RU2578216C1

RU2578216C1 - Projectile for well drilling in highly gaseous seams

Info

Publication number: RU2578216C1
Application number: RU2015100486/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2015-01-15
Filing date: 2015-01-15
Publication date: 2016-03-27

Abstract

FIELD: mining; gas production industry.

SUBSTANCE: invention concerns rock destruction tool used in drilling wells in formations with high content of gas, wherein drilling process frequently is accompanied by micro eruptions. Projectile for well drilling in highly gaseous seams consists of crown for continuous drilling with flushing channels, case with stops arranged in housing cavity rod valve with radial channels and lugs on external surface interacting with stops by means of radial spring-loaded pins. Ledges on outer surface of valve are made in form of truncated cone with cylindrical section on side of larger base of cone facing towards bit, difference between larger and smaller bases cone s is defined by expression s = (D-d)/2, where D - diameter of well, d is diameter of bit.

EFFECT: technical result consists in improvement of reliability of projectile and improved safety of drilling operations for service personnel.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин в пластах с повышенным содержанием газа, где процесс бурения часто сопровождается микровыбросами.The invention relates to a rock cutting tool used when drilling wells in formations with a high gas content, where the drilling process is often accompanied by microblows.

Известна коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус и запорный орган, установленный в полости корпуса с возможностью осевого перемещения (см. авт. св. СССР №316846, кл. Е21В 10/36, 1971 г.).A well-known crown for drilling wells in high-gas strata containing a housing and a locking element installed in the cavity of the housing with the possibility of axial movement (see ed. St. USSR No. 316884, class E21B 10/36, 1971).

К недостаткам данной коронки следует отнести малую эффективность из-за возможности попадания шлама в зону размещения пружины и заклинивания стопорной шпильки угольной пылью. Оба этих фактора ведут к тому, что запорный орган не сработает и шлам с забоя скважины через открытую полость между седлом и запорным органом попадет в полость буровых штанг и может привести к травмированию обслуживающего персонала.The disadvantages of this crown should be attributed to low efficiency due to the possibility of sludge getting into the spring placement zone and jamming of the locking stud with coal dust. Both of these factors lead to the fact that the shut-off element does not work and the cuttings from the bottom of the well through the open cavity between the saddle and the shut-off element will fall into the cavity of the drill rods and can lead to injury to staff.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является снаряд для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащий коронку для сплошного бурения с промывочными каналами, корпус со стопорами, размещенный в полости корпуса стержневой клапан с радиальными каналами и выступами на наружной поверхности, взаимодействующими со стопорами посредством радиально подпружиненных штифтов (см. авт. св. СССР №364735, кл. Е21В 10/42, 1973 г.).The closest in technical essence and the achieved result is a projectile for drilling wells in high-gas strata, containing a crown for continuous drilling with flushing channels, a housing with stoppers, a valve valve located in the cavity of the housing with radial channels and protrusions on the outer surface interacting with the stoppers by means of radially spring-loaded pins (see ed. St. USSR No. 364735, cl. ЕВВ 10/42, 1973).

К недостаткам данного снаряда следует отнести малую надежность в работе, особенно при бурении по перемежающимся породам. Это связано с изменением диаметра скважины из-за изменения физико-механических свойств разбуриваемых пород и точечным контактом выступов клапана со стопорами. Это приводит, даже при небольшой вибрации снаряда, к смещению стопора относительно выступов и нарушению надежности фиксации снаряда со стенками скважины со всеми вытекающими последствиями, вплоть до травмирования бурового персонала.The disadvantages of this projectile include low reliability, especially when drilling on intermittent rocks. This is due to a change in the diameter of the well due to changes in the physicomechanical properties of the drilled rocks and the point contact of the protrusions of the valve with the stoppers. This leads, even with a slight vibration of the projectile, to a displacement of the stopper relative to the protrusions and to a violation of the reliability of fixing the projectile with the walls of the well with all the ensuing consequences, up to injury to the drilling personnel.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение надежности работы снаряда и повышение безопасности проводимых работ для обслуживающего персонала.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the reliability of the projectile and increase the safety of the work for maintenance personnel.

Указанный технический результат достигается тем, что в снаряде для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащем коронку для сплошного бурения с промывочными каналами, корпус со стопорами, размещенный в полости корпуса стержневой клапан с радиальными каналами и выступами на наружной поверхности, взаимодействующими со стопорами посредством радиально подпружиненных штифтов, согласно изобретению выступы на наружной поверхности клапана выполнены в виде усеченного конуса с цилиндрическим участком со стороны большего основания конуса, обращенного в сторону коронки, при этом разница s между большим и меньшим основаниями конуса определяется по формуле:The specified technical result is achieved in that in a projectile for drilling wells in high-gas strata containing a crown for continuous drilling with flushing channels, a housing with stoppers, a valve valve with radial channels and protrusions on the outer surface interacting with the stoppers by means of radially spring loaded in the cavity of the housing pins, according to the invention, the protrusions on the outer surface of the valve are made in the form of a truncated cone with a cylindrical section on the side of the larger base the cone facing the crown, and the difference s between the larger and smaller bases of the cone is determined by the formula:

s=(D-d)/2, где D - диаметр скважины; d - диаметр коронки.s = (D-d) / 2, where D is the diameter of the well; d is the diameter of the crown.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид коронки в продольном разрезе в транспортном положении; на фиг. 2 - фрагмент снаряда со стопором в увеличенном масштабе.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a general view of a crown in longitudinal section in a transport position; in FIG. 2 - fragment of a projectile with a stopper on an enlarged scale.

Снаряд для бурения скважин в высокогазоносных пластах содержит коронку 1 для сплошного бурения с породоразрушающими элементами 11 и промывочными каналами 2, корпус 3 со стопорами 4, размещенный в полости корпуса 3 полый стержневой клапан 5 с радиальными каналами 6 и выступами 7 на наружной поверхности, взаимодействующими со стопорами 4 посредством радиально подпружиненных пружинами сжатия 8 штифтов 9. Для повышения эффективности работы стопорного узла снаряда штифты 9 снабжены сферическими опорами 10, контактирующими с конической частью выступов 7 клапана 5 и обеспечивающими прижатие стопоров 4 к стенкам скважины. При этом радиальные каналы 6 выполнены в нижней части клапана 5 и совпадают в рабочем положении с промывочными каналами 2 коронки 1. Для повышения надежности работы промывочной системы снаряда коронка 1 может быть выполнена с расточкой (не показано), совмещаемой в крайнем нижнем (рабочем) положении клапана 5 с промывочными каналами 2 коронки 1. Выступы 7 на наружной поверхности клапана 5 выполнены в виде усеченного конуса 12, большее основание которого обращено в сторону коронки 1, и цилиндрического участка 13 со стороны большего основания конуса, при этом разница между большим и меньшим основаниями конуса s определяется по формуле: s=(D-d)/2, где D - диаметр скважины, который при бурении по перемежающимся породам меняется в широких пределах в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород; d - диаметр коронки.The projectile for drilling wells in high-gas strata contains a crown 1 for continuous drilling with rock cutting elements 11 and flushing channels 2, a housing 3 with stoppers 4, a hollow pin valve 5 with radial channels 6 and protrusions 7 on the outer surface interacting with stoppers 4 by means of radially spring-loaded compression springs 8 pins 9. To increase the efficiency of the projectile locking assembly, the pins 9 are equipped with spherical supports 10 in contact with the conical part of the projection dressing 7 and the valve 5 is pressed against the stoppers provide 4 to the walls of the well. In this case, the radial channels 6 are made in the lower part of the valve 5 and coincide in the working position with the flushing channels 2 of the crown 1. To increase the reliability of the flushing system of the projectile, the crown 1 can be made with a bore (not shown), combined in the extreme lower (working) position valve 5 with flushing channels 2 of the crown 1. The protrusions 7 on the outer surface of the valve 5 are made in the form of a truncated cone 12, the larger base of which is turned towards the crown 1, and a cylindrical section 13 from the side of the larger base of the cone, in this case, the difference between the larger and smaller bases of the cone s is determined by the formula: s = (D-d) / 2, where D is the diameter of the well, which when drilling through intermittent rocks varies widely depending on the physicomechanical properties of the drilled rocks; d is the diameter of the crown.

В процессе бурения промывочная жидкость через колонну буровых штанг подается в полость коронки 1 и оттуда через радиальные каналы 6 в кольцевую расточку и далее через промывочные каналы 2 на забой скважины. При встрече пластов с высоким содержанием газа могут произойти микровыбросы, опасные для обслуживающего бурового персонала. В таких случаях под действием давления пластового газа, значительно превышающего давление промывочной жидкости и поступающего с забоя скважины в полость коронки 1 через промывочные каналы 2 буровой коронки 1, клапан 5 поднимается вверх и, воздействуя на стопоры 4 через выступы 7, заклинивает корпус 3 в скважине. При этом благодаря выполнению выступа в виде усеченного конуса 12 с цилиндрическим участком 13 обеспечивается надежная фиксация снаряда в скважине и исключаются случаи срыва стопоров 4 со стенок скважины, а следовательно, и случаи травмирования бурового персонала.During the drilling process, the flushing fluid through the drill string is fed into the cavity of the crown 1 and from there through the radial channels 6 to the annular bore and then through the flushing channels 2 to the bottom of the well. When high-gas strata meet, micro-emissions may occur that are hazardous to the drilling personnel. In such cases, under the influence of reservoir gas pressure, significantly exceeding the pressure of the flushing fluid and coming from the bottom of the well into the cavity of the crown 1 through the flushing channels 2 of the drill crown 1, the valve 5 rises and, acting on the stoppers 4 through the protrusions 7, wedges the housing 3 in the well . Moreover, due to the implementation of the protrusion in the form of a truncated cone 12 with a cylindrical section 13, reliable fixation of the projectile in the well is ensured and there are no cases of disruption of the stoppers 4 from the walls of the well, and, consequently, cases of injury to the drilling personnel.

Таким образом, применение предложенного снаряда повышает надежность его работы при бурении по взрывоопасным пластам и безопасность проводимых долот.Thus, the use of the proposed projectile increases the reliability of its operation when drilling in explosive formations and the safety of drill bits.

Claims

A projectile for drilling wells in high-gas strata containing a crown for continuous drilling with flushing channels, a housing with stoppers, a pinch valve with radial channels and protrusions on the outer surface interacting with the stoppers by means of radially spring pins, characterized in that the protrusions on the outer surface of the valve is made in the form of a truncated cone with a cylindrical section from the side of the larger base of the cone facing the crown, with the difference ezhdu larger and smaller base of the cone is determined by the formula s s = (D-d) / 2, where D - diameter of the borehole, d - diameter of the crown.