RU2552242C1

RU2552242C1 - Drilling water-jet cone rock bit

Info

Publication number: RU2552242C1
Application number: RU2014120710/03A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Сериков; Виталий Анатольевич Ясашин; Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Дмитрий Юрьевич Сериков
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-06-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: drilling water-jet cone rock bit comprises a housing with a stepped centre channel and a nozzle placed in it with a sealing element and a stopper. The nozzle is equipped with a guide assembly for providing its axial movement without rotation, at that the nozzle is formed with a mating stepped outer surface, the upper part of which is placed in the cavity of the nipple part of the bit and is formed with the thread on the outer surface, and the stopper is made in the form of a turbine wheel connected with the upper part of the nozzle by the thread. The turbine wheel is equipped with blades creating a torque effect directed in the direction of tightening the screw pair: nozzle-turbine wheel.

EFFECT: improvement of efficiency of the bit operation, improvement of reliability of the washing unit.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения с использованием центрального промывочного узла.The invention relates to a rock cutting tool, namely to cone drill bits, mainly for drilling using a central flushing unit.

Известно буровое трехшарошечное долото, включающее корпус, конусные шарошки с литыми или фрезерованными зубьями и боковые промывочные узлы со сменными насадками (см. Масленников И.К. «Буровой инструмент», М.: Недра, 1989 г., с. 141-142, рис. 2.1.63).Known drill three-cone bit, including a housing, conical cones with cast or milled teeth and side flushing units with interchangeable nozzles (see Maslennikov IK "Drilling tool", M .: Nedra, 1989, p. 141-142, Fig. 2.1.63).

Недостатком этого долота является низкая эффективность работы из-за некачественной очистки забоя от шлама.The disadvantage of this bit is the low efficiency due to poor cleaning of the bottom of the sludge.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое гидромониторное шарошечное долото, включающее корпус со ступенчатым центральным каналом и размещенную в нем насадку с уплотнительным элементом и стопором (см. патент РФ №2509199, кл. E21B 10/60, 2014 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drilling hydraulic cone drill bit, comprising a housing with a stepped central channel and a nozzle with a sealing element and a stopper placed in it (see RF patent No. 2509199, class E21B 10/60, 2014 )

Данное долото благодаря использованию центрального промывочного узла обеспечивает более организованный отвод шлама и тем самым более качественную очистку забоя.Due to the use of a central flushing unit, this bit provides a more organized discharge of sludge and thereby better cleaning of the face.

К недостаткам данного долота следует отнести сравнительно высокую сложность и, как следствие этого, более высокую стоимость изготовления, а следовательно, и более значительные материальные и финансовые затраты.The disadvantages of this bit include a relatively high complexity and, as a consequence, a higher manufacturing cost, and, consequently, more significant material and financial costs.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности работы долота за счет большей надежности промывочного узла.In connection with the stated technical result of the invention is to simplify the design and increase the efficiency of the bit due to the greater reliability of the flushing unit.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом гидромониторном шарошечном долоте, включающем корпус со ступенчатым центральным каналом и размещенную в нем насадку с уплотнительным элементом и стопором, согласно изобретению насадка оснащена направляющим узлом для обеспечения ее осевого перемещения без вращения, при этом насадка выполнена с ответной ступенчатой наружной поверхностью, верхняя часть которой размещена в полости ниппельной части долота и выполнена с резьбой на наружной поверхности, а стопор выполнен в виде турбинного колеса, соединенного с верхней частью насадки резьбой, при этом турбинное колесо снабжено лопастями, создающими крутящий момент, направленный в сторону завинчивания резьбовой пары: насадка - турбинное колесо.The technical result is achieved by the fact that in the drilling hydraulic cone bit, which includes a housing with a stepped central channel and a nozzle with a sealing element and a stopper placed in it, according to the invention, the nozzle is equipped with a guide assembly to ensure its axial movement without rotation, while the nozzle is made with a reciprocal stepped outer surface, the upper part of which is placed in the cavity of the nipple part of the bit and is made with thread on the outer surface, and the stopper is made in ide turbine wheel connected with the upper part of the nozzle thread, wherein the turbine wheel is provided with blades creating torque, directed in the direction of screwing of the threaded pair: nozzle - the turbine wheel.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что направляющий узел образован выступом на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки и совмещенным с ним пазом на боковой стенке ступени центрального канала большого диаметра, при этом выступ на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки выполнен разъемным.The achievement of the specified technical result is also facilitated by the fact that the guide assembly is formed by a protrusion on the outer surface of the step of the larger diameter of the nozzle and a groove combined with it on the side wall of the step of the central channel of a large diameter, while the protrusion on the outer surface of the step of the larger diameter of the nozzle is made detachable.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - узел В на фиг. 1.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a General view of the bit in longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 is a view B in FIG. one; in FIG. 4 - node B in FIG. one.

Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с корпус со ступенчатым центральным каналом 2 и размещенную в нем насадку 3 с уплотнительным элементом 4 и стопором. Уплотнительный элемент 4 установлен между обращенными один к другому торцами ступеней насадки 3 и канала 2 корпуса 1. Насадка 3 выполнена с ответной каналу 2 ступенчатой наружной поверхностью, верхняя часть 5 которой размещена в полости 6 ниппельной части 7 долота и выполнена с резьбой 8 на наружной поверхности, при этом стопор выполнен в виде турбинного колеса 9, соединенного с верхней частью насадки 3 резьбой 10. При этом турбинное колесо 9 снабжено лопастями 11, имеющими наклон, обеспечивающий постоянное закручивание резьбовых элементов 8 и 10 соответственно насадки 3 и турбинного колеса 9. Насадка 3 оснащена направляющим узлом для обеспечения ее осевого перемещения без вращения. С этой целью направляющий узел образован выступом 12 на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки 3 и пазом 13 на боковой стенке ступени канала 2 большого диаметра, выполненного в корпусе 1. Выступ 12 на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки 3 может быть выполнен в виде разъемного элемента, например Г-образного стержня (см. фиг. 1). Такое выполнение направляющего узла позволяет избежать проворота насадки 3 совместно с турбинным колесом 9, т.к. в случае совместного проворота насадки 3 и турбинного колеса 9 не исключено развинчивание их резьбового соединения. В предложенном же варианте выполнения при вращении турбинного колеса 9 происходит подъем насадки 3 при сохранении турбинным колесом 9 своего положения по высоте.The cone drill bit comprises a housing 1 with a housing with a stepped central channel 2 and a nozzle 3 located therein with a sealing element 4 and a stopper. The sealing element 4 is installed between the ends of the steps of the nozzle 3 and the channel 2 of the housing 1 facing one another. The nozzle 3 is made with a counter channel 2 with a stepped outer surface, the upper part 5 of which is placed in the cavity 6 of the nipple part 7 of the bit and is made with a thread 8 on the outer surface wherein the stopper is made in the form of a turbine wheel 9 connected to the upper part of the nozzle 3 by a thread 10. At the same time, the turbine wheel 9 is equipped with blades 11 having an inclination that ensures constant twisting of the threaded elements 8 and 10 with Responsibly nozzles 3 and turbine wheels 9. Nozzle 3 is equipped with a guide assembly to ensure its axial movement without rotation. To this end, the guide assembly is formed by a protrusion 12 on the outer surface of the step of the larger diameter of the nozzle 3 and a groove 13 on the side wall of the step of the channel 2 of large diameter made in the housing 1. The protrusion 12 on the outer surface of the step of the larger diameter of the nozzle 3 can be made in the form of a detachable element , for example, an L-shaped rod (see Fig. 1). This embodiment of the guide unit avoids the rotation of the nozzle 3 together with the turbine wheel 9, because in the case of joint rotation of the nozzle 3 and the turbine wheel 9, it is possible to unscrew their threaded connection. In the proposed embodiment, when the turbine wheel 9 rotates, the nozzle 3 rises while the turbine wheel 9 maintains its height position.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы шарошек долота осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. Разрушенная порода выносится на поверхность потоком промывочной жидкости, подаваемой на забой через центральный канал 2. При прокачке промывочной жидкости часть ее поступает на забой скважины, а часть используется для создания крутящего момента, для чего используются лопасти 11 турбинного колеса 9, которые устанавливаются таким образом, чтобы происходило постоянное довинчивание резьбовых элементов насадки 3 и турбинного колеса 9. При этом, благодаря оснащению промывочной системы направляющим узлом, гарантирующим только осевое перемещение насадки 3 (без вращения), обеспечивается постоянное надежное поджатие уплотнительного элемента 4 торцом большей ступени насадки к торцевой поверхности ступени канала 2 и тем самым надежная герметизация всего промывочного узла. Для упрощения конструкции выступ 12 на наружной поверхности ступени большего диаметра насадки 3 может быть выполнен разъемным. Для исключения выпадения разъемного выступа 12 целесообразно выполнять его в виде Г-образного стержня, устанавливаемого в канале 2 совместно с насадкой 3.The principle of operation of the bit is as follows. Under the action of axial load and torque, rock-cutting elements of the bit cutters carry out the destruction of the bottom and calibration of the walls of the well. The destroyed rock is brought to the surface by the flow of washing liquid supplied to the bottom through the central channel 2. When pumping the washing liquid, part of it enters the bottom of the well, and part is used to create torque, for which the blades 11 of the turbine wheel 9 are used, which are installed in such a way so that the threaded elements of the nozzle 3 and the turbine wheel 9 are constantly screwed on. Moreover, due to the flushing system being equipped with a guide assembly guaranteeing only axial movement If the nozzle 3 (without rotation), provides constant reliable compression of the sealing element 4 with the end face of the larger nozzle stage to the end surface of the channel 2 stage and thereby reliable sealing of the entire washing unit. To simplify the design, the protrusion 12 on the outer surface of the step of a larger diameter of the nozzle 3 can be made detachable. To exclude the loss of detachable protrusion 12, it is advisable to perform it in the form of a L-shaped rod installed in the channel 2 together with the nozzle 3.

Таким образом, при применении предложенного долота благодаря более рациональной конструкции промывочного узла обеспечивается упрощение конструкции и повышение надежности его работы, что позволит снизить себестоимость как самого бурового шарошечного долота, так и затраты на буровые работы в целом.Thus, when using the proposed bit, due to the more rational design of the flushing unit, the design is simplified and its reliability is improved, which will reduce the cost of both the drill bit and the cost of drilling as a whole.

Claims

1. Drilling hydraulic cone bit, comprising a housing with a stepped central channel and a nozzle with a sealing element and a stopper located in it, characterized in that the nozzle is equipped with a guide assembly to ensure its axial movement without rotation, while the nozzle is made with a reciprocal stepped outer surface, the upper part of which is placed in the cavity of the nipple part of the bit and is made with a thread on the outer surface, and the stopper is made in the form of a turbine wheel connected to the upper part of us adki threaded, while the turbine wheel is equipped with blades that create a torque directed towards screwing the threaded pair: nozzle - turbine wheel.

2. Drilling hydraulic cone bit according to claim 1, characterized in that the guide assembly is formed by a protrusion on the outer surface of the step of a larger nozzle diameter and a groove on the side wall of a large diameter channel made in the housing.

3. Drilling hydraulic cone bit according to claim 1, characterized in that the protrusion on the outer surface of the step of a larger nozzle diameter is detachable.

4. Drilling hydraulic cone bit according to claim 1, characterized in that the protrusion on the outer surface of the step of a larger nozzle diameter is made in the form of a L-shaped rod.