RU2795786C2

RU2795786C2 - Column set

Info

Publication number: RU2795786C2
Application number: RU2020112361A
Authority: RU
Inventors: Владимир Георгиевич Гореликов; Эдуард Николаевич Работа; Евгений Васильевич Лодус; Сергей Николаевич Мулев; Александр Михайлович Успехов; Лидия Алексеевна Басова
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2023-05-11

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to the field of mining; it is intended for drilling wells in complicated conditions. A column set contains an outer pipe with a driven lower section with vertical slots made on it, a movable coupling located in the outer pipe, a spacer unit with inclined grooves, an upper part of which is placed in the movable coupling, a removable inner pipe with a crown, connected to a lower part of the spacer unit, a gripping head of the movable coupling, a removable rock-breaking tool in the form of a group sliding wedge sectors placed in inclined grooves of the spacer unit and connected with plate springs to the movable coupling, a limiter of spacer unit stroke relatively to the coupling. On the spacer unit, vertical slots are made to provide transmission of torque on the entire stroke of the spacer unit relatively to the coupling. A length of vertical slots on the spacer unit and vertical slots of the driven lower section of the outer pipe is greater than stroke of the spacer unit relatively to the movable coupling.

EFFECT: increase in the reliability of operation of a column set in complicated drilling conditions due to provision of constant torque transmission.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для бурения скважин в сложных условиях.The invention relates to the field of mining and is intended for drilling wells in difficult conditions.

Известен колонковый набор (патент Великобритании №2181764, кл. Е 25/00, 1972), содержащий наружную трубу с распорным узлом и размещенными в ней в нижней части съемными секторами.Known core set (UK patent No. 2181764, class E 25/00, 1972), containing an outer pipe with a spacer node and placed in it at the bottom of the removable sectors.

Недостаток данного набора состоит в том, он не обеспечивает надежной работы в сложных условиях бурения из-за невозможности обеспечения постоянства передачи крутящего момента. Надежность работы колонкового набора является низкой.The disadvantage of this set is that it does not provide reliable operation in difficult drilling conditions due to the impossibility of ensuring the constancy of torque transmission. The reliability of the core set is low.

Известен колонковый набор (авторское свидетельство СССР, №1795077, кл. Е21В 25/04, 1993), являющийся более близким к предлагаемому по конструкции и достигаемому эффекту и принимаемый за прототип. Колонковый набор содержит наружную трубу с приводным нижним участком с выполненными на нем вертикальными шлицами, размещенную в наружной трубе подвижную муфту, распорный узел с наклонными пазами, верхняя часть которого размещена в подвижной муфте, съемную внутреннюю трубу с коронкой, соединенную с нижней частью распорного узла, захватную головку подвижной муфты, съемный породоразрушающий инструмент в виде группы раздвижных клиновых секторов, размещенных в наклонных пазах распорного узла и связанных пластинчатыми пружинами с подвижной муфтой, ограничитель хода распорного узла относительно муфты.Known column set (USSR author's certificate, No. 1795077, class E21B 25/04, 1993), which is closer to the proposed design and the achieved effect and taken as a prototype. SUBSTANCE: core set contains an outer pipe with a driving lower section with vertical slots made on it, a movable sleeve placed in the outer pipe, a spacer unit with inclined grooves, the upper part of which is placed in the movable sleeve, a removable inner tube with a crown connected to the lower part of the spacer unit, a gripping head of the movable sleeve, a removable rock cutting tool in the form of a group of sliding wedge sectors placed in the inclined grooves of the spacer unit and connected by leaf springs with the movable sleeve, a travel limiter of the spacer unit relative to the sleeve.

Недостаток данного набора также состоит в том, он не обеспечивает надежной работы в сложных условиях бурения из-за невозможности обеспечения постоянства передачи крутящего момента. Так при работе колонкового набора в сильно обводненных породах (плывунах) отсутствует реакция забоя и вращение не передается на породоразрушающий инструмент. То же происходит и при вхождении в более плотные глинистые или суглинистые породы. Во всех случаях крутящий момент при передаче вращения на породоразрушающий инструмент падает из-за низкого сцепления между наружной трубой и внутренней трубой, поскольку крутящий момент передается через фрикционное зацепление. Это снижает надежность работы колонкового набора в сложных условиях бурения.The disadvantage of this set also lies in the fact that it does not provide reliable operation in difficult drilling conditions due to the impossibility of ensuring the constancy of torque transmission. So, when the core set is operating in heavily watered rocks (quicksands), there is no bottomhole reaction and rotation is not transmitted to the rock cutting tool. The same happens when entering denser clayey or loamy rocks. In all cases, the torque when transmitting rotation to the rock cutting tool drops due to the low adhesion between the outer tube and the inner tube, since the torque is transmitted through frictional engagement. This reduces the reliability of the core set in difficult drilling conditions.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы колонкового набора в сложных условиях бурения за счет обеспечения постоянства передачи крутящего момента.The technical result of the invention is to increase the reliability of the core set in difficult drilling conditions by ensuring a constant transmission of torque.

Технический результат достигается тем, что колонковый набор, содержащий наружную трубу с приводным нижним участком с выполненными на нем вертикальными шлицами, размещенную в наружной трубе подвижную муфту, распорный узел с наклонными пазами, верхняя часть которого размещена в подвижной муфте, съемную внутреннюю трубу с коронкой, соединенную с нижней частью распорного узла, захватную головку подвижной муфты, съемный породоразрушающий инструмент в виде группы раздвижных клиновых секторов, размещенных в наклонных пазах распорного узла и связанных пластинчатыми пружинами с подвижной муфтой, ограничитель хода распорного узла относительно муфты, согласно изобретению, на распорном узле выполнены вертикальные шлицы с обеспечением передачи крутящего момента на всем ходе распорного узла относительно муфты, при этом длина вертикальных шлицов на распорном узле и вертикальных шлицов приводного нижнего участка наружной трубы больше, чем ход распорного узла относительно подвижной муфты.The technical result is achieved by the fact that the core set, containing an outer pipe with a drive lower section with vertical slots made on it, a movable sleeve located in the outer pipe, an expansion unit with inclined grooves, the upper part of which is located in the movable sleeve, a removable inner pipe with a crown, connected to the lower part of the spacer unit, the gripping head of the movable sleeve, a removable rock-cutting tool in the form of a group of sliding wedge sectors placed in the inclined grooves of the spacer unit and connected by leaf springs with the movable sleeve, the travel limiter of the spacer unit relative to the sleeve, according to the invention, is made on the spacer unit vertical splines to ensure transmission of torque throughout the course of the spacer assembly relative to the coupling, while the length of the vertical splines on the spacer assembly and the vertical splines of the drive lower section of the outer pipe is greater than the stroke of the spacer assembly relative to the movable coupling.

Сущность изобретения и возможность его осуществления поясняются фиг. 1-3, где на фиг. 1 представлена схема устройства после его спуска в скважину, на фиг. 2 - во время спуска, на фиг. 3 - разрез по А-А фиг. 2.The essence of the invention and the possibility of its implementation are illustrated in Fig. 1-3, where in Fig. 1 shows a diagram of the device after its descent into the well, in Fig. 2 - during the descent, in Fig. 3 is a section along A-A of FIG. 2.

Устройство (фиг. 1) содержит наружную трубу 1 с приводным нижним участком 2, с выполненными на нем вертикальными шлицами 13, размещенную в наружной трубе подвижную муфту 3, распорный узел 6 с наклонными пазами 7, верхняя часть 8 которого размещена в подвижной муфте 3, съемную внутреннюю трубу 4 с коронкой 5, соединенную с нижней частью распорного узла 6, захватную головку 9 подвижной муфты 3, съемный породоразрушающий инструмент в виде группы раздвижных клиновых секторов 10, размещенных в наклонных пазах 7 распорного узла 6 и связанных пластинчатыми пружинами 11 с подвижной муфтой 3, ограничитель 12 хода распорного узла 6 относительно подвижной муфты 3.The device (Fig. 1) contains an outer pipe 1 with a drive lower section 2, with vertical slots 13 made on it, a movable sleeve 3 placed in the outer pipe, a spacer assembly 6 with inclined grooves 7, the upper part 8 of which is placed in the movable sleeve 3, a removable inner pipe 4 with a crown 5 connected to the lower part of the expansion unit 6, a gripping head 9 of the movable sleeve 3, a removable rock cutting tool in the form of a group of sliding wedge sectors 10 placed in inclined grooves 7 of the expansion unit 6 and connected by leaf springs 11 with the movable sleeve 3, limiter 12 of the stroke of the spacer assembly 6 relative to the movable coupling 3.

На распорном узле 6 выполнены вертикальные шлицы 14 с обеспечением передачи крутящего момента на всем ходе распорного узла 6 относительно подвижной муфты 3, при этом длина вертикальных шлицов 14 на распорном узле 6 и вертикальных шлицов 13 приводного нижнего участка 2 наружной трубы 1 больше, чем ход распорного узла 6 относительно подвижной муфты 3.The spacer assembly 6 has vertical splines 14 to ensure transmission of torque over the entire stroke of the spacer assembly 6 relative to the movable sleeve 3, while the length of the vertical splines 14 on the spacer assembly 6 and the vertical splines 13 of the drive lower section 2 of the outer pipe 1 is greater than the stroke of the spacer node 6 relative to the movable coupling 3.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Во время спуска раздвижные клиновые сектора 10 находятся в верхней части наклонных пазов 7 распорного узла 6 (фиг. 2). В этом положении раздвижные клиновые сектора 7 не препятствуют спуску съемной внутренней трубы 4. По окончании спуска раздвижные клиновые сектора 10 под действием пластинчатых пружин 7 выйдут наружу в ствол скважины, а вертикальные шлицы 14 распорного узла 6 войдут в зацепление с вертикальными шлицами 13 приводного нижнего участка 2 наружной трубы 1, что обеспечит надежную передачу крутящего момента через шлицевое зацепление с наружной трубы 1 на внутреннюю трубу 4 и коронку 5. При приложении осевой нагрузки под действием реакции забоя распорный узел 6, перемещаясь вверх, радиально раздвигает съемные клиновые сектора 10, фиксируя их в приводном нижнем участке 2 наружной трубы 1 (фиг. 1).During the descent, the sliding wedge sectors 10 are located in the upper part of the inclined grooves 7 of the expansion unit 6 (Fig. 2). In this position, the sliding wedge sectors 7 do not prevent the descent of the removable inner pipe 4. At the end of the descent, the sliding wedge sectors 10 under the action of the leaf springs 7 will go out into the wellbore, and the vertical slots 14 of the spacer assembly 6 will engage with the vertical slots 13 of the drive lower section 2 of the outer pipe 1, which will ensure reliable transmission of torque through the splined engagement from the outer pipe 1 to the inner pipe 4 and the bit 5. When an axial load is applied under the action of the bottomhole reaction, the expansion unit 6, moving upward, radially pushes the removable wedge sectors 10, fixing them in the drive lower section 2 of the outer pipe 1 (Fig. 1).

В случае вхождения в зону плывуна съемная внутренняя труба 4 с коронкой 5 под действием силы тяжести опустится вниз и раздвижные клиновые сектора 10 выйдут из контакта с приводным нижним участком 2 наружной трубы 1. В этом случае распорный узел 6 тоже переместится вниз, однако вертикальные шлицы 14, выполненные на его цилиндрической части, останутся в контакте с вертикальными шлицами 13 приводного нижнего участка 2 наружной трубы 1. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы длина вертикальных шлицов 14, выполненных на распорном узле 6 и вертикальных шлицов 13 приводного нижнего участка 2, была больше, чем ход распорного узла 6. Таким образом, крутящий момент будет передаваться на внутреннюю трубу 4 с коронкой 5 при прохождении зоны плывуна. Это исключит зашламование промывочных каналов коронки 5 при входе в более плотные нижележащие породы за счет того, что на внутреннюю трубу 4 с коронкой 5 будет передаваться крутящий момент. На фиг. 3 показаны цилиндрические участки распорного узла 6, на которых выполнены вертикальные шлицы 14.In case of entry into the quicksand zone, the removable inner pipe 4 with the crown 5 will fall down under the action of gravity and the sliding wedge sectors 10 will come out of contact with the lower driving section 2 of the outer pipe 1. In this case, the expansion unit 6 will also move down, however, the vertical slots 14 , made on its cylindrical part, will remain in contact with the vertical slots 13 of the drive lower section 2 of the outer pipe 1. To fulfill this condition, it is necessary that the length of the vertical slots 14 made on the expansion unit 6 and the vertical slots 13 of the drive lower section 2 be greater than the stroke of the spacer assembly 6. Thus, the torque will be transmitted to the inner pipe 4 with the crown 5 when passing through the quicksand zone. This will prevent the drilling channels of the bit 5 from becoming clogged when entering denser underlying rocks due to the fact that torque will be transmitted to the inner pipe 4 with the bit 5. In FIG. 3 shows the cylindrical sections of the spacer assembly 6, on which vertical slots 14 are made.

Таким образом, предлагаемое изобретение повышает надежность работы колонкового набора в сложных условиях бурения за счет обеспечения постоянства передачи крутящего момента на всем ходе распорного узла относительно подвижной муфты благодаря применению шлицевого зацепления, чем и достигается технический результат.Thus, the proposed invention improves the reliability of the core set in difficult drilling conditions by ensuring the constant transmission of torque throughout the course of the spacer assembly relative to the movable sleeve due to the use of splined engagement, which achieves the technical result.

Claims

Core set containing an outer pipe with a drive lower section with vertical slots made on it, a movable sleeve located in the outer pipe, an expansion unit with inclined grooves, the upper part of which is placed in the movable sleeve, a removable inner pipe with a crown connected to the lower part of the spacer unit , a gripping head of a movable sleeve, a removable rock-cutting tool in the form of a group of sliding wedge sectors placed in inclined grooves of the expansion unit and connected by leaf springs with a movable sleeve, a stroke limiter of the expansion unit relative to the sleeve, characterized in that vertical slots are made on the expansion unit to ensure transmission torque over the entire stroke of the spacer unit relative to the sleeve, while the length of the vertical slots on the spacer unit and the vertical slots of the drive lower section of the outer pipe is greater than the stroke of the spacer unit relative to the movable sleeve.