RU2631458C1

RU2631458C1 - Drill pipe

Info

Publication number: RU2631458C1
Application number: RU2016128683A
Authority: RU
Inventors: Токтамыс Нусипхулович Мендебаев; Бейбитшилик Кадирович Изаков
Original assignee: Товарищество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Внедренческий Центр Алмас"
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2017-09-22

Abstract

FIELD: mining engineering.

SUBSTANCE: drill pipe contains a diamond bit with a matrix separated by flushing channels and annular grooves, a core receiver and a centraliser to stabilise it. The centraliser is rigidly placed in the matrix cavity and has internal polar grooves, in the lower end with inclined bend oriented to the gap between the core receiver end and the matrix opposite to diamond bit rotation. Flushing channels are made on the end face of matrix with rounded turn opposite to diamond bit rotation and are hydraulically connected to the annular grooves that have a unidirectional outlet with them.

EFFECT: alignment of core receiver and diamond bit with generation of the combined torque with drill pipe components.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области горных работ, а именно к средствам бурения скважин.The invention relates to the field of mining, and in particular to means of drilling wells.

Известен колонковый набор, состоящий из буровой коронки, внутренней керноприемной трубы и центратора. Патент RU 2181828, Е21В 10/04, 2012.Known core set consisting of a drill bit, an internal core receiver pipe and a centralizer. Patent RU 2181828, ЕВВ 10/04, 2012.

Недостаток колонкового набора - сложность конструкции, что снижает надежность его работы.The disadvantage of a column set is the design complexity, which reduces the reliability of its operation.

Прототип изобретения - колонковый набор, содержащий алмазную коронку с матрицей, разделенной промывочными каналами и кольцевыми канавками, керноприемник и центратор для его стабилизации. В.В. Григорьев. Бурение со съемными керноприемниками. Москва, «Недра», 1986.The prototype of the invention is a core set containing a diamond crown with a matrix separated by flushing channels and annular grooves, a core receiver and a centralizer for its stabilization. V.V. Grigoryev. Drilling with removable core receivers. Moscow, Nedra, 1986.

Недостатки прототипа - центратор расположен выше алмазной коронки, тем самым удален от забоя скважин, что снижает надежность стабилизации керноприемника, потери энергии при передаче вращении колонковому набору извне.The disadvantages of the prototype - the centralizer is located above the diamond crown, thereby being removed from the bottom of the wells, which reduces the reliability of stabilization of the core receiver, energy loss during transmission of rotation to the core set from the outside.

Задача изобретения - повышение надежности стабилизации керноприемника и снижение энергозатрат процесса бурения скважин.The objective of the invention is to increase the reliability of stabilization of the core receiver and reduce energy consumption of the drilling process.

Технический результат - обеспечение соосности керноприемника и алмазной коронки, создание совокупного крутящего момента составляющими элементами колонкового набора.The technical result - ensuring the alignment of the core receiver and the diamond crown, the creation of the total torque component elements of the core set.

Это достигается тем, что в колонковом наборе, содержащем алмазную коронку с матрицей, разделенной промывочными каналами и кольцевыми канавками, керноприемник и центратор для его стабилизации, согласно изобретению центратор жесткой посадкой размещен в полости матрицы и имеет внутренние полярные проточки, в нижнем окончании наклонным изгибом ориентированные в зазор между торцом керноприемника и матрицы обратно вращению алмазной коронки, промывочные каналы выполнены на торцевой поверхности матрицы закругленным поворотом пролегающими противоположно вращению алмазной коронки и гидравлически связанными с кольцевыми канавками, имеющими с ними однонаправленный выход.This is achieved by the fact that in a core set containing a diamond crown with a matrix separated by flushing channels and annular grooves, a core receiver and a centralizer for its stabilization, according to the invention, the centralizer is rigidly mounted in the matrix cavity and has internal polar grooves oriented at the lower end by an inclined bend into the gap between the end face of the core receiver and the matrix back to the rotation of the diamond crown, the flushing channels are made on the end surface of the matrix with a rounded rotation passing through opposite to the rotation of the diamond crown and hydraulically connected with the annular grooves having a unidirectional outlet with them.

Отличительные признаки изобретения - центратор жесткой посадкой размещен в полости матрицы и имеет внутренние полярные проточки, в нижнем окончании наклонным изгибом ориентированные в зазор между торцом керноприемника и матрицей обратно вращению алмазной коронки, обеспечивается соосность керноприемника с алмазной коронкой, наличие жидкостного трение между контактными поверхностями керноприемника и центратора, формирование ориентированного скоростного потока жидкости со снижением потери напора при наклонном изгибе и реактивным истечением жидкости, создание крутящего момента в конструкции центратора с возможностью передачи вращения алмазной коронке.Distinctive features of the invention — a hard-fitting centralizer is placed in the cavity of the matrix and has internal polar grooves oriented at the lower end of the core receiver and the matrix opposite the rotation of the diamond crown at the lower end, the core receiver is aligned with the diamond crown, there is fluid friction between the contact surfaces of the core receiver and centralizer, the formation of an oriented high-speed fluid flow with a decrease in pressure loss during oblique bending and reactive and fluid flow, creating a torque in the centralizer structure to transmit rotation of the diamond crown.

Признаки изобретения - промывочные каналы выполнены на торцевой поверхности матрицы закругленным поворотом пролегающими противоположно вращению алмазной коронки и гидравлически связанными с кольцевыми канавками, имеющими с ними однонаправленный выход, на закругленном повороте с увеличением длины пробега происходит искривление линии тока потока, на частицы жидкости действует центробежная сила инерции, в результате чего гидродинамическое давление у передней по ходу вращения алмазной коронки стенки промывочных каналов повышается, у задней понижается усилением значений крутящего момента.Signs of the invention - the washing channels are made on the end surface of the matrix with a rounded rotation that runs opposite to the rotation of the diamond crown and hydraulically connected with annular grooves that have a unidirectional exit with them, at the rounded rotation, the flow stream curvatures with an increase in the path length, centrifugal inertia acts on the particles of the liquid As a result, the hydrodynamic pressure at the front along the rotation of the diamond crown wall of the washing channels increases, at the rear is reduced by gaining torque values.

При этом потоки жидкости, движущейся по кольцевым канавкам в направлении, обратном вращению алмазной коронки, однонаправленным слиянием с потоками жидкости в промывочных каналах образуют дополнительный крутящий момент и снижение гидродинамического сопротивления вращению колонкового набора.In this case, the fluid flows moving along the annular grooves in the direction opposite to the rotation of the diamond crown, unidirectional merging with the fluid flows in the washing channels form additional torque and a decrease in the hydrodynamic resistance to rotation of the core set.

Совокупность отличительных признаков изобретения имеет причинно-следственную связь, решение поставленной задачи и достижение технического результата.The set of distinguishing features of the invention has a causal relationship, the solution of the problem and the achievement of the technical result.

На фиг. 1 показан общий вид колонкового набора, разрез; на фиг. 2 - вид с торцевой поверхности алмазной коронки.In FIG. 1 shows a general view of a core set, section; in FIG. 2 is a view from the end surface of the diamond crown.

Колонковый набор содержит алмазную коронку 1 с матрицей 2, разделенной промывочными каналами 3 и кольцевыми канавками 4, керноприемник 5 и центратор 6 с внутренними полярными проточками 7, в нижнем окончании наклонным изгибом ориентированные в зазор между торцом керноприемника 5 и матрицей 6 обратно вращению алмазной коронки 1.The core set contains a diamond crown 1 with a matrix 2, separated by flushing channels 3 and annular grooves 4, a core receiver 5 and a centralizer 6 with internal polar grooves 7, oriented in the gap between the end face of the core receiver 5 and matrix 6 opposite the rotation of the diamond crown 1 at the lower end .

Колонковый набор работает следующим образом.Column set works as follows.

В начале процесса бурения скважин поступающая в полость алмазной коронки 1 поток жидкости (техническая вода) по внутренним полярным проточкам 7 центратора 6, по наклонному изгибу направляется в зазор между торцом керноприемника 5 и матрицы 2 в направлении, обратном вращению алмазной коронки 1, в результате чего в конструкции матрицы 2 реактивным истечением жидкости создается крутящий момент, передачей вращения алмазной коронке 1 посредством их жесткой связи.At the beginning of the drilling process, the liquid flow (process water) entering the cavity of the diamond core 1 through the internal polar grooves 7 of the centralizer 6 is directed along the inclined bend into the gap between the end face of the core receiver 5 and the matrix 2 in the direction opposite to the rotation of the diamond core 1, as a result of which in the design of the matrix 2, a reactive fluid flow creates a torque by transmitting rotation to the diamond crown 1 by means of their rigid connection.

Далее, разделившиеся потоки жидкости, отражаясь от стенки столбика керна (не показан), набирают дополнительное ускорение и по промывочным каналам 3, закругленным поворотом пролегающим противоположно вращению алмазной коронки 1, направляются к выходу в затрубное пространство, с образованием крутящего момента с наибольшим плечом момента сил, систему охлаждения и выноса шлама.Further, the separated fluid flows, reflected from the wall of the core column (not shown), gain additional acceleration and, through the washing channels 3, rounded by a rotation opposite to the rotation of the diamond crown 1, are directed to the exit into the annulus, with the formation of torque with the largest shoulder torque , cooling and sludge removal system.

При этом потоки жидкости движущийся по кольцевым канавкам 4 навстречу вращению алмазной коронки 1, в силу однонаправленности выхода с промывочными каналами 3, снижают гидродинамическое сопротивление вращению и суммарно повышают значение крутящего момента колонкового набора.In this case, fluid flows moving along the annular grooves 4 towards the rotation of the diamond crown 1, due to the unidirectionality of the outlet with the flushing channels 3, reduce the hydrodynamic resistance to rotation and increase the value of the torque of the core set in total.

Испытания опытных образцов колонкового набора диаметром 95,6 мм в действующих скважинах показали, что они в сочетании с забойными гидродвигателями сокращают расход жидкости и энергозатрат процесса бурения скважин.Tests of prototypes of a core set with a diameter of 95.6 mm in operating wells have shown that they, in combination with downhole hydraulic motors, reduce fluid consumption and energy costs of the well drilling process.

Индивидуально колонковые наборы могут быть использованы при бурении скважин в породах средней твердости 6-8 категории по буримости, чистки стенок скважин, фильтров технической колонны скважин подземных вод, а также в ремонтных, аварийных работах.Individually core kits can be used when drilling wells in rocks of medium hardness of category 6-8 for drillability, cleaning the walls of the wells, filters of the technical column of underground water wells, as well as in repair and emergency operations.

Claims

A core set containing a diamond crown with a matrix separated by flushing channels and annular grooves, a core receiver and a centralizer for its stabilization, characterized in that the centralizer is rigidly mounted in the matrix cavity and has internal polar grooves oriented toward the gap between the end at the lower end with an inclined bend core receiver and the matrix back to the rotation of the diamond crown, the flushing channels are made on the end surface of the matrix with a rounded turn lying opposite to the rotation a diamond crowns and hydraulically connected with annular grooves having a unidirectional outlet with them.