RU2530956C1 - Drilling diamond bit - Google Patents

Drilling diamond bit Download PDF

Info

Publication number
RU2530956C1
RU2530956C1 RU2013109787/03A RU2013109787A RU2530956C1 RU 2530956 C1 RU2530956 C1 RU 2530956C1 RU 2013109787/03 A RU2013109787/03 A RU 2013109787/03A RU 2013109787 A RU2013109787 A RU 2013109787A RU 2530956 C1 RU2530956 C1 RU 2530956C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzles
nipple
holes
housing
washing
Prior art date
Application number
RU2013109787/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013109787A (en
Inventor
Родион Михайлович Богомолов
Сергей Михайлович Крылов
Алексей Михайлович Гринев
Константин Сергеевич Серых
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш")
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 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") filed Critical Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш")
Priority to RU2013109787/03A priority Critical patent/RU2530956C1/en
Publication of RU2013109787A publication Critical patent/RU2013109787A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2530956C1 publication Critical patent/RU2530956C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: drilling diamond bit comprises a housing, the blades extending over it, equipped with rock cutting and protective cutters PDC, the washing carbide nozzles in slots on the housing, the central cavity in the nipple of the housing, the channel system supplying washing liquid to the washing carbide nozzles. In the central cavity of the nipple the device is mounted to protect the flushing nozzles from clogging, made in the form of a cylinder or other body of revolution, open at one end and closed at the other, with an outer annular shoulder from the open end for mounting and fixing on the step of the nipple cavity, a plurality of holes of round or other shapes is made in the wall of the device for passage of washing liquid. Area of the central hole in the nipple (SNIP), the area of the maximum cross-section of the device (SDEV), the total area of the holes in the wall of the device (SSIDE) and the total area of the jets of washing nozzles (SNOZ) are related by inequation SNIP> SDEV> SSIDE > SNOZ.
EFFECT: improving the reliability and efficiency of the diamond bit operation, protection against clogging of washing carbide nozzles.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым алмазным долотам, применяемых для бурения глубоких скважин.The invention relates to the field of rock cutting tools, namely to drilling diamond bits used for drilling deep wells.

Известно буровое долото [1], принятое за аналог. Для защиты полостей опор шарошек от попадания при бурении крупных частиц шлама, во внутренней полости хвостовика корпуса долота предусмотрены цилиндрические трубки, вставленные одним концом в гнезда. Другой конец трубки закрыт. На выступающей части трубки, закрепленной в гнезде под углом к оси внутренней полости, выполнены множество отверстий для прохода в полость опоры части продувочного агента. Положительным качеством аналога является то, что крупные частицы, способные по мере их накопления засорить и закупорить продувочное отверстие, отсекаются при прохождении продувочного агента наружной поверхностью выступающей трубки и габаритами отверстий, меньшими размеров крупных частиц. Отрицательные качества аналога состоят в том, что невозможно его применение в долотах с промывкой забоя.Known drill bit [1], taken as an analog. To protect the cavities of the cones of the cones against ingress of large particles of sludge when drilling, cylindrical tubes inserted at one end into the nests are provided in the inner cavity of the shank of the bit body. The other end of the tube is closed. On the protruding part of the tube, fixed in the socket at an angle to the axis of the internal cavity, there are many holes for passage of the purge agent part into the support cavity. A positive quality of the analogue is that large particles, capable of clogging and clogging the purge hole as they accumulate, are cut off when the purge agent passes through the outer surface of the protruding tube and the hole dimensions are smaller than the size of the large particles. The negative qualities of the analogue are that it is impossible to use it in bits with washing the face.

Известно другое буровое долото [2], также принятое за аналог. Во внутренней полости его хвостовика помещен эластичный отражатель в виде конуса, перекрывающий всю площадь этой полости с боковыми отверстиями-клапанами по бокам для дальнейшего прохода продувочного агента без крупных частиц в полость опоры. В конце конической воронки расположен пружинный клапан, открывающийся во время бурения давлением продувочного агента и закрывающийся при остановке компрессоров.Another drill bit is known [2], also taken as an analogue. An elastic cone-shaped reflector is placed in the inner cavity of its shank, covering the entire area of this cavity with lateral valve openings on the sides for further passage of the purge agent without large particles into the support cavity. At the end of the conical funnel there is a spring valve that opens during drilling by the pressure of the purge agent and closes when the compressors stop.

Положительным качеством этого аналога также является возможность задержки крупных частиц шлама и предотвращения их попадания в полость опоры. Недостатком является невозможность применения в долотах с промывкой забоя.A positive quality of this analogue is also the ability to delay large particles of sludge and prevent them from falling into the cavity of the support. The disadvantage is the inability to use in bits with flushing face.

Известно другое буровое долото шарошечного типа [3], также принятое за аналог. Во внутренней полости хвостовика на уступе расположены верхняя гофрированная камера в виде трубки и раструба со стопорным разжимным кольцом и канавкой и подвижная нижняя камера на поверхности трубки верхней камеры с разрезными эластичными лепестками - отбойниками шлама, которая поднимается и перекрывает отверстия перфорированной камеры в случае, если давление в стояке падает или прекращается.Another cone-type drill bit is known [3], also taken as an analogue. In the inner cavity of the shank on the ledge, there is an upper corrugated chamber in the form of a tube and a bell with a snap expansion ring and a groove and a movable lower chamber on the surface of the upper chamber tube with split elastic petals - sludge chippers, which rises and overlaps the holes of the perforated chamber in case of pressure in the riser falls or stops.

Известно другое буровое долото [4], принятое за прототип. Это алмазное долото с резцами PDC, установленными на поверхности выступающих над корпусом лопастей и боковых поверхностях корпуса для защиты от потери долотом диаметра во время бурения. В нишах между лопастями установлено несколько сменных твердосплавных промывочных насадок. Чем больше их количество в долоте, тем лучше омывается забой и поверхности корпуса и лопастей долота, тем меньше вероятность засаливания резцов, ведущая к снижению механической скорости бурения и проходки на долото.Known for another drill bit [4], adopted as a prototype. This is a diamond bit with PDC cutters mounted on the surface of the blades protruding above the body and the side surfaces of the body to protect against loss of diameter by the bit during drilling. In the niches between the blades, several replaceable carbide wash nozzles are installed. The larger their number in the bit, the better the face and surface of the body and the blade blades are washed, the less chance of pickling of the cutters, leading to a decrease in the mechanical speed of drilling and penetration to the bit.

Увеличение количества насадок с уменьшенным диаметром позволяет при постоянном расходе промывочной жидкости увеличить количество зон перекрытия и улучшить очистку забоя. Это положительное свойство прототипа.An increase in the number of nozzles with a reduced diameter allows for a constant flow rate of flushing fluid to increase the number of overlap zones and improve the cleaning of the bottom. This is a positive property of the prototype.

Но уменьшение выходных диаметров промывочных насадок нередко приводит к полному и плотному засорению одной или более из них обрывками резиновых покрытий подпятников турбобуров, оболочки статора объемного двигателя, или крупными частицами шлама. При таком засорении промывка из одного или нескольких сопел прекращается, что ведет к ухудшению промывки забоя, засаливанию и прекращению работы части резцов и, в итоге, падает механическая скорость бурения и проходка на долото.But reducing the output diameters of the flushing nozzles often leads to a complete and dense clogging of one or more of them with scraps of rubber coatings of the turbodrills, the stator shell of the volumetric engine, or large particles of sludge. With such a blockage, flushing from one or more nozzles stops, which leads to a deterioration in flushing of the face, greasing and termination of part of the cutters and, as a result, the mechanical drilling speed and penetration to the bit decrease.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности и эффективности работы алмазного долота.The technical result of the present invention is to increase the reliability and efficiency of the diamond bit.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровом алмазном долоте, содержащем корпус, выступающие над ним лопасти, оснащенные породоразрушающими и защитными резцами PDC, промывочные твердосплавные насадки в гнездах на корпусе, центральную полость в ниппеле корпуса, систему каналов, подводящих промывочную жидкость к твердосплавным промывочным насадкам, в котором в центральную полость ниппеля установлено устройство для защиты твердосплавных промывочных насадок от засорения, выполненное в виде цилиндра или иного тела вращения, открытого с одного торца и закрытого с другого, с наружным кольцевым буртом со стороны открытого торца для установки и закрепления на ступеньке полости ниппеля, в стенке устройства выполнено множество отверстий круглой или иной формы для прохода промывочной жидкости, при этом площадь центрального отверстия в ниппеле (SНИП), площадь максимального поперечного сечения устройства (SУСТ), суммарная площадь отверстий в стенке устройства (SБОК) и суммарная площадь сопел промывочных насадок (SНАС) связаны неравенством (SНИП>SУСТ>SБОК>SНАС), диаметр отверстий в стенке устройства круглой формы d или наибольшая ширина таких отверстий иной формы b должны быть меньше минимального диаметра насадок в пределах d (или b)=(0,4÷0,7)dНАСmin; корпус устройства выполняется, например, из легированных чугунов или другого износостойкого материала с покрытием карбидами металлов; оси отверстий в стенке устройства наклонены под острым углом α в сторону его закрытого торца с целью уменьшения гидравлических потерь и размыва стенки центральной полости ниппеля струями промывочной жидкости.The indicated technical result is achieved in that in a diamond drill bit containing a housing, blades protruding above it, equipped with PDC rock cutting and protective cutters, carbide flushing nozzles in the housings on the housing, a central cavity in the housing nipple, a system of channels leading the flushing fluid to the carbide flushing nozzles, in which a device for protecting carbide washing nozzles from clogging, made in the form of a cylinder or other body, is rotated in the central cavity of the nipple open from one end and closed from the other, with an outer annular shoulder on the side of the open end for installation and fastening on the step of the nipple cavity, a lot of holes of a round or other shape are made in the wall of the device for the passage of flushing fluid, while the area of the central hole in the nipple (S NPC ), the maximum cross-sectional area of the device (S SET ), the total area of the holes in the wall of the device (S SIDE ) and the total area of the nozzles of the washing nozzles (S US ) are related by the inequality (S NPC > S SET > S SIDE > S US ), the diameter of the holes in the wall of the device of round shape d or the largest width of such holes of a different shape b must be less than the minimum diameter of the nozzles in the range d (or b) = (0.4 ÷ 0.7) d HACmin ; the device case is, for example, made of alloy cast irons or other wear-resistant material coated with metal carbides; the axis of the holes in the wall of the device is inclined at an acute angle α to the side of its closed end in order to reduce hydraulic losses and erosion of the wall of the central cavity of the nipple by jets of washing liquid.

Закрепление устройства на ступеньке полости ниппеля может производиться любым известным способом, например как показано в третьем аналоге, с помощью стопорной гайки (на нашей схеме не показано). Крепление должно обеспечивать возможность замены или повторного применения устройства в другом долоте.The device can be fixed on the step of the nipple cavity by any known method, for example, as shown in the third analogue, using a lock nut (not shown in our diagram). The fastening should provide the ability to replace or reuse the device in another bit.

Перечень и описание фигур чертежейList and description of drawings

На фиг.1 представлен общий вид алмазного долота PDC со стальным корпусом.Figure 1 presents a General view of the diamond bit PDC with a steel body.

На фиг.2 представлено продольное сечение фиг.1 с твердосплавными промывочными насадками и предлагаемым устройством для защиты твердосплавных промывочных насадок от засорения.Figure 2 presents a longitudinal section of figure 1 with carbide rinsing nozzles and the proposed device for protecting carbide rinsing nozzles from clogging.

На фиг.3 представлен вариант предлагаемого устройства. На фиг.4 представлен другой вариант предлагаемого устройства. На фиг.1 позициями обозначены: 1 - корпус долота, 3 - промывочные твердосплавные насадки, 4 - присоединительная резьба, 5 - резцы PDC породоразрушающие, 6 - зубки PDC для защиты диаметра, 7 - пазы для ключа заворота долота.Figure 3 presents a variant of the proposed device. Figure 4 presents another variant of the proposed device. In figure 1, the positions denote: 1 - the body of the bit, 3 - flushing carbide nozzles, 4 - connecting thread, 5 - PDC cutters rock-cutting, 6 - PDC teeth to protect the diameter, 7 - grooves for the key wrench bit.

На фиг.2 позициями обозначены: 1, 3-7 - те же детали, что и на фиг.2, 2 - внутренняя полость ниппеля долота, 8 - предлагаемое устройство, 9 - наружный кольцевой бурт, 10 - ступенька в полости ниппеля для установки устройства.In figure 2, the positions indicated: 1, 3-7 - the same details as in figure 2, 2 - the internal cavity of the bit nipple, 8 - the proposed device, 9 - the outer annular shoulder, 10 - a step in the cavity of the nipple for installation devices.

На фиг.3 и 4 позициями обозначены: 8-9 - те же детали, что и на фиг.1; 11 - отверстия в стенке устройства для выхода промывочной жидкости во внутреннюю полость 2 и к насадкам 3; 12 - толщина стенки устройства, выбираемая в зависимости от материала и давления на стояке скважины; острым углом α обозначено направление выхода струй из отверстий в стенке устройства, d - диаметр этих отверстий, b - ширина отверстий иной формы, кроме круглой, являющаяся основным размерным препятствием от проникновения засоряющих частиц.In figure 3 and 4, the positions indicated: 8-9 - the same details as in figure 1; 11 - holes in the wall of the device for the outlet of the washing liquid into the internal cavity 2 and to the nozzles 3; 12 - wall thickness of the device, selected depending on the material and pressure on the riser; acute angle α denotes the direction of exit of the jets from the holes in the device wall, d is the diameter of these holes, b is the width of the holes of a different shape, except round, which is the main dimensional obstacle from the penetration of clogging particles.

Корпус фильтра может устанавливаться в долото на заводе-изготовителе или непосредственно перед спуском долота в скважину. При необходимости, во время принудительного подъема долота и осмотра, корпус фильтра может меняться на новый, например, с более мелкими отверстиями. После стопорного закрепления устройства, о варианте которого сказано выше, долото спускается на забой. Размеры и форма отверстий в фильтре позволяют надежно удерживать в значительном объеме внутренней полости устройства любые обрывки резиновых покрытий привода или крупные частицы шлама, не допуская их попадания в промывочные насадки, а значит избежать снижения показателей бурения долотом.The filter housing can be installed in the bit at the factory or just before the bit is lowered into the well. If necessary, during the forced lifting of the bit and inspection, the filter housing can be replaced with a new one, for example, with smaller holes. After locking the device, the version of which is mentioned above, the bit is lowered to the bottom. The size and shape of the holes in the filter allow you to reliably hold in a significant amount of the internal cavity of the device any scraps of rubber coatings of the drive or large particles of sludge, preventing them from falling into the flushing nozzles, and therefore avoid a decrease in drilling performance with a bit.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США №6405811 от 18.06.2002 г. кл. E21B 10/24 (аналог).1. US patent No. 6405811 of 06/18/2002, class. E21B 10/24 (analog).

2. Авторское свидетельство №1603877 от 27.05.2000 г. кл. E21B 10/24 (аналог).2. Copyright certificate No. 1603877 dated 05/27/2000, class. E21B 10/24 (analog).

3. Патент США №3401758 от 17.09.1968 г. кл. 175-318 (аналог).3. US patent No. 3401758 of 09.17.1968, class. 175-318 (analogue).

4. Композит-каталог ОАО «Волгабурмаш» за 2012 г., стр.36 (прототип).4. Composite catalog of Volgaburmash OJSC for 2012, p. 36 (prototype).

Claims (4)

1. Буровое алмазное долото, содержащее корпус, выступающие над ним лопасти, оснащенные породоразрушающими и защитными резцами PDC, промывочные твердосплавные насадки в гнездах на корпусе, центральную полость в ниппеле корпуса, систему каналов, подводящих промывочную жидкость к твердосплавным промывочным насадкам, отличающееся тем, что в центральную полость ниппеля установлено устройство для защиты промывочных насадок от засорения, выполненное в виде цилиндра или иного тела вращения, открытого с одного торца и закрытого с другого, с наружным кольцевым буртом со стороны открытого торца для установки и закрепления на ступеньке полости ниппеля, в стенке устройства выполнено множество отверстий круглой или иной формы для прохода промывочной жидкости, при этом площадь центрального отверстия в ниппеле (SНИП), площадь максимального поперечного сечения устройства (SУСТ), суммарная площадь отверстий в стенке устройства (SБОК) и суммарная площадь сопел промывочных насадок (SНАС) связаны неравенством SНИП>SУСТ>SБОК>SНАС.1. A diamond drill bit containing a housing, blades protruding above it, equipped with PDC rock cutting and protective cutters, carbide rinsing nozzles in the housings, a central cavity in the housing nipple, a system of channels leading the rinsing fluid to the carbide rinsing nozzles, characterized in that a device for protecting the flushing nozzles from clogging is installed in the central cavity of the nipple, made in the form of a cylinder or other body of revolution, open from one end and closed from the other, from the outside a circular annular collar from the side of the open end for installation and fixing on the step of the nipple cavity, in the device wall there are many holes of a round or other shape for the passage of flushing fluid, while the area of the central hole in the nipple (S NPC ), the maximum cross-sectional area of the device (S TSI ), the total area of the holes in the wall of the device (S SIDE ) and the total area of the nozzles of the washing nozzles (S US ) are related by the inequality S NPC > S USE > S SIDE > S US . 2. Буровое алмазное долото по п.1, отличающееся тем, что диаметр отверстий круглой формы (d) или наибольшая ширина отверстий иной формы (b) должны быть меньше минимального диаметра насадок в пределах d (или b)=(0,4÷0,7)dНАС min.2. Diamond drill bit according to claim 1, characterized in that the diameter of the round holes (d) or the largest width of the holes of another shape (b) must be less than the minimum diameter of the nozzles within d (or b) = (0.4 ÷ 0 , 7) d US min . 3. Буровое алмазное долото по п.1, отличающееся тем, что корпус устройства выполнен из износостойкого материала или с износостойким покрытием карбидами металлов.3. The diamond drill bit according to claim 1, characterized in that the housing of the device is made of wear-resistant material or with a wear-resistant coating with metal carbides. 4. Буровое алмазное долото по п.1, отличающееся тем, что оси отверстий в стенке устройства наклонены под острым углом α в сторону его закрытого торца. 4. Drilling diamond bit according to claim 1, characterized in that the axis of the holes in the wall of the device are inclined at an acute angle α towards its closed end.
RU2013109787/03A 2013-03-05 2013-03-05 Drilling diamond bit RU2530956C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013109787/03A RU2530956C1 (en) 2013-03-05 2013-03-05 Drilling diamond bit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013109787/03A RU2530956C1 (en) 2013-03-05 2013-03-05 Drilling diamond bit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013109787A RU2013109787A (en) 2014-09-10
RU2530956C1 true RU2530956C1 (en) 2014-10-20

Family

ID=51539890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013109787/03A RU2530956C1 (en) 2013-03-05 2013-03-05 Drilling diamond bit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2530956C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3401758A (en) * 1966-10-10 1968-09-17 Dresser Ind Flow control valve for jet type bits
SU480820A1 (en) * 1973-05-30 1975-08-15 Печорский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности Drill bit
SU1627648A1 (en) * 1988-04-08 1991-02-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский, Проектный И Конструкторский Институт Горного Дела Цветной Металлургии Device for protecting rolling cutter bits against slime and for lubricating bit legs
RU2164284C2 (en) * 1999-04-22 2001-03-20 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" Drill bit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3401758A (en) * 1966-10-10 1968-09-17 Dresser Ind Flow control valve for jet type bits
SU480820A1 (en) * 1973-05-30 1975-08-15 Печорский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности Drill bit
SU1627648A1 (en) * 1988-04-08 1991-02-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский, Проектный И Конструкторский Институт Горного Дела Цветной Металлургии Device for protecting rolling cutter bits against slime and for lubricating bit legs
RU2164284C2 (en) * 1999-04-22 2001-03-20 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" Drill bit

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013109787A (en) 2014-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3111179A (en) Jet nozzle
US20070261855A1 (en) Wellbore cleaning tool system and method of use
US8312930B1 (en) Apparatus and method for water well cleaning
CN103291219B (en) Drilling and punching integrated hydraulic drill bit
US9222336B2 (en) Devices, systems and methods relating to down hole operations
US2854219A (en) Apparatus for deep well drilling
RU2530956C1 (en) Drilling diamond bit
RU170648U1 (en) Device for cleaning tubing
RU194342U1 (en) DEVICE FOR CLEANING THE INTERNAL CAVITY OF THE PIPELINE
WO2003006787A1 (en) Liner brushing and conditioning tool
WO2015199547A1 (en) Drilling fluid sheargun
CN210178334U (en) Downhole tool inner wall scaler
RU2471958C1 (en) Jet cleaning device for well shaft
JP2006088002A (en) Apparatus for cleaning inside surface of pipe
CN209855729U (en) Dry type drilling orifice dust removing device for underground coal mine
CN211448571U (en) Drifting, well washing and sand washing integrated downhole operation tool
CN210459334U (en) Dash mud and arrange thick liquid building deviation correcting device
CN100590291C (en) Gauge structure of single cone bit
RU125617U1 (en) WELL CALIBRATOR
RU2448241C1 (en) Nozzle for hydraulic jet perforator
RU198441U1 (en) DEVICE FOR CLEANING PUMP AND COMPRESSOR PIPES FROM ASPHALT-RESIN-PARAFFIN TUBES
RU2331756C2 (en) Cement plugging system
CA2764302A1 (en) Fluid or slurry pulsing casing/liner shoe
RU208539U1 (en) Water emitter
RU2568195C1 (en) Rolling drilling bit

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: 20200306