза под кольцо на стенке гнезда под насадку. Смена размера отверстия насадок, необходимая перед бурением по гидравлическим расчетам, производится в обратном порядке - вначале сжимается стопорное кольцо, а потом насадка выталкивается из гнезда. Схема установки уплотнительного эластичного кольца такая же, как и в предыдущем аналоге. В случае необходимости это кольцо может меняться вместе с насадкой.Another drill bit with a flushing unit [2] is also known, which is also taken as an analogue, in which a steel spring expansion ring is used as a locking device, installed in an annular groove on the wall of the socket hole under the nozzle, part of the end surface of the ring enters the groove groove, and part protrudes inside the diameter of the nest and prevents the nozzle from flying out during drilling. There are two options for installing the snap ring. The first option - the snap ring is installed in the groove of the slot below the solid nozzle at its end. The second option - the snap ring during installation is installed in the groove on the nozzle itself, is compressed with the help of "antennae" with special pliers with protrusions under the antennae holes. The nozzle, together with the compressed ring, is inserted into the socket in the paw and the retaining ring is released from compression when it coincides with the width of the groove for the ring on the wall of the socket for the nozzle. Changing the size of the nozzle hole, necessary before drilling according to hydraulic calculations, is carried out in the reverse order - the retainer ring is first compressed, and then the nozzle is pushed out of the socket. The installation scheme of the sealing elastic ring is the same as in the previous analogue. If necessary, this ring can be changed with the nozzle.
Недостатки обоих вариантов с разжимным кольцом следующие. Технологически сложно выполнить закалку колец - недокаленные не возвращаются в исходное положение после сжатия, перекаленные могут быть слишком хрупкими и ломаются при смене насадки. Поэтому замена насадок в полевых условиях, особенно зимних, особенно затруднительна. Кроме того, в бурении при высоких давлениях на стояке насадки воздействуют на стандартные тонкие стопорные кольца, изгибают их по толщине, разгибают их по диаметру и постепенно выдавливают насадки на забой вместе со стопорными кольцами.The disadvantages of both expansion ring options are as follows. It is technologically difficult to harden the rings - under-tempered ones do not return to their original position after compression, the overheated ones can be too fragile and break when changing the nozzle. Therefore, the replacement of nozzles in the field, especially in winter, is especially difficult. In addition, when drilling at high pressures on the riser, the nozzles act on standard thin retaining rings, bend them in thickness, unbend them in diameter and gradually push the nozzles into the face along with the retainer rings.
Известно другое буровое долото с промывочным узлом [3], принятое за прототип. В этом долоте используются цельные твердосплавные насадки, закрепляемые в гнездах на корпусе с помощью резьбы на их боковой поверхности. На торце насадки предусмотрен паз под ключ, а в верхней части гнезда - проточка для установки эластичного уплотнительного кольца.Known for another drill bit with a flushing unit [3], adopted as a prototype. This bit uses solid carbide nozzles, fixed in sockets on the body using threads on their side surface. A turn-key groove is provided at the end of the nozzle, and a groove for installing an elastic o-ring in the upper part of the socket.
Достоинство этого варианта в том, что смена насадок при необходимости происходит просто - насадка вывинчивается из гнезда обычным торцовым ключом, а новая, с другим диаметром выходного отверстия, этим же ключом заворачивается на место. К недостаткам относится трудность изготовления насадки, особенно выполнение мелкой самотормозящей резьбы по твердому сплаву. Из-за сильных вибраций бурильной колонны нередки случаи произвольного выкручивания насадок и попадания их на забой, приводящие к аварии. Встречаются случаи разгерметизации и размыва стенок каналов в зоне установки промывочных насадок из-за недостаточно плотного прижима эластичных уплотнительных колец к торцу гнезда под насадку и наличия зазора по резьбе.The advantage of this option is that changing nozzles if necessary is simple - the nozzle is unscrewed from the socket with an ordinary socket wrench, and a new one, with a different outlet diameter, is screwed into place with the same key. The disadvantages include the difficulty in manufacturing the nozzle, especially the performance of small self-braking carbide threads. Due to the strong vibrations of the drill string, there are frequent cases of arbitrary twisting of nozzles and getting them to the bottom, leading to an accident. There are cases of depressurization and erosion of the walls of the channels in the installation area of the washing nozzles due to the insufficiently tight pressing of the elastic sealing rings to the end of the socket under the nozzle and the presence of a thread clearance.
Целью данного изобретения является создание надежного варианта бурового долота с насадками для промывочных узлов, простого технологически и позволяющего легко сменять насадки с различными диаметрами выходных отверстий.The aim of the present invention is to provide a reliable version of the drill bit with nozzles for flushing units, simple technologically and easily changing nozzles with different diameters of the outlet openings.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности и долговечности бурового долота со сменными промывочными узлами. Этот результат достигается тем, что промывочный узел для бурового долота включает каналы для подвода к забою промывочной жидкости, гнезда на выходе из каналов для размещения износостойких насадок с герметизирующими и стопорными элементами, в котором стопорный элемент выполнен в виде штифта, один конец которого имеет резьбу и завинчен в ответное отверстие в корпусе в зоне стенки гнезда под торцевым уступом насадки, запирая ее; другой конец штифта выступает из отверстия на длину порядка l=(3÷5)d диаметра штифта и загнут до поверхности упорного паза на поверхности корпуса на угол порядка α>25°.The technical result of the present invention is to increase the reliability and durability of the drill bit with interchangeable flushing units. This result is achieved in that the flushing unit for the drill bit includes channels for supplying flushing fluid to the bottom, nests at the outlet of the channels for accommodating wear-resistant nozzles with sealing and locking elements, in which the locking element is made in the form of a pin, one end of which has a thread and screwed into the counter hole in the housing in the area of the wall of the socket under the end ledge of the nozzle, locking it; the other end of the pin protrudes from the hole to a length of the order l = (3 ÷ 5) d of the diameter of the pin and is bent to the surface of the stop groove on the surface of the housing by an angle of the order of α> 25 °.
Такой угол гарантирует невозможность отворота штифта при ударах и вибрациях во время работы долота. В то же время, запирающая часть стального штифта, работающая на срез, гарантирует стойкость стопорного узла. При необходимости смены насадки, головка штифта отгибается оправкой до выпрямления относительно оси отверстия под штифт и штифт выворачивается из отверстия, освобождая сменяемую насадку. После смены штифт снова заворачивается в отверстие и загибается до стенки упорного паза, где находится под защитой от истирания соседней поверхностью корпуса.Such an angle ensures that the pin cannot be turned away during impacts and vibrations during operation of the bit. At the same time, the locking part of the steel pin, working on the cut, guarantees the stability of the locking unit. If it is necessary to change the nozzle, the head of the pin is bent by the mandrel until it is straightened relative to the axis of the hole for the pin and the pin is turned out of the hole, releasing the replaceable nozzle. After the change, the pin is again screwed into the hole and bent to the wall of the thrust groove, where it is protected against abrasion by the adjacent surface of the housing.
Такая конструкция обеспечивает полную гарантию фиксации насадки в промывочном узле в течение всего времени работы долота, надежность и легкость замены насадок в бурении.This design provides a full guarantee of fixation of the nozzle in the flushing unit during the entire life of the bit, reliability and ease of replacement of nozzles in drilling.
Перечень фигур чертежейList of drawings
На фигуре 1 представлен вид бурового долота PDC с промывочными узлами.Figure 1 is a view of a PDC drill bit with flushing units.
На фигуре 2 представлено сечение А-А по оси промывочного узла.The figure 2 presents a section aa along the axis of the washing unit.
На фигуре 3 представлен контур вида Б.The figure 3 presents the outline of the view B.
На фигуре 4 представлен контур вида В.The figure 4 presents the outline of a view B.
На фигуре 5 представлен контур вида Б1.The figure 5 presents the outline of the view B 1 .
На фигуре 6 представлен контур вида Г.The figure 6 presents the outline of the view G.
На фигуре 1 позициями обозначены; 1 - корпус долота PDC, 2 - лопасть, 3 - породоразрушающие зубья, 4 - промывочные узлы на корпусе 1.In the figure 1, the positions indicated; 1 - PDC bit body, 2 - blade, 3 - rock cutting teeth, 4 - flushing units on
На фигуре 2 позициями обозначены: 1 - корпус долота; 5 - подводной канал для промывочной жидкости из внутренней полости долота к промывочному гнезду 6; 7 - кольцевой паз для эластичного уплотнительного кольца 8 на боковой стенке гнезда 6; 9 - износостойкая насадка; 10 - стопорный штифт.In the figure, 2 positions denote: 1 - the body of the bit; 5 - an underwater channel for flushing fluid from the internal cavity of the bit to the flushing socket 6; 7 - an annular groove for an elastic sealing ring 8 on the side wall of the socket 6; 9 - wear-resistant nozzle; 10 - a locking pin.
На фигуре 3 позициями обозначены: 1 - корпус, 9 - насадка, 10 - завернутый стопорный штифт с выступающей частью длиной l≥3d с резьбой на конце (прямой), 11 - бобышка-ступенька на поверхности корпуса, 12 - резьбовое отверстие в корпусе диаметром d, 13 - граничный паз для загиба стопорного штифта.In the figure, 3 positions denote: 1 - the housing, 9 - the nozzle, 10 - a wrapped locking pin with a protruding part of length l≥3d with thread on the end (straight), 11 - boss-step on the surface of the housing, 12 - threaded hole in the housing with a diameter d, 13 - boundary groove for the bend of the locking pin.
На фигуре 4 позициями обозначены: 1 - корпус, 9 - насадка, 10 - штифт, 11 - бобышка.In the figure, 4 positions denote: 1 - body, 9 - nozzle, 10 - pin, 11 - boss.
На фигуре 5 позициями обозначены: 1 - корпус, 9 - насадка, 11 - бобышка, 13 - граничный паз для загиба стопорного штифта, 14 - стопорный штифт в загнутом положении.In the figure, 5 positions denote: 1 - body, 9 - nozzle, 11 - boss, 13 - boundary groove for bending the locking pin, 14 - locking pin in the bent position.
На фигуре 6 позициями обозначены: 1 - корпус, 9 - насадка, 11 - бобышка, 14 - стопорный штифт в рабочем загнутом положении.In the figure, 6 positions denote: 1 - body, 9 - nozzle, 11 - boss, 14 - locking pin in the working bent position.
Сверление отверстия под стопорный штифт и фрезерование граничного паза для загиба стопорного штифта может осуществляться без наличия бобышки непосредственно на корпусе при наличии соответствующего понижения его профиля перед насадкой (на чертеже не показано).Drilling a hole for the locking pin and milling the boundary groove for bending the locking pin can be carried out without the boss directly on the housing if there is a corresponding decrease in its profile in front of the nozzle (not shown in the drawing).
Монтаж промывочного узла осуществляется следующим образом. В собранном долоте или на секциях в паз на стенках гнезда под насадки устанавливаются уплотнительные кольца, устанавливаются насадки, вставляются и завинчиваются стопорные штифты, выступающие концы штифтов загибаются до поверхности граничного паза. В случае замены насадок выступающие концы штифтов разгибаются до положения, позволяющего вывернуть штифты и извлечь насадку. После их замены монтаж промывочного узла осуществляется в вышеуказанном порядке.The installation of the washing unit is as follows. In the assembled chisel or in sections, sealing rings are installed in the groove on the walls of the socket under the nozzles, nozzles are installed, locking pins are inserted and screwed, the protruding ends of the pins are bent to the surface of the boundary groove. When replacing the nozzles, the protruding ends of the pins are bent to a position allowing the pins to be turned out and the nozzle to be removed. After their replacement, the installation of the washing unit is carried out in the above order.
Результаты промысловых испытаний образцов предлагаемых буровых долот подтверждают их преимущество по стойкости и упрощенной замене насадок в полевых условиях.The results of field tests of samples of the proposed drill bits confirm their advantage in durability and simplified replacement of nozzles in the field.
Источники информацииInformation sources
1. Патент США №3084751 С1, 175-340, «Насадка бурового долота» (аналог).1. US patent No. 3084751 C1, 175-340, "the drill bit" (analog).
2. Композит-каталог фирмы «Варел» (США), 1995, стр.14 (аналог).2. Composite catalog of the company "Varel" (USA), 1995, p. 14 (analogue).
3. Каталог ОАО «Волгабурмаш» (РФ), 2003, стр.34 (прототип).3. Catalog of OJSC Volgaburmash (RF), 2003, p. 34 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012101167/03A RU2494218C2 (en) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Flushing unit for drilling bit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012101167/03A RU2494218C2 (en) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Flushing unit for drilling bit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012101167A RU2012101167A (en) | 2013-07-20 |
| RU2494218C2 true RU2494218C2 (en) | 2013-09-27 |
Family
ID=48791666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012101167/03A RU2494218C2 (en) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Flushing unit for drilling bit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2494218C2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU163133A1 (en) * | ||||
| US3084751A (en) * | 1960-04-29 | 1963-04-09 | Dresser Ind | Drill bit nozzle |
| US3220754A (en) * | 1963-08-26 | 1965-11-30 | Christensen Diamond Prod Co | Replaceable drill bit nozzles |
| SU973780A1 (en) * | 1977-06-22 | 1982-11-15 | За витель | Flushing unit of drill bit |
| SU1652499A1 (en) * | 1988-04-07 | 1991-05-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Экономики Минерального Сырья И Геологоразведочных Работ | Drilling bit flushing device |
| RU2351736C1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-10 | Николай Митрофанович Панин | Washing unit of drilling bit |
-
2012
- 2012-01-11 RU RU2012101167/03A patent/RU2494218C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU163133A1 (en) * | ||||
| US3084751A (en) * | 1960-04-29 | 1963-04-09 | Dresser Ind | Drill bit nozzle |
| US3220754A (en) * | 1963-08-26 | 1965-11-30 | Christensen Diamond Prod Co | Replaceable drill bit nozzles |
| SU973780A1 (en) * | 1977-06-22 | 1982-11-15 | За витель | Flushing unit of drill bit |
| SU1652499A1 (en) * | 1988-04-07 | 1991-05-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Экономики Минерального Сырья И Геологоразведочных Работ | Drilling bit flushing device |
| RU2351736C1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-10 | Николай Митрофанович Панин | Washing unit of drilling bit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012101167A (en) | 2013-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2509199C2 (en) | Drill bit with washing units | |
| US11066886B2 (en) | Setting tools and assemblies for setting a downhole isolation device such as a frac plug | |
| CN108337898B (en) | Downhole tool and method of use | |
| US6929076B2 (en) | Bore hole underreamer having extendible cutting arms | |
| US10584561B2 (en) | Dirty fluid pressure regulator and control valve | |
| US5141063A (en) | Restriction enhancement drill | |
| US7708066B2 (en) | Full bore valve for downhole use | |
| CN106103880B (en) | Digging tool | |
| US7665550B2 (en) | Underreamer and method of use | |
| RU2351736C1 (en) | Washing unit of drilling bit | |
| RU138675U1 (en) | DRILL BIT | |
| CA2641204A1 (en) | Earth boring bit | |
| CN105593456A (en) | Drill string component | |
| RU2425944C1 (en) | Extension-type reamer bit | |
| RU2494218C2 (en) | Flushing unit for drilling bit | |
| EP3667013B1 (en) | Float shoe having concrete filled, eccentric nose with jets | |
| RU2489564C1 (en) | Drilling bit with washing unit | |
| RU2530960C2 (en) | Pdc drill bit with flushing units | |
| RU2109126C1 (en) | Drill bit | |
| RU83533U1 (en) | WELL EXPANDER | |
| CN210289659U (en) | Drillable packer and setting tool | |
| US11220868B2 (en) | Split threads for fixing accessories to a body | |
| RU64255U1 (en) | WELL EXPANDER | |
| RU63840U1 (en) | WELL EXPANDER | |
| US20050199427A1 (en) | Drilling on gauge sub |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160930 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200112 |