RU63413U1 - CENTER AND CENTERING DRILLING EQUIPMENT SYSTEM - Google Patents
CENTER AND CENTERING DRILLING EQUIPMENT SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU63413U1 RU63413U1 RU2006143609/22U RU2006143609U RU63413U1 RU 63413 U1 RU63413 U1 RU 63413U1 RU 2006143609/22 U RU2006143609/22 U RU 2006143609/22U RU 2006143609 U RU2006143609 U RU 2006143609U RU 63413 U1 RU63413 U1 RU 63413U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- centering
- centralizer
- drilling
- centralizers
- rod
- Prior art date
Links
Abstract
Группа полезных моделей - центратор и центрирующая система бурового оборудования - относится к технике бурения скважин, а именно к устройствам, обеспечивающим центрирование бурового инструмента и буровых труб или штанг при бурении направленных прямолинейных скважин станками. Задачей заявляемой группы полезных моделей является повышение прямолинейности бурения при увеличении времени работы без замены рабочих центрирующих элементов и сохранении «легкости» выемки бурового оборудования из скважины. Центратор, содержит трубчатый корпус и жестко установленные на корпусе рабочие центрирующие элементы, которые выполнены в виде трех роликов с концевыми цапфами, оси вращения которых параллельны оси корпуса, ролики сгруппированы вокруг трубчатого корпуса и установлены через 120° с помощью опор, удерживающих цапфы роликов, причем опоры снабжены подшипниками, в которых установлены с возможностью вращения цапфы роликов, при этом опоры выполнены с плоским основанием и установлены на корпусе в гнездах с плоским дном и конфигурацией, соответствующей конфигурации основания опор, которые скреплены с корпусом с помощью болтов со стопорными элементами (например, шайбами). Центрирующая система бурового оборудования в общем случае исполнения состоит из держателя инструмента с установленным на нем центратором, и по крайней мере одной, расположенной в ряду става буровых штанг в скважине, центрирующей штангой в виде буровой штанги с жестко и соосно присоединенными по краям (например, с помощью сварки) двумя центраторами с резьбами на свободных концах. При этом все центраторы, используемые в системе, имеют описанную выше конструкцию, а держатель бурового инструмента содержит трубчатый корпус с присоединительными резьбами на концах, который совмещен с корпусом центратора. В частном случае исполнения центрирующей системы длина центрирующей штанги с двумя центраторами выполнена равной длине стандартной буровой штанги. Во втором частном случае исполнения системы первая центрирующая штанга с центраторами расположена сразу за держателем бурового инструмента с центратором. В третьем частном случае исполнения системы первая центрирующая штанга с центраторами расположена сразу за держателем бурового инструмента с центратором, вторая центрирующая штанга с центраторами при необходимости ее установки расположена через 10±1 м после первой, а каждая последующая при необходимости - через 40±2 м.A group of utility models — the centralizer and centering system of drilling equipment — relates to well drilling techniques, and in particular, to devices that center the drilling tool and drill pipes or rods when drilling directional straight wells with machine tools. The objective of the claimed group of utility models is to increase the straightness of drilling while increasing operating time without replacing the working centering elements and maintaining the "ease" of the extraction of drilling equipment from the well. The centralizer comprises a tubular housing and working centering elements rigidly mounted on the housing, which are made in the form of three rollers with end pins, the axis of rotation of which are parallel to the axis of the housing, the rollers are grouped around the tubular housing and installed through 120 ° using supports holding the journal of the rollers, and the bearings are equipped with bearings, in which the axle of the rollers are mounted for rotation, the bearings being made with a flat base and mounted on the housing in slots with a flat bottom and configuration, respectively the existing configuration of the base of the supports, which are fastened to the housing with bolts with locking elements (for example, washers). The centering system of drilling equipment in the general case consists of a tool holder with a centralizer installed on it, and at least one drill rod in the well located in a row, a centering rod in the form of a drill rod with rigidly and coaxially attached edges (for example, by welding) with two centralizers with threads at the free ends. Moreover, all the centralizers used in the system have the design described above, and the holder of the drilling tool contains a tubular body with connecting threads at the ends, which is combined with the centralizer body. In the particular case of the centering system, the length of the centering rod with two centralizers is equal to the length of a standard drill rod. In the second particular case of system execution, the first centering rod with centralizers is located immediately behind the holder of the drilling tool with a centralizer. In the third particular case of system execution, the first centering rod with centralizers is located immediately behind the drill tool holder with a centralizer, the second centering rod with centralizers, if necessary, is located 10 ± 1 m after the first, and each subsequent if necessary, after 40 ± 2 m.
Description
Группа полезных моделей относится к технике бурения скважин, а именно к устройствам, обеспечивающим центрирование бурового инструмента и буровых труб или штанг при бурении направленных прямолинейных скважин.A group of utility models relates to the technique of drilling wells, and in particular to devices that provide centering of drilling tools and drill pipes or rods when drilling directional straight wells.
Известно изобретение «Центратор бурильного инструмента», патент РФ №2055144 по заявке №92009161/03 с приоритетом от 30.11.1992 г., опубликованное в Официальном Бюллетене Роспатента 27.02.1996 г.The invention is known as “Drill Tool Centralizer”, patent of the Russian Federation No. 2055144 for application No. 92009161/03 with priority dated November 30, 1992, published in the Official Bulletin of Rospatent on February 27, 1996.
Этот центратор содержит корпус и рабочий орган центрирования - установленную на корпусе втулку с возможностью ее вращения на замковых шариковых подшипниках качения и с возможностью ограниченного осевого перемещения втулки с центрирующими ребрами, оснащенными износостойким материалом. Конструкция такого центратора является сложной, требующей установки распорных пружин между корпусом и втулкой и, главное, создающая значительные трудности при выемке бурового оборудования из пробуренной скважины именно из-за ограниченного осевого перемещения втулки.This centralizer contains a housing and a centering working body - a sleeve mounted on the housing with the possibility of rotation on lock ball bearings and with the possibility of limited axial movement of the sleeve with centering ribs equipped with wear-resistant material. The design of such a centralizer is complex, requiring the installation of spacer springs between the body and the sleeve and, most importantly, creating significant difficulties when removing drilling equipment from a drilled well, precisely because of the limited axial movement of the sleeve.
Известно также изобретение «Центратор для буровых штанг», патент РФ №2085698 по заявке №93020750/03 с приоритетом от 21.04.1993 г., опубликованный в Официальном Бюллетене Роспатента 27.07.1997 г.The invention “Centralizer for drill rods” is also known, RF patent No. 2085698 according to application No. 93020750/03 with priority dated April 21, 1993, published in the Official Bulletin of Rospatent on July 27, 1997.
Указанный центратор содержит корпус, состоящий из двух полумуфт, посаженных на оси и охватывающих в проточке штангу, в которой выполнено радиальное отверстие. Корпус снабжен радиально расположенными направляющими элементами, выполненными в виде планок, жестко и симметрично закрепленных на корпусе. При этом к планкам присоединены с помощью винтов и шайб удлиненные на 5-10 мм относительно планок эластичные пластины, причем отверстия под винты в этих пластинах выполнены в форме эллипса.The specified centralizer contains a housing consisting of two coupling halves, mounted on an axis and covering a rod in the groove, in which a radial hole is made. The housing is equipped with radially spaced guide elements, made in the form of strips, rigidly and symmetrically mounted on the housing. At the same time, elastic plates are attached to the planks with screws and washers, elongated by 5-10 mm relative to the planks, and the screw holes in these plates are made in the form of an ellipse.
То есть этот центратор имеет простые центрирующие рабочие элементы в виде эластичных пластин, удерживаемых жестко и симметрично закрепленными на корпусе планками. При этом боковая поверхность пластин контактирует с поверхностью скважины и по мере износа пластины на контакте возможно ее передвижение по радиусу.That is, this centralizer has simple centering working elements in the form of elastic plates held by planks rigidly and symmetrically fixed to the housing. In this case, the lateral surface of the plates is in contact with the surface of the well and, as the plate is worn out at the contact, its movement along the radius is possible.
Такая конструкция центратора не препятствует выемке бурового оборудования из скважины. Однако центрирующие эластичные рабочие элементы, например, «из транспортерной ленты», быстро изнашиваются, после чего допускают движения инструмента, отличные от осевых, что приводит к искривлению скважины, или требуют частой замены эластичных рабочих элементов.This centralizer design does not prevent the extraction of drilling equipment from the well. However, centering elastic working elements, for example, "from a conveyor belt", wear out quickly, after which they allow tool movements other than axial, which leads to a bending of the well, or require frequent replacement of elastic working elements.
Известно также изобретение «Центратор для става буровых штанг», патент РФ №2260107 по заявке №2001129538/03 с приоритетом от 01.11.2001 г., опубликованный в Официальном Бюллетене Роспатента 10.09.2005 г.Also known is the invention “Centralizer for the drill string,” RF patent No. 2260107 for application No. 2001129538/03 with priority dated 11/11/2001, published in the Official Bulletin of Rospatent on 10.09.2005.
Указанный центратор состоит из штанги, шарнирно соединенных полуобойм с опорами и фиксатора полуобойм. Шарнирно соединенные полуобоймы снабжены плоскими выступами, наружные плоскости которых имеют дополнительные прямоугольные выступы. Центратор снабжен дополнительными полуобоймами с опорами и перпендикулярно расположенными плоскости их разъема пазами и канавками с параметрами, соответствующими параметрам выступов шарнирно соединенных полуобойм. Опоры шарнирно соединенных и дополнительных полуобойм совмещены по окружности и диаметру. Фиксаторы размещены в опорах дополнительных полуобойм, и концы их находятся в опорах шарнирно соединенных полуобойм.The specified centralizer consists of a rod pivotally connected by a semi-hollow with supports and a retainer by a semi-hollow. The articulated semi-collars are provided with flat protrusions, the outer planes of which have additional rectangular protrusions. The centralizer is equipped with additional half-holes with supports and grooves and grooves perpendicular to the plane of their connector with parameters corresponding to the parameters of the protrusions pivotally connected to the half-holes. Supports pivotally connected and additional half-holes are combined around the circumference and diameter. The latches are placed in the supports of the additional half-holes, and their ends are located in the supports pivotally connected to the half-holes.
Описанный центратор может быть использован при бурении направленных скважин. Его недостатком является сложность конструкции.The described centralizer can be used when drilling directional wells. Its disadvantage is the complexity of the design.
Кроме того, известно изобретение «Наддолотный центратор», патент РФ №2105860 по заявке №96113285/03 с приоритетом от 27.06.1996 г., опубликованное в Официальном Бюллетене Роспатента 27.02.1998 г.In addition, the invention “Over-the-block centralizer” is known, RF patent No. 2105860 according to application No. 96113285/03 with priority dated June 27, 1996, published in the Official Bulletin of Rospatent on February 27, 1998.
Центратор содержит трубчатый корпус с присоединительными резьбами на концах и установленные жестко на корпусе рабочие центрирующие элементы. В указанном центраторе эти рабочие элементы выполнены в виде дисков с продольными прорезями для прохода промывочной жидкости, причем в нижнем диске выполнены промывочные каналы, расположенные по отношению друг к другу под углом 120°, которые направлены вверх в прорези верхнего диска и сообщены с полостью корпуса. Изобретение направлено на предотвращение налипания глины и тем самым предотвращение поршневания низа бурильной колонны с долотом, так как наддолотный центратор рассчитан на работу при бурении вязких глинистых почв, и не рассчитан для использования при бурении твердых пород, а также при бурении направленных скважин.The centralizer comprises a tubular body with connecting threads at the ends and working centering elements mounted rigidly on the body. In the specified centralizer, these working elements are made in the form of disks with longitudinal slots for the passage of washing liquid, and in the lower disk there are washing channels located at an angle of 120 ° relative to each other, which are directed upward in the slots of the upper disk and communicated with the cavity of the housing. The invention is aimed at preventing clay buildup and thereby preventing piston bottom drilling with a chisel, since the over-bit centralizer is designed to work when drilling viscous clay soils, and is not designed to be used when drilling hard rocks, as well as when drilling directional wells.
Конструкция данного центратора может быть выбрана в качестве прототипа заявляемой полезной модели центратора.The design of this centralizer can be selected as a prototype of the inventive utility model of the centralizer.
При бурении закладочных, разгрузочных, врубовых бетонноперепускных, водоперепускных скважин в подземных горных выработках требуется получение скважины, имеющей траекторию, максимально приближенную к прямолинейной. При недостаточной точности бурения скважина может пройти мимо выработки, или не обеспечить попадания в верхнюю точку купола выработки, что не позволит произвести закладку бетона на все сечение выработки. Скважина должна обеспечивать сбойку с нижележащей выработкой в расчетной точке выхода с позиционным отклонением не более 0,5 м в конце траектории.When drilling backfill, unloading, cut-in concrete casing, culvert wells in underground mining, it is required to obtain a well having a trajectory as close as possible to a straight line. With insufficient accuracy of drilling, the well may pass by the development, or fail to ensure that it reaches the top of the dome of the mine, which will not allow laying concrete on the entire cross section of the mine. The well should provide a fault with the underlying production at the calculated exit point with a position deviation of not more than 0.5 m at the end of the trajectory.
Из-за неоднородности пород по трассе скважины нормальные усилия, возникающие на рабочей поверхности коронки, приводят к ее смещению в сторону пород меньшей крепости. Кроме того, ввиду недостаточной жесткости бурового става и наличия зазора между корпусом держателя инструмента и стенками скважины, а также наличия значительного зазора между буровыми штангами и стенками выработки, имеют место деформации бурового става, что приводит к воздействию на коронку усилий, отличных от осевых, вызывая ее отклонение и отклонение фактической трассы коронки от расчетной траектории.Due to the heterogeneity of the rocks along the borehole, normal forces arising on the working surface of the crown lead to its displacement towards the rocks of lower strength. In addition, due to the insufficient rigidity of the drill stand and the presence of a gap between the tool holder body and the walls of the well, as well as the presence of a significant gap between the drill rods and the production walls, deformations of the drill stand occur, which causes the crown to exert forces other than axial, causing its deviation and deviation of the actual crown path from the calculated trajectory.
В описанном выше изобретении «Центратор бурильного инструмента» по патенту РФ №2055144 указано, что центратор устанавливается непосредственно над породоразрушающим инструментом, а в случае необходимости центраторы могут устанавливаться с некоторыми интервалами по всей длине колонны штанг. Однако, как было указано выше, конструкция такого центратора является сложной и создающей значительные трудности при выемке бурового оборудования из пробуренной скважины. Это ограничивает использование указанного центратора в центрирующей системе бурового оборудования.In the invention described above, "Drill tool centralizer" according to RF patent No. 2055144 indicates that the centralizer is installed directly above the rock cutting tool, and if necessary, centralizers can be installed at some intervals along the entire length of the rod string. However, as indicated above, the design of such a centralizer is complex and creates significant difficulties when removing drilling equipment from a drilled well. This limits the use of the specified centralizer in the centering system of drilling equipment.
В описанном выше изобретении «Центратор для става буровых штанг» по патенту РФ №2260107 указано, что для обеспечения сохранения заданного направления бурения осуществляют центрирование става штанг в пределах всей глубины буримой скважины, для чего используют комплект центраторов разного диаметра с определенным шагом, которые устанавливают по мере необходимости между буровыми штангами. Для установки необходимо выбирать центратор с диаметром по опорам, наиболее соответствующим максимально возможной потере диаметра установленного бурового инструмента за рейс. Кроме того, сама установка центратора требует проведения его механической сборки на штанге с кольцевой проточкой непосредственно на станке, что является достаточно сложным и трудоемким процессом.In the invention described above, "Centralizer for the drill rod set" according to the patent of the Russian Federation No. 2260107 indicates that to ensure preservation of a given direction of drilling, the rod set is centered throughout the entire depth of the borehole, for which a set of centralizers of different diameters with a certain step are used, which are set according as necessary between drill rods. For installation, it is necessary to choose a centralizer with a diameter of the bearings most appropriate to the maximum possible loss of the diameter of the installed drilling tool per flight. In addition, the installation of the centralizer itself requires mechanical assembly on a rod with an annular groove directly on the machine, which is a rather complicated and time-consuming process.
В описанном выше изобретении «Центратор для буровых штанг» по патенту РФ №2085698 указано, что для предотвращения искривления буримых скважин, создают жесткую базу по длине колонны буровых штанг, состоящую из пневмоударника и двух штанг, в проточки которых устанавливают центраторы. Создание такой системы центрирования служит для обеспечения точного направленного бурения скважин путем центрирования бурового снаряда.In the invention described above, "Centralizer for drill rods" according to the patent of Russian Federation No. 2085698 indicates that to prevent the curvature of drill holes, create a rigid base along the length of the drill string, consisting of a hammer and two rods, in the grooves of which centralizers are installed. The creation of such a centering system serves to ensure accurate directional well drilling by centering the drill.
Однако, как было указано ранее, центрирующие эластичные рабочие элементы, например, «из транспортерной ленты», быстро изнашиваются, что приводит к необходимости частой их замены.However, as mentioned earlier, the centering elastic work elements, for example, "from the conveyor belt", wear out quickly, which leads to the need for frequent replacement.
При этом собственно система центрирования бурового инструмента в данном случае состоит из держателя бурового инструмента с центратором (первой штанги, к которой присоединяется буровой инструмент) и следующей за ним центрирующей штанги с центратором (второй штанги).In this case, the actual centering system of the drilling tool in this case consists of a holder of a drilling tool with a centralizer (the first rod to which the drilling tool is connected) and a subsequent centering rod with a centralizer (second rod).
Описанная конструкция наиболее близка по технической сущности к заявляемой полезной модели - системе центрирования бурения и может быть выбрана в качестве ее прототипа.The described construction is the closest in technical essence to the claimed utility model - the centering system of drilling and can be selected as its prototype.
Задачей заявляемой группы полезных моделей: центратора и центрирующей системы бурового оборудования является повышение прямолинейности бурения при увеличении времени работы без замены рабочих центрирующих элементов и сохранении «легкости» выемки бурового оборудования из скважины.The objective of the claimed group of utility models: the centralizer and the centering system of drilling equipment is to increase the straightness of drilling while increasing operating time without replacing the working centering elements and maintaining the "ease" of drilling equipment from the well.
Указанная задача решается за счет того, что центратор содержит трубчатый корпус, на котором жестко установлены рабочие центрирующие элементы, причем эти рабочие элементы выполнены в виде трех роликов с цапфами, оси вращения которых параллельны оси корпуса, ролики сгруппированы вокруг трубчатого корпуса и установлены друг по отношению друг к другу через 120° с помощью опор, удерживающих цапфы роликов, причем опоры снабжены подшипниками, в которых установлены с возможностью вращения цапфы роликов, опоры выполнены с плоским основанием и установлены в корпусе в гнездах с плоским дном и конфигурацией, соответствующей конфигурации основания опор, а основания опор соединены с корпусом с помощью болтов со стопорными элементами (например, стопорными шайбами).This problem is solved due to the fact that the centralizer contains a tubular body on which the working centering elements are rigidly mounted, moreover, these working elements are made in the form of three rollers with trunnions, the axis of rotation of which are parallel to the axis of the body, the rollers are grouped around the tubular body and are installed in relation to to each other through 120 ° with the help of bearings holding the axles of the rollers, the bearings being equipped with bearings in which the axles of the rollers are mounted for rotation, the supports are made with a flat base and Mounted in the housing in slots with a flat bottom and a configuration corresponding to the configuration of the base of the supports, and the base of the supports are connected to the housing using bolts with locking elements (for example, lock washers).
Выполнение рабочих центрирующих элементов в виде роликов, установленных на корпусе с помощью жестко закрепленных опор с подшипниками, в которые установлены цапфы роликов для обеспечения возможности их вращения параллельно оси корпуса, позволила создать центратор с достаточно простыми и надежными рабочими центрирующими элементами, конструкция которого не препятствует выемке бурового оборудования из скважины.The implementation of the working centering elements in the form of rollers mounted on the housing using rigidly mounted bearings with bearings in which the journal pivots are mounted to ensure that they can rotate parallel to the axis of the housing, made it possible to create a centralizer with fairly simple and reliable working centering elements, the design of which does not interfere with the recess drilling equipment from the well.
При этом экспериментально было установлено, что радиальный контакт центратора со стенками скважины происходит в трех точках, в связи с чем его конструкция предусматривает наличие трех роликов, симметрично расположенных вокруг корпуса через 120°.At the same time, it was experimentally established that the radial contact of the centralizer with the walls of the well occurs at three points, and therefore its design provides for the presence of three rollers symmetrically located around the body through 120 °.
Опоры снабжены подшипниками, в которые установлены цапфы роликов, что обеспечивает возможность их вращения параллельно оси корпуса. Кроме того, опоры роликов выполнены с плоским основанием, установлены в плоские гнезда корпуса соответствующей формы, причем основания опор соединены с корпусом с помощью болтов со стопорными элементами, например, с шайбамиThe bearings are equipped with bearings in which the axles of the rollers are mounted, which makes it possible to rotate them parallel to the axis of the housing. In addition, the bearings of the rollers are made with a flat base, are installed in the flat sockets of the housing of the corresponding shape, and the base of the supports are connected to the housing using bolts with locking elements, for example, with washers
Благодаря указанной конструкции центратор обеспечивает оптимальный режим центрирования, так как во время бурения бурильным станком, когда вращаются штанги става, все три ролика центратора обегают внутреннюю поверхность скважины, удерживая за счет жесткой системы крепления опор роликов трубчатый корпус центратора от движений, отличных от осевых.Thanks to this design, the centralizer provides an optimal centering mode, since during drilling by the drill rig when the stems rotate, all three centralizer rollers run around the inner surface of the well, holding the centralizer tubular body from movements other than axial due to the rigid system of fastening the roller bearings.
Заявляемая конструкция центратора позволяет изготавливать все его элементы из металла, что значительно увеличивает срок их службы, т.е. увеличивает время бурения без замены рабочих центрирующих элементов центратора.The inventive design of the centralizer allows you to make all of its elements from metal, which significantly increases their service life, i.e. increases drilling time without replacing the working centering elements of the centralizer.
Таким образом, заявляемая конструкция центратора с совокупностью перечисленных признаков обеспечивает оптимальный режим центрирования в скважине, позволяет увеличить надежность и время бурения без замены рабочих центрирующих элементов, а также не препятствует выемке бурового оборудования из скважины.Thus, the inventive design of the centralizer with the combination of the above features provides the optimal centering mode in the well, allows you to increase the reliability and time of drilling without replacing the working centering elements, and also does not prevent the removal of drilling equipment from the well.
Указанная задача решается также за счет того, что центрирующая система бурового оборудования в скважине (буровой инструмент, его держатель и ряд последовательно соединенных буровых штанг) состоит из первого центратора, установленного на держателе бурового инструмента, и по крайней мере одной центрирующей штанги в ряду буровых штанг с установленными на ней двумя центраторами по краям.This problem is also solved due to the fact that the centering system of drilling equipment in the well (drilling tool, its holder and a number of series-connected drill rods) consists of a first centralizer mounted on the holder of the drilling tool, and at least one centering rod in the series of drill rods with two centralizers installed on it at the edges.
При этом все центраторы, используемые в заявляемой центрирующей системе, имеют одинаковую конструкцию, идентичную конструкции заявляемого и описанного выше центратора, содержащего трубчатый корпус и рабочие центрирующие элементы, выполненные в виде трех роликов с цапфами, установленных параллельно оси корпуса через 120° по отношению друг к другу в специальные гнезда на жестко закрепленные на корпусе опоры, снабженные подшипниками с установленными в них цапфами роликов, обеспечивающих возможность вращения роликов центратора параллельно оси корпуса.Moreover, all the centralizers used in the inventive centering system have the same design, identical to the design of the inventive and described centralizer, comprising a tubular body and working centering elements made in the form of three rollers with pins mounted parallel to the axis of the housing through 120 ° with respect to each other to each other in special slots on supports rigidly fixed to the housing, equipped with bearings with roller pins installed in them, which enable the centralizer rollers to rotate in parallel on the axis of the body.
Держатель бурового инструмента содержит трубчатый корпус с присоединительными резьбами на концах, который совмещен с корпусом центратора.The holder of the drilling tool contains a tubular body with connecting threads at the ends, which is combined with the body of the centralizer.
К держателю инструмента с центратором присоединяются с помощью резьбовых соединений с одного конца - буровой инструмент (например, пневмоударник с коронкой или долото), а с другого конца последовательно и соосно соединенные с держателем инструмента и между собой - буровые штанги, между или перед которыми установлена по крайней мере одна центрирующая штанга. При этом никаких переделок в буровых штангах не требуется.To the tool holder with a centralizer are attached using threaded connections from one end - a drilling tool (for example, a hammer with a crown or a chisel), and from the other end in series and coaxially connected to the tool holder and between each other - drill rods between or in front of which at least one centering rod. In this case, no alterations in the drill rods are required.
Центрирующая штанга представляет собой буровую штангу с жестко присоединенными к ней соосно по краям, например с помощью сварки, двумя центраторами, имеющими описанную выше конструкцию и выполненными с присоединительными резьбами на свободных концах своих корпусов для подсоединения к другой буровой штанге и/или к держателю бурового инструмента.The centering rod is a drill rod with rigidly attached to it coaxially at the edges, for example by welding, two centralizers having the construction described above and made with connecting threads on the free ends of their bodies for connection to another drill rod and / or to the holder of the drilling tool .
Экспериментально установлено, что линейный контакт центрирующей штанги со скважиной происходит в двух точках, в связи с чем для обеспечения необходимой прямолинейности центрирующая штанга и содержит два центратора по краям.It was experimentally established that the linear contact of the centering rod with the well occurs at two points, and therefore, to ensure the necessary straightness, the centering rod contains two centralizers at the edges.
Все центраторы, входящие в центрирующую систему, имеют диаметр, максимально приближенный к диаметру скважины. Это обеспечивает жесткость набора: буровой инструмент - держатель инструмента с центратором, исключая колебания бурового инструмента от действия нормальных усилий, создаваемых породой в забое.All centralizers included in the centering system have a diameter as close as possible to the diameter of the well. This ensures rigidity of the set: the drilling tool is a tool holder with a centralizer, eliminating fluctuations in the drilling tool from the action of normal forces created by the rock in the face.
Однако из-за недостаточной жесткости бурового става и наличия зазора со скважиной, один центратор, установленный на держателе инструмента, не обеспечивает требуемой точности бурения.However, due to the insufficient rigidity of the drill string and the presence of a gap with the well, one centralizer mounted on the tool holder does not provide the required drilling accuracy.
В связи с этим заявляемая центрирующая система бурового оборудования в скважине кроме держателя инструмента с центратором содержит по крайней мере одну центрирующую штангу с двумя центраторами по краям в ряду буровых штанг. Держатель инструмента с центратором в сочетании с последующими центрирующими штангами, установленными по буровому ставу, устраняют возникающие при бурении поперечные усилия и тем самым обеспечивают приложение к буровому инструменту только осевых усилий, что позволяет исключить его уход от прямолинейности и провести скважину по траектории максимально приближенной к расчетной.In this regard, the claimed centering system of drilling equipment in the well, in addition to the tool holder with a centralizer, contains at least one centering rod with two centralizers at the edges in the row of drill rods. The tool holder with a centralizer, in combination with subsequent centering rods installed at the drill stand, eliminate lateral forces arising from drilling and thereby ensure that only axial forces are applied to the drilling tool, which eliminates its straightness and leads the well along a trajectory as close as possible to the calculated .
Таким образом, заявляемая центрирующая система бурового оборудования в скважине с совокупностью перечисленных признаков обеспечивает повышение прямолинейности бурения при увеличении времени работы без замены рабочих центрирующих элементов и сохранении «легкости» выемки бурового оборудования из скважины.Thus, the inventive centering system of drilling equipment in the well with a combination of the above features provides an increase in the straightness of drilling with an increase in operating time without replacing the working centering elements and maintaining the "ease" of removing the drilling equipment from the well.
В частном случае выполнения центрирующей системы бурового оборудования длина центрирующей штанги с закрепленными на ее концах вторым и третьим центраторами, выполнена равной длине стандартной буровой штанги, т.е. длина укороченной штанги выбирается такой, чтобы общая длина центрирующей штанги в сборе с двумя центраторами была равна длине стандартной буровой штанги.In the particular case of the drilling equipment centering system, the length of the centering rod with the second and third centralizers fixed at its ends is made equal to the length of the standard drill rod, i.e. the length of the shortened rod is selected so that the total length of the centering rod assembly with two centralizers is equal to the length of a standard drill rod.
Такое выполнение повышает технологичность производства буровых работ.This embodiment increases the manufacturability of drilling operations.
В частном случае выполнения центрирующей системы бурового оборудования в скважине первая центрирующая штанга с двумя центраторами по краям расположена сразу за держателем бурового инструмента с центратором.In the particular case of the implementation of the centering system of drilling equipment in the well, the first centering rod with two centralizers at the edges is located immediately behind the holder of the drilling tool with a centralizer.
Практикой бурения было установлено, что для обеспечения требуемой точности бурения и увеличения жесткости бурового инструмента, наиболее оптимальным вариантом является установка центрирующей штанги сразу за держателем бурового инструмента.It has been established by drilling practice that to ensure the required drilling accuracy and increase rigidity of the drilling tool, the most optimal option is to install a centering rod immediately after the holder of the drilling tool.
В частном случае выполнения центрирующей системы бурового оборудования в скважине первая центрирующая штанга с двумя центраторами по краям расположена сразу за держателем бурового инструмента с центратором, вторая центрирующая штанга при необходимости ее установки расположена через 10±1 м после первой, а каждая последующая при необходимости - через 40±2 м.In the particular case of the centering system of drilling equipment in the well, the first centering rod with two centralizers at the edges is located immediately behind the holder of the drilling tool with a centralizer, the second centering rod, if necessary, is located 10 ± 1 m after the first, and each subsequent if necessary 40 ± 2 m.
Практикой бурения было установлено, что для обеспечения требуемой точности бурения и увеличения жесткости става буровых штанг, указанное расположение центрирующих штанг в системе является наиболее оптимальным, особенно при бурении однородных твердых пород.It has been established by drilling practice that to ensure the required accuracy of drilling and increase the rigidity of the drill string, the specified location of the centering rods in the system is the most optimal, especially when drilling homogeneous hard rocks.
Заявляемые центратор и центрирующая система бурового оборудования иллюстрируются чертежами, представленными на фиг.1, 2 и 3.The inventive centralizer and centering system of drilling equipment are illustrated by the drawings shown in figures 1, 2 and 3.
На фиг.1 представлен чертеж центратора с рабочими центрирующими элементами в виде трех роликов.Figure 1 presents a drawing of a centralizer with working centering elements in the form of three rollers.
На фиг.2 представлена чертеж центрирующей системы бурового оборудования в общем случае выполнения.Figure 2 presents a drawing of a centering system of drilling equipment in the General case of execution.
На фиг.3 представлена схема центрирующей системы бурового оборудования в частном случае выполнения.Figure 3 presents a diagram of the centering system of drilling equipment in the particular case of execution.
Заявляемый центратор (фиг.1) содержит трубчатый корпус 1, на котором установлены рабочие центрирующие элементы - три ролика 2 с выполненными одной деталью с ними концевыми цапфами 3, установленными в подшипниках 4 опор 5; опоры установлены в гнезда 6 корпуса 1 и соединены с ним болтами 7 со стопорными элементами (шайбами) 8.The inventive centralizer (figure 1) contains a tubular housing 1, on which the working centering elements are installed - three rollers 2 with end axles 3 made in one detail with them, mounted in bearings 4 of bearings 5; the supports are installed in the slots 6 of the housing 1 and are connected with it by bolts 7 with locking elements (washers) 8.
Заявляемая центрирующая система бурового оборудования в скважине в общем случае выполнения (фиг.2) содержит держатель инструмента 9 (инструмент на чертеже не показан) с центратором 10 и по крайней мере одну центрирующую штангу 11 с двумя центраторами 12 и 13 по краям, расположенную с ним соосно в одну линию в ставе буровых штанг.The inventive centering system of drilling equipment in the well in the general case of execution (Fig. 2) comprises a tool holder 9 (the tool is not shown in the drawing) with a centralizer 10 and at least one centering rod 11 with two centralizers 12 and 13 at its edges located coaxially in one line in the drill string.
При этом держатель инструмента 9 имеет трубчатый корпус с присоединительными резьбами на концах, совмещенный с корпусом центратора 10, конструкция которого описана выше и представлена на фиг.1. К держателю инструмента с центратором (фиг.2) с помощью резьбы присоединяется с одного конца буровой инструмент (например, пневмоударник с коронкой или долото), а с другого конца - последовательно и соосно соединенные буровые штанги, между или перед которыми установлена по крайней мере одна центрирующая штанга 11 с двумя центраторами 12 и 13.In this case, the tool holder 9 has a tubular body with connecting threads at the ends, combined with the body of the centralizer 10, the design of which is described above and is presented in figure 1. To the tool holder with a centralizer (Fig. 2), a drilling tool is attached from one end (for example, a hammer with a crown or a chisel) from one end, and from the other end, drill rods connected in series and coaxially with at least one centering rod 11 with two centralizers 12 and 13.
При этом центрирующая штанга 11 (на фиг.2 показана с разрывом) включает в себя обычную буровую штангу с жестко и соосно прикрепленными к ее концам, например с помощью сварки, вторым 12 и третьим 13 центраторами, конструкция которых описана выше и представлена на фиг.1. Свободные концы корпусов второго и третьего центраторов 12 и 13, являющиеся одновременно концами центрирующей штанги 11, выполнены с присоединительными резьбами для ее подсоединения к другой буровой штанге и/или к держателю бурового инструмента.In this case, the centering rod 11 (shown in FIG. 2 with a break) includes a conventional drill rod with rigidly and coaxially attached to its ends, for example by welding, with second 12 and third 13 centralizers, the design of which is described above and is presented in FIG. one. The free ends of the bodies of the second and third centralizers 12 and 13, which are simultaneously the ends of the centering rod 11, are made with connecting threads for connecting it to another drill rod and / or to the holder of the drilling tool.
В частном случае выполнения центрирующей системы (фиг.2) длина центрирующей штанги 11 с двумя центраторами 12 и 13 выполнена равной длине стандартной буровой штанги.In the particular case of the implementation of the centering system (figure 2), the length of the centering rod 11 with two centralizers 12 and 13 is made equal to the length of a standard drill rod.
В частном случае выполнения центрирующей системы бурового оборудования в скважине (фиг.3) первая центрирующая штанга 11 с двумя центраторами 12 и 13 по ее краям расположена сразу за держателем 9 бурового инструмента с центратором 10.In the particular case of the centering system of drilling equipment in the well (Fig. 3), the first centering rod 11 with two centralizers 12 and 13 along its edges is located immediately behind the holder 9 of the drilling tool with centralizer 10.
В частном случае выполнения центрирующей системы бурового оборудования в скважине (фиг.3) первая центрирующая штанга 11 с двумя центраторами 12 и 13 расположена сразу за держателем бурового инструмента 9 с центратором 10, вторая такая же центрирующая штанга 14 с двумя центраторами 15 и 16 расположена после первой центрирующей штанги 11 через количество буровых штанг, кратное примерно 10 метрам, а третья такая центрирующая штанга 17 с двумя центраторами 18 и 19 и каждая аналогичная последующая расположены через количество буровых штанг, кратное примерно 40 метрам.In the particular case of the centering system of drilling equipment in the well (Fig. 3), the first centering rod 11 with two centralizers 12 and 13 is located immediately behind the holder of the drilling tool 9 with centralizer 10, the second same centering rod 14 with two centralizers 15 and 16 is located after the first centering rod 11 through the number of drill rods, a multiple of approximately 10 meters, and the third such centering rod 17 with two centralizers 18 and 19 and each similar subsequent located through the number of drill rods, a multiple example but 40 meters.
Заявляемая центрирующая система бурового оборудования (фиг.2), в качестве составной части которой использован заявляемый центратор (фиг.1), содержащий трубчатый корпус и рабочие центрирующие элементы, выполненные в виде трех роликов с цапфами, установленных параллельно оси корпуса через 120° по отношению друг к другу в специальные гнезда на жестко закрепленные на корпусе опоры, снабженные подшипниками с установленными в них цапфами роликов, обеспечивающих возможность вращения роликов центратора параллельно оси корпуса, в общем случае работает следующим образом.The inventive centering system of drilling equipment (figure 2), as part of which is used the inventive centralizer (figure 1), containing a tubular body and working centering elements made in the form of three rollers with pins mounted parallel to the axis of the housing through 120 ° with respect to to each other in special slots on supports rigidly fixed to the housing, equipped with bearings with roller pins mounted in them, which enable the centralizer rollers to rotate parallel to the axis of the housing, in the general case gives as follows.
В процессе бурения корпус 1 (фиг.1) центратора 10 держателя инструмента 9 и, по крайней мере, центраторов 12 и 13 центрирующей штанги 11 (фиг.2) вместе с буровым инструментом и буровыми штангами совершают вращательное и поступательное по мере подачи инструмента движения. При вращении става штанг бурильным станком ролики 2 (фиг.1) рабочих центрирующих элементов всех центраторов обегают поверхность скважины, удерживая буровой инструмент, держатель инструмента и штанги бурового става от движений, отличных от осевых. При этом расположение по крайней мере трех центраторов 10, 12 и 13, разнесенных по оси бурения обусловливает жесткую центровку бурового оборудования вдоль скважины.In the process of drilling, the housing 1 (Fig. 1) of the centralizer 10 of the tool holder 9 and at least the centralizers 12 and 13 of the centering rod 11 (Fig. 2) together with the drilling tool and drill rods perform rotational and translational motion of the tool. When the rod set is rotated by the drill press, the rollers 2 (Fig. 1) of the working centering elements of all centralizers circulate the surface of the well, holding the drilling tool, tool holder and drill rod of the drill stand from movements other than axial. Moreover, the location of at least three centralizers 10, 12 and 13, spaced along the axis of the drilling, causes rigid alignment of the drilling equipment along the well.
В частном случае исполнения, когда длина центрирующей штанги 11 со вторым 12 и третьим 13 центраторами, выполнена равной длине стандартной буровой штанги, центрирующая система работает также, как и в общем случае.In the particular case of execution, when the length of the centering rod 11 with the second 12 and third 13 centralizers is made equal to the length of the standard drill rod, the centering system works the same as in the general case.
В частном случае выполнения (фиг.3), когда первая центрирующая штанга 11 с двумя центраторами 12 и 13 расположена сразу за держателем 9 бурового инструмента с центратором 10, центрирующая система работает также, как и в общем случае. При этом установка центрирующей штанги сразу за держателем бурового инструмента обеспечивает наличие сразу трех центраторов вблизи работающего бурового инструмента, что повышает жесткость его центровки, исключая колебания коронки от действия нормальных усилий, создаваемых породой на забое.In the particular case of execution (Fig. 3), when the first centering rod 11 with two centralizers 12 and 13 is located immediately behind the holder 9 of the drilling tool with centralizer 10, the centering system works as well as in the general case. In this case, the installation of the centering rod immediately after the holder of the drilling tool ensures the presence of three centralizers immediately near the working drilling tool, which increases the rigidity of its alignment, excluding crown vibrations from the action of normal forces created by the rock in the face.
В частном случае выполнения (фиг.3), когда первая центрирующая штанга 11 с центраторами 12, 13 расположена сразу за держателем 9 бурового инструмента с центратором 10, вторая центрирующая штанга 14 с центраторами 15, 16 при необходимости ее установки расположена через количество буровых штанг, кратное примерно 10 метрам, а третья центрирующая штанга 17 с центраторами 18, 19 и каждая аналогичная последующая при необходимости расположены через количество буровых штанг, кратное примерно 40 метрам, центрирующая система работает также, как и в общем случае.In the particular case of execution (Fig. 3), when the first centering rod 11 with centralizers 12, 13 is located immediately behind the holder 9 of the drilling tool with centralizer 10, the second centering rod 14 with centralizers 15, 16, if necessary, is located through the number of drill rods, a multiple of about 10 meters, and a third centering rod 17 with centralizers 18, 19 and each similar subsequent one, if necessary, are located through the number of drill rods, a multiple of about 40 meters, the centering system works the same as in the general case.
При этом в процессе бурения в случае превышения допустимой величины отклонения фактической трассы бурения от расчетной траектории, в став буровых штанг устанавливаются при необходимости вторая, третья и т.д. последующие центрирующие штанги. Держатель инструмента с центратором в сочетании с последующими центрирующими штангами, установленными по буровому ставу, устраняют возникающие при бурении поперечные усилия, что позволяет исключить его уход от прямолинейности.In this case, in the process of drilling in case of exceeding the permissible deviation of the actual drilling route from the calculated trajectory, if necessary, the second, third, etc. subsequent centering rods. The tool holder with a centralizer in combination with subsequent centering rods installed at the drill stand eliminates lateral forces arising during drilling, which eliminates its departure from straightness.
Для осуществления группы полезных моделей - центратора и центрирующей системы бурового оборудования в скважине, как в общем случае, так и в частных случаях выполнения, можно использовать известные в технике бурения технологические процессы и материалы.To implement a group of utility models - a centralizer and a centering system of drilling equipment in a well, both in the general case and in particular cases, it is possible to use technological processes and materials known in the drilling technique.
Ниже приведен пример конкретного выполнения.The following is an example of a specific implementation.
Так, например, трубчатый корпус центратора может быть изготовлен из стали.So, for example, the tubular body of the centralizer can be made of steel.
Когда центратор устанавливается на корпусе держателя инструмента, то корпусом центратора является трубчатый корпус держателя инструмента, который также может быть изготовлен из стали и имеющий резьбовые соединения на концах.When the centralizer is mounted on the tool holder body, the centralizer case is a tubular tool holder body, which can also be made of steel and having threaded ends.
В корпусе центратора длиной около 300 мм установлены в гнездах опоры с подшипниками скольжения с твердой смазкой.In the centralizer case, about 300 mm long are mounted in the seats of the support with plain bearings with solid lubrication.
Ролики, выполненные с цапфами одной деталью, могут быть изготовлены, например, из стали 18ХГТ с цементацией внешней рабочей поверхности. При этом поверхность роликов, контактирующая с породой скважины, цементирована на глубину 1 мм при твердости 57-60 НRCэ.Rollers made with pins with one piece can be made, for example, of 18KhGT steel with cementation of the outer working surface. Moreover, the surface of the rollers in contact with the rock of the well is cemented to a depth of 1 mm with a hardness of 57-60 NRCe.
Фиксация опор роликов к корпусу и целостность узла рабочих центрирующих элементов в целом достигается за счет крепления с помощью болтов. Исключение развинчивания болтов крепления опор роликов к корпусу реализуется, например за счет стопорных шайб с носком по ГОСТ 13465-77.The fixing of the roller bearings to the housing and the integrity of the assembly of the working centering elements as a whole is achieved by fastening with bolts. An exception to unscrewing the bolts of fastening the bearings of the rollers to the housing is realized, for example, due to lock washers with a toe in accordance with GOST 13465-77.
Общая длина центрирующей штанги в сборе с двумя центраторами выбрана равной длине стандартной буровой штанги для станков УБЗС и УБРС, а именно 1160 мм.The total length of the centering rod assembly with two centralizers is chosen equal to the length of the standard drill rod for the UBZS and UBRS machines, namely 1,160 mm.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006143609/22U RU63413U1 (en) | 2006-12-05 | 2006-12-05 | CENTER AND CENTERING DRILLING EQUIPMENT SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006143609/22U RU63413U1 (en) | 2006-12-05 | 2006-12-05 | CENTER AND CENTERING DRILLING EQUIPMENT SYSTEM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU63413U1 true RU63413U1 (en) | 2007-05-27 |
Family
ID=38311603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006143609/22U RU63413U1 (en) | 2006-12-05 | 2006-12-05 | CENTER AND CENTERING DRILLING EQUIPMENT SYSTEM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU63413U1 (en) |
-
2006
- 2006-12-05 RU RU2006143609/22U patent/RU63413U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3833077A (en) | Diamond drills | |
| NO20131077A1 (en) | CENTERING DEVICE | |
| RU2291270C1 (en) | Rolling cutter drilling bit | |
| WO2013028075A1 (en) | Adjustable eccentric bushing assembly for wireline-operated directional core barrel drill | |
| US4905777A (en) | Device for producing drilling holes from an angled position with respect to the drilling axis | |
| CA2749221C (en) | Thrust bearing assembly for a wireline-operated directional core barrel drill | |
| US11708726B2 (en) | Horizontal directional reaming | |
| US7766103B2 (en) | Drill bit and a single pass drilling apparatus | |
| RU63413U1 (en) | CENTER AND CENTERING DRILLING EQUIPMENT SYSTEM | |
| Stupina et al. | Control and management by resource of rolling cutter bits in drilling rock massif | |
| KR101388215B1 (en) | Arm for rock drilling rod exchange | |
| SE530651C2 (en) | Drill bit for one-stage anchor bolts and one-stage drilling equipment | |
| CN210067987U (en) | Raise boring machine capable of drilling directional pilot hole | |
| US3866698A (en) | Raise drilling bit | |
| SE530208C2 (en) | Drill head and one stage drilling apparatus involve one piece head rotatable around geometrical drilling shaft and provided with connecting part | |
| CN105114000A (en) | Drill rod fixing device of drilling machine | |
| CN211900453U (en) | Correctable drill core type long drill distance horizontal drilling machine | |
| CN110468898A (en) | Tooling sleeve, quartering hammer and installation method | |
| SE530905C2 (en) | Rock drill bit for single-stage anchor bolts and single-stage drilling equipment | |
| CN214886838U (en) | Drill rod guiding device for assisting impact rotary rock drill to complete grooving operation | |
| CN213838548U (en) | Tunneling limit drill rod | |
| CN220748177U (en) | Arm-supporting type guiding inclination-preventing drill bit | |
| CN219974532U (en) | Anchor rod auxiliary installation equipment | |
| CN211500529U (en) | Directional drilling tool for drilling inclined shaft and vertical shaft | |
| RU2306401C1 (en) | Tool for breaking rock |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20081206 |