RU7447U1

RU7447U1 - WELL DRILLING DEVICE

Info

Publication number: RU7447U1
Application number: RU97101342/20U
Authority: RU
Inventors: Б.В. Гусев; А.Д. Седых; А.И. Владимиров; Г.М. Сорокин; В.Я. Кершенбаум; И.Б. Куракин
Original assignee: Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина; Гусев Борис Владимирович; Седых Александр Дмитриевич; Владимиров Альберт Ильич; Сорокин Георгий Матвеевич; Кершенбаум Всеволод Яковлевич; Куракин Игорь Борисович
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 1998-08-16

Abstract

1. Буровой снаряд, содержащий корпус с осевым каналом, радиальными и периферийными каналами, в которых расположены с возможностью осевого перемещения породоразрушающие стержни с поршневыми головками, компенсаторы износа, выполненные в виде жестко закрепленных в корпусе втулок с пазами, размещенных в периферийных каналах со стороны забойной части бурового снаряда и контактирующих с породоразрушающими стержнями, распределитель, установленный в корпусе с возможностью вращения, снабженный осевым и периферийным каналами, а также спиральным хвостовиком и расположенной в осевом канале корпуса цапфой с проточкой, отличающийся тем, что оси периферийных каналов корпуса расположены на нескольких конических поверхностях, соосных корпусу, а распределитель снабжен дополнительными периферийными каналами и проточками.2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что оси периферийных каналов корпуса расположены равномерно на конических поверхностях, соосных корпусу.3. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что оси периферийных каналов корпуса, расположенных на одной конической поверхности, соосной корпусу, смещены в окружном направлении относительно оси периферийных каналов корпуса, расположенных на другой конической поверхности, соосной корпусу.1. A drill containing a housing with an axial channel, radial and peripheral channels, in which rock-cutting rods with piston heads are located with the possibility of axial movement, wear compensators made in the form of bushings rigidly fixed in the housing with grooves located in the peripheral channels from the downhole side parts of the drill and contacting with rock cutting rods, a distributor mounted in the housing with the possibility of rotation, provided with axial and peripheral channels, as well as spiral m and shank situated in the axial channel of the trunnion housing groove, characterized in that the peripheral channels are located on the axis of the housing several conical surfaces coaxial body and the distributor is provided with additional peripheral channels and protochkami.2. The projectile according to claim 1, characterized in that the axes of the peripheral channels of the housing are evenly distributed on conical surfaces coaxial with the housing. The projectile according to claim 1, characterized in that the axis of the peripheral channels of the housing located on one conical surface, coaxial to the body, are displaced in the circumferential direction relative to the axis of the peripheral channels of the housing located on another conical surface, to the coaxial body.

Description

Полезная модель относится к области бурового оборудования, в частности, использующего ударно-вращательный метод, и может быть применена для проходки скважин различного назначения в твердых и крепких породах.The invention relates to the field of drilling equipment, in particular, using the rotational shock method, and can be used for drilling wells for various purposes in hard and hard formations.

Известен буровой снаряд (1), содержащий корпус с расположенными в его каналах несколькими породоразрушающими коронками, снабженными каждая индивидуальным пневмоударником. Недостатком данного устройства является отсутствие упорядоченного ударного воздействия на забой, обусловленного подачей рабочего агента (воздуха) одновременно ко всем пневмоударникам, что влечет за собой малую эффективность ударного разрушения породы.Known drill (1), comprising a housing with several rock-cutting crowns located in its channels, each equipped with an individual hammer. The disadvantage of this device is the lack of an ordered impact on the face due to the supply of a working agent (air) at the same time to all hammers, which entails a low efficiency of impact destruction of the rock.

Известен также буровой снаряд, принятый в качестве прототипа (2), содержащий корпус с расположенными в его каналах породоразрушающими стержнями, а также средством обеспечивающим поочередное воздействие рабочего агента (воздуха или жидкости) на породоразрушающие стержни и следовательно поочередное ударное воздействие на забой. Недостатком данного устройства является то, что породоразрушающее воздействие на забой создается в момент удара лишь в одном месте, т.е. обеспечивается создание волны деформации лишь в окружном направлении по дну забоя.Also known is a drill, adopted as a prototype (2), containing a body with rock-cutting rods located in its channels, as well as a means of providing a sequential impact of the working agent (air or liquid) on the rock-cutting rods and, consequently, a sequential impact on the face. The disadvantage of this device is that the rock cutting effect on the face is created at the time of impact in only one place, i.e. a deformation wave is created only in the circumferential direction along the bottom of the face.

Заявляемая полезная модель решает техническую задачу повышения эффективности ударного разрушения пород в забое вследствие возможности создания на дне забоя волн деформации с заданной частотой и направлением распространения.The inventive utility model solves the technical problem of increasing the efficiency of impact destruction of rocks in the bottom due to the possibility of creating deformation waves at the bottom of the bottom with a given frequency and direction of propagation.

Указанная техническая задача решена за счет того, что в буровом снаряде, содержащем корпус с осевым каналом, радиальными и периферийными каналами, в которых расположены с возможностью осевого перемещения породоразрушающие стержни с поршневыми головками, компенсаторы износа, выполненные в виде жестко закрепленных в корпусе втулок с пазами, размещенные в периферийных каналах со стороны забойной части бурового снаряда и контактирующиеThe specified technical problem is solved due to the fact that in a drill containing a housing with an axial channel, radial and peripheral channels, in which the rock-cutting rods with piston heads are arranged with the possibility of axial movement, wear compensators made in the form of bushings rigidly fixed in the housing with grooves placed in the peripheral channels from the bottom of the drill and contacting

БУРОВОЙ СНАРЯДDRILLING EQUIPMENT

с породоразрушающими стержнями, распределитель, установленный в корпусе с возможностью вращения, снабженный осевым и периферийным каналам14 а также спиральным хвостовиком и расположенной в осевом канале корпуса цапфой с проточкой, оси периферийных каналов корпуса расположены на нескольких конических поверхностях соосных корпусу, а распределитель снабжен дополнительными периферийными каналами и проточками.with rock cutting rods, a distributor mounted rotatably in the casing, provided with axial and peripheral channels14 as well as a spiral shank and an axle with a groove located in the axial channel of the casing, the axes of the peripheral channels of the casing are located on several conical surfaces coaxial to the casing, and the distributor is equipped with additional peripheral channels and grooves.

Кроме этого в буровом снаряде оси периферийных каналов корпуса могут быть расположены равномерно на конических поверхностях соосных корпусу, а также оси периферийных каналов корпуса, расположенных на одной конической поверхности соосной корпусу, могут быть смещены в окружном направлении относительно осей периферийных каналов корпуса, расположенных на другой конической поверхности ооосной корпусу.In addition, in a drill, the axes of the peripheral channels of the housing can be evenly located on the conical surfaces of the housing coaxial, as well as the axes of the peripheral channels of the housing located on one conical surface of the coaxial housing can be shifted in a circumferential direction relative to the axes of the peripheral channels of the housing located on another conical surface of the axial housing.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен буровой снаряд на виде сверху, на фиг.2 - разрез по А - А на фиг. 1, на фиг.З - корпус бурового снаряда в сечении по В - В на фиг.2, на фиг.4 распределитель в сечении по Д - Д на фиг.2.The utility model is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a drill in top view, Fig. 2 is a section along A - A in Fig. 1, in Fig. 3 - the body of the drill in a section along B - B in Fig. 2, in Fig. 4 the distributor in a section along D - D in Fig. 2.

Буровой снаряд включает корпус 1, например, с равномерно расположенными в нем в окружном направлении на различных конических поверхностях (под различными углами к его оси) периферийными каналами 2 и 3. Количество периферийных каналов 2 и 3, их диаметр, угол расположения их осей, а также диаметр расположения осей на верхних торцах периферийных каналов выбираются исходя из конкретных требований к конструкции в зависимости от вида разрушаемых пород. В представленном варианте выполнения буровой снаряд имеет по четыре равномерно расположенных в окружном направлении на различных конических поверхностях (под различными углами к оси корпуса 1) периферийных канала 2 и 3 равного диаметра, диаметры расположения осей периферийных каналов 2 и 3 на их верхних торцах различны, оси каналов 2 и 3 расположены с относительным смещением в окружном направлении на 45 (см. фиг.З). В периферийных каналах 2, 3 установлены породоразрушающие стержни 4, снабженные порщневыми головками 5, а в нижней части периферийных каналов 2 и 3 жестко закреплены компенсаторы износа, выполненные в виде втулок 6 с пазами, контактирующие с породоразрушающие стержнями 4. Корпус 1The drill includes a housing 1, for example, with peripheral channels 2 and 3 evenly located in it in the circumferential direction on various conical surfaces (at different angles to its axis). The number of peripheral channels 2 and 3, their diameter, the angle of their axes, and Also, the diameter of the axes at the upper ends of the peripheral channels are selected on the basis of specific design requirements, depending on the type of destructible rocks. In the presented embodiment, the drill has four peripheral channels 2 and 3 equally spaced in different circumferential surfaces (at different angles to the axis of the housing 1) of equal diameter, the diameters of the axes of the peripheral channels 2 and 3 at their upper ends are different, axes channels 2 and 3 are located with a relative offset in the circumferential direction of 45 (see Fig. C). In the peripheral channels 2, 3, rock-cutting rods 4 are installed, equipped with piston heads 5, and in the lower part of the peripheral channels 2 and 3, wear compensators are made rigidly in the form of bushings 6 with grooves in contact with the rock-breaking rods 4. Case 1

имеет осевой сквозной канал 7 и радиальные каналы 8, равномерно расположенные в окружном направлении и соединяющие периферийные каналы 2, 3 с каналом 7. В корпусе 1 соосно ему расположен распределитель 9, своим хвостовиком входящий в канал 7. В распределителе 9 выполнены окна 10 и 11, число и диаметр расположения осей которых совпадает соответственно с числом и диаметром расположения осей периферийных каналов 2, 3 на их верхних торцах. Окна 10 и 11 не имеют относительного смещения в окружном направлении (см. фиг.4). Распределитель 9 снабжен центральным сквозным каналом 12 и проточками 13, число которых совпадает с числом каналов 2 (или 3), расположенных на одной конической поверхности. Проточки 13 расположены равномерно в окружном направлении, при этом смещение осей окон 10, 11 относительно осей проточек 13 равно 45 (см. фиг.4). В верхней части распределитель 9 снабжен спиральным хвостовиком 14. В спиральном хвостовике 14 выполнены отверстия 15. В нижней части корпуса 1 установлены твердосплавные опорные элементы 16, 17. Буровой снаряд работает следующим образом. После постановки бурового снаряда на забой в верхнюю полость корпуса 1, где расположен спиральный хвостовик 14, подается под давлением рабочий агент (например, жидкость), приводя распределитель 9 во вращение. Через окна 10, 11 в распределителе 9 рабочий агент, поочередно заполняя периферийные каналы 2, 3 в полостях над порщневыми головками 5, воздействует на породоразрущающие стержни 4, которые наносят удары о забой. При этом наличие пазов во втулках 6 способствует истечению рабочего агента, находящегося полостях под поршневыми головками 5 периферийных каналов 2, 3, в направлении забоя, что обеспечивает свободное перемещение породоразрущающих стержней 4. Одновременно с этим рабочий агент проходит через канал 12 в распределителе 9. За счет увеличения проходного сечения в канале 7 и вследствие наличия проточек 13 в распределителе 9 и каналов 8 в корпусе 1 имеет место эффект струйного аппарата, т.е. из полости над поршневой головкой 5 того периферийного канала 2 или 3, который перекрыт в данный момент распределителем 9, рабочий агент по каналам 8 и по проточкам 13 отсасывается в канал 7. Наличие пазов во втулках 6 обеспечивает свободное протекание рабочего агента иhas an axial through channel 7 and radial channels 8 uniformly located in the circumferential direction and connecting peripheral channels 2, 3 with channel 7. In the housing 1, a distributor 9 is located coaxially to it, which enters the channel 7 with its shank. Windows 10 and 11 are made in the distributor 9 , the number and diameter of the arrangement of the axes of which coincides, respectively, with the number and diameter of the arrangement of the axes of the peripheral channels 2, 3 at their upper ends. Windows 10 and 11 do not have a relative displacement in the circumferential direction (see figure 4). The distributor 9 is equipped with a central through channel 12 and grooves 13, the number of which coincides with the number of channels 2 (or 3) located on one conical surface. The grooves 13 are arranged uniformly in the circumferential direction, while the displacement of the axes of the windows 10, 11 relative to the axes of the grooves 13 is 45 (see figure 4). In the upper part, the distributor 9 is equipped with a spiral shank 14. In the spiral shank 14, holes 15 are made 15. In the lower part of the housing 1, carbide support elements 16, 17 are installed. The drill is as follows. After setting the drill to the bottom in the upper cavity of the housing 1, where the spiral shank 14 is located, a working agent (for example, liquid) is supplied under pressure, bringing the distributor 9 into rotation. Through the windows 10, 11 in the distributor 9, the working agent, alternately filling the peripheral channels 2, 3 in the cavities above the piston heads 5, acts on the rock cutting rods 4, which strike against the bottom. Moreover, the presence of grooves in the bushings 6 contributes to the expiration of the working agent located in the cavities under the piston heads 5 of the peripheral channels 2, 3 in the direction of the bottom, which ensures free movement of the rock cutting rods 4. At the same time, the working agent passes through the channel 12 in the distributor 9. For due to the increase in the bore in the channel 7 and due to the presence of grooves 13 in the distributor 9 and the channels 8 in the housing 1, the effect of an inkjet apparatus takes place, i.e. from the cavity above the piston head 5 of that peripheral channel 2 or 3, which is currently blocked by the distributor 9, the working agent is sucked through the channels 8 and through the grooves 13 into the channel 7. The presence of grooves in the bushings 6 ensures the free flow of the working agent and

заполнение подпоршневых полостей в периферийных каналах 2, 3. Это наряду о упругим воздействием при ударе о забой обеспечивает возврат породоразрушающих стержней 4 в исходное положение. Подъем, породоразрушающих стержней 4 осуществляется до момента упора их нижних торцев, подвергнутых пластической деформации при ударе о забой, во втулки 6. Таким образом породоразрушающие стержни 4 вне зависимости от величины износа их нижних торцев постоянно перемещаются при ударе на одно и то же расстояние, что обеспечивает постоянство энергии ударов. Ударное воздействие группы породоразрушающих стержей 4, расположенных в периферийном канале 2 происходит с некоторым смещением по времени относительно ударного воздействия группы породоразрушающих стержей 4, расположенных в периферийном канале 3 за счет относительного смещения осей периферийных каналов 2 и 3 в окружном направлении на 45° (см. фиг.З). Это создает эффект волны деформации породы по дну забоя в радиальном направлении, что в сочетании с вращательным движением всего бурового снаряда в забое обеспечивает более эффективный процесс бурения. Выбор числа и расположения периферийных каналов 2 и 3 в корпусе 1 по той или иной конической поверхности, а также выбор относительного смещения осей периферийных каналов 2 и 3 позволяет изменять параметры реализуемой буровым снарядом волны деформации, в зависимости от конкретного вида разрушаемой породы.filling of the piston cavities in the peripheral channels 2, 3. This, along with the elastic impact upon impact of the bottomhole, ensures the return of the rock-cutting rods 4 to their original position. The lifting of the rock-cutting rods 4 is carried out until the end of their lower ends, subjected to plastic deformation upon impact of the bottom hole, into the bushings 6. Thus, the rock-breaking rods 4, regardless of the amount of wear of their lower ends, are constantly moved at the same distance upon impact that provides constancy of energy of blows. The impact of the group of rock cutting rods 4 located in the peripheral channel 2 occurs with some time offset relative to the shock of the group of rock cutting rods 4 located in the peripheral channel 3 due to the relative displacement of the axes of the peripheral channels 2 and 3 in the circumferential direction by 45 ° (see fig.Z). This creates the effect of a rock deformation wave along the bottom of the face in the radial direction, which in combination with the rotational movement of the entire drill in the face provides a more efficient drilling process. The choice of the number and location of the peripheral channels 2 and 3 in the housing 1 on one or another conical surface, as well as the choice of the relative displacement of the axes of the peripheral channels 2 and 3, allows you to change the parameters of the deformation wave realized by the drill, depending on the specific type of rock being destroyed.

Источники информации:Sources of information:

1.- Авторское свидетельство СССР №1411420, Е 21 В 4/14, 19881.- Copyright certificate of the USSR No. 1411420, Е 21 В 4/14, 1988

2.- Авторское свидетельство СССР №1555457, Е 21 В 4/14, 19902.- USSR Copyright Certificate No. 1555457, E 21 B 4/14, 1990

Гусев Б.В. А.Д.Gusev B.V. HELL.

Jjb Владимиров А.И. /-, Сорокин Г.М. Керщенбаум В.Я. Куракин И.Б.Jjb Vladimirov A.I. / -, Sorokin G.M. Kerschenbaum V.Ya. Kurakin I.B.

Claims

1. A drill containing a housing with an axial channel, radial and peripheral channels, in which rock-cutting rods with piston heads are located with the possibility of axial movement, wear compensators made in the form of bushings rigidly fixed in the housing with grooves located in the peripheral channels from the downhole side parts of the drill and contacting with rock cutting rods, a distributor mounted in the housing with the possibility of rotation, provided with axial and peripheral channels, as well as spiral m and shank situated in the axial channel of the trunnion housing groove, characterized in that the peripheral channels are located on the axis of the housing several conical surfaces coaxial body and the distributor is provided with additional peripheral channels and recesses.

2. The projectile according to claim 1, characterized in that the axis of the peripheral channels of the housing are evenly distributed on conical surfaces coaxial with the housing.

3. The projectile according to claim 1, characterized in that the axis of the peripheral channels of the housing located on one conical surface, coaxial to the body, are displaced in the circumferential direction relative to the axis of the peripheral channels of the housing located on another conical surface, to the coaxial body.