RU82764U1

RU82764U1 - PULSE DRILLING TIP

Info

Publication number: RU82764U1
Application number: RU2008146345/22U
Authority: RU
Inventors: Владислав Федорович Важов; Василий Михайлович Муратов; Альберт Мартынович Адам; Сергей Юрьевич Дацкевич
Priority date: 2008-11-24
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2009-05-10

Abstract

1. Электроимпульсный буровой наконечник, состоящий из высоковольтной и заземленной электродных систем, разделенных изолятором с промывочным каналом, причем электроды обеих электродных систем выполнены стержневыми, чередующимися и равномерно распложены по окружности, а высоковольтная электродная система снабжена полым центральным электродом, отличающийся тем, что к полому центральному электроду прикреплен дополнительный высоковольтный электрод, равноудаленный от электродов заземленной электродной системы, торцевая поверхность которого выполнена на одном уровне с торцевыми поверхностями призабойных концов стержневых высоковольтных электродов. ! 2. Электроимпульсный буровой наконечник по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть центрального электрода, расположенная над дополнительным высоковольтным электродом, выполнена конусной, полой и перфорированной. ! 3. Электроимпульсный буровой наконечник по п.1, отличающийся тем, что дополнительный высоковольтный электрод выполнен крестообразным.1. Electropulse drill bit, consisting of a high-voltage and grounded electrode systems, separated by an insulator with a flushing channel, the electrodes of both electrode systems are made of rod, alternating and evenly spaced around the circumference, and the high-voltage electrode system is equipped with a hollow central electrode, characterized in that to the hollow an additional high-voltage electrode is attached to the central electrode, equidistant from the electrodes of the grounded electrode system, the end surface of orogo made flush with the end faces of the rod ends bottomhole high voltage electrodes. ! 2. Electric pulse drill bit according to claim 1, characterized in that the lower part of the Central electrode located above the additional high-voltage electrode is made conical, hollow and perforated. ! 3. Electric pulse drill bit according to claim 1, characterized in that the additional high-voltage electrode is made crosswise.

Description

Полезная модель относится к техническим средствам для бурения скважины сплошного забоя сравнительно большого диаметра (300 мм и более) с помощью высоковольтных электрических разрядов, развивающихся в горной породе между стержневыми электродами. Электроимпульсные буровые наконечники со стержневыми электродами обеспечивают наибольшие скорости бурения. Это связано с тем, что при расположении стержневых электродов по углам квадрата, прямоугольника, параллелограмма, ромба электрические разряды развиваются по сторонам этих фигур, а в их центральной части горная порода разрушается без дополнительных разрядов, тогда как, например, при параллельных пластинчатых электродах разряды необходимы на всем протяжении электродов. Однако при стержневых электродах существует проблема создания буровых наконечников большого диаметра без значительного увеличения межэлектродных промежутков. Но увеличение промежутков приводит к необходимости использования более мощных источников высоковольтных импульсов и промывочных насосов.The utility model relates to technical means for drilling a continuous bottom hole of a relatively large diameter (300 mm or more) using high-voltage electric discharges developing in the rock between the rod electrodes. Electropulse drill bits with rod electrodes provide the highest drilling speeds. This is due to the fact that when the rod electrodes are located at the corners of a square, rectangle, parallelogram, rhombus, electrical discharges develop along the sides of these figures, and in their central part the rock is destroyed without additional discharges, whereas, for example, with parallel plate electrodes, discharges are necessary all over the electrodes. However, with rod electrodes, there is a problem of creating large diameter drill bits without a significant increase in the interelectrode gaps. But the increase in the intervals leads to the need to use more powerful sources of high-voltage pulses and flush pumps.

Известен бур со стержневыми электродами для проходки скважин электрическими импульсными разрядами (а.с. СССР №282216, МПК 7 Е21В 19/10, опубл. 10.04.2004), состоящий из заземленной трубы с вырезами, образующими расположенные по окружности заземленные электроды, причем внутри заземленной трубы укреплен проходной изолятор, через который пропущен с возможностью осевого перемещения высоковольтный полый центральный стержень, имеющий один центральный полый электрод и несколько высоковольтных электродов, расположенных по окружности между заземленными электродами.Known drill with rod electrodes for sinking wells with electrical impulse discharges (AS USSR No. 282216, IPC 7 Е21В 19/10, publ. 04/10/2004), consisting of a grounded pipe with cutouts forming grounded electrodes located around the circumference, and inside a grounded pipe is reinforced with a bushing through which a high-voltage hollow central rod having one central hollow electrode and several high-voltage electrodes located around the circumference between the grounded electrodes.

Основным недостатком известного устройства является то, что при увеличении его диаметра без изменения межэлектродного промежутка приходится увеличивать диаметр полого центрального электрода. В связи с этим под полым центральным электродом разрушается не вся горная порода, и в центре образуется керн, заполняющий внутреннюю полость центрального электрода, для периодического извлечения которого требуются дополнительные затраты времени и специальные технические решения.The main disadvantage of the known device is that with an increase in its diameter without changing the interelectrode gap, it is necessary to increase the diameter of the hollow central electrode. In this regard, not all rock is destroyed under the hollow central electrode, and a core is formed in the center that fills the inner cavity of the central electrode, for the periodic extraction of which additional time and special technical solutions are required.

Наиболее близким к предложенному устройству является электроимпульсный буровой наконечник (патент на изобретение РФ №2286432, МПК 8 Е21В 7/00, опубл. Closest to the proposed device is an electropulse drill bit (patent for the invention of the Russian Federation No. 2286432, IPC 8 EV 7/00, publ.

27.10.2006), состоящий из высоковольтной и заземленной электродных систем со стержневыми электродами, разделенных изолятором с промывочными окнами, причем буровой наконечник выполнен с дополнительным промывочным каналом. В призабойной части бурового наконечника в седле установлен временный гидрозатвор, а над седлом выполнен один или несколько электродных каналов, в каждом из которых размещен дополнительный подпружиненный электрод.October 27, 2006), consisting of high-voltage and grounded electrode systems with rod electrodes separated by an insulator with flushing windows, the drill bit being made with an additional flushing channel. In the bottom-hole part of the drill bit, a temporary water seal is installed in the saddle, and one or more electrode channels are made above the saddle, in each of which an additional spring-loaded electrode is placed.

Основным недостатком бурового наконечника-прототипа является сложность конструкции при увеличении его диаметра без изменения межэлектродного промежутка, т.к. для решения этой задачи число дополнительных электродов должно быть равным или близким числу межэлектродных промежутков между основными заземленными и высоковольтными электродами, что усложняет конструкцию до ее неработоспособности.The main disadvantage of the drill bit of the prototype is the design complexity when increasing its diameter without changing the interelectrode gap, because To solve this problem, the number of additional electrodes should be equal to or close to the number of interelectrode gaps between the main grounded and high-voltage electrodes, which complicates the design to its inoperability.

Техническим результатом предложенного решения является создание сравнительно простой конструкции электроимпульсного бурового наконечника со стержневыми электродами, позволяющей увеличить его диаметр без увеличения межэлектродных промежутков.The technical result of the proposed solution is the creation of a relatively simple design of an electropulse drill bit with rod electrodes, which allows to increase its diameter without increasing the interelectrode gaps.

Указанный технический результат достигается тем, что в электроимпульсном буровом наконечнике, состоящем из высоковольтной и заземленной электродных систем, разделенных изолятором с промывочным каналом, причем электроды обеих электродных систем выполнены стержневыми, чередующимися и равномерно распложены по окружности, а высоковольтная электродная система снабжена полым центральным электродом, согласно предложенному решению, к полому центральному электроду прикреплен дополнительный высоковольтный электрод, равноудаленный от электродов заземленной электродной системы, торцевая поверхность которого выполнена на одном уровне с торцевыми поверхностями призабойных концов стержневых высоковольтных электродов.The specified technical result is achieved in that in an electropulse drill bit, consisting of a high-voltage and grounded electrode systems, separated by an insulator with a flushing channel, the electrodes of both electrode systems are made of rod, alternating and evenly spaced around the circumference, and the high-voltage electrode system is equipped with a hollow central electrode, according to the proposed solution, an additional high-voltage electrode is attached to the hollow central electrode, equidistant from trodes grounded electrode system, the end surface of which is made flush with the end faces of the rod ends bottomhole high voltage electrodes.

Кроме того, нижняя часть центрального электрода, расположенная над дополнительным высоковольтным электродом, выполнена конусной, полой и перфорированной.In addition, the lower part of the central electrode located above the additional high-voltage electrode is made conical, hollow and perforated.

Целесообразно также дополнительный высоковольтный электрод выполнять крестообразным.It is also advisable to perform an additional high-voltage electrode crosswise.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

На фиг.1 показан вид призабойного торца электроимпульсного бурового наконечника, на фиг.2 приведено его продольное сечение А-А, а на фиг.3 представлена изометрическая проекция заземленной электродной системы и частично высоковольтной.Figure 1 shows the bottomhole end face of the electric pulse drill bit, figure 2 shows its longitudinal section AA, and figure 3 shows an isometric view of the grounded electrode system and partially high voltage.

Основными элементами бурового наконечника являются коаксиально расположенные высоковольтная и заземленная электродные системы, разделенные изолятором 1, имеющим центральный промывочный канал 2. Высоковольтная электродная система состоит из размещенного в канале 2 полого центрального электрода 3, нижняя часть 4 которого, расположенная над дополнительным высоковольтным электродом 5, выполнена конусной, полой и перфорированной отверстиями перфорации 6. Под изолятором 1 на полом центральном электроде 3 размещен поджимающий фланец 7. Под этим фланцем 7 на полом центральном электроде 3 закреплен фланец высоковольтной электродной системы 8, к которому приварены равноудаленные друг от друга стержневые высоковольтные электроды 9. Нижняя часть 4 центрального электрода 3 снабжена выходным отверстием 10 и промывочными каналами 11, имеющими продолжение в торцевой поверхности крестообразного высоковольтного электрода 5, торцевая поверхность которого выполнена на одном уровне с торцевыми поверхностями призабойных концов стержневых высоковольтных электродов 9.The main elements of the drill bit are coaxially located high-voltage and grounded electrode systems, separated by an insulator 1 having a central flushing channel 2. The high-voltage electrode system consists of a hollow central electrode 3 located in the channel 2, the lower part 4 of which, located above the additional high-voltage electrode 5, is made conical, hollow and perforated perforation holes 6. Under the insulator 1 on the hollow central electrode 3 there is a pressing flange 7. Under this m flange 7 on the hollow central electrode 3 is mounted a flange of the high-voltage electrode system 8, to which the rod high-voltage electrodes 9 are equally spaced from each other. The lower part 4 of the central electrode 3 is equipped with an outlet 10 and washing channels 11 extending in the end surface of the cross-shaped high-voltage electrode 5, the end surface of which is made flush with the end surfaces of the bottom-hole ends of the rod high-voltage electrodes 9.

Верхний конец полого центрального электрода 3 контактирует с внутренним трубчатым тоководом 12 погружного генератора высоковольтных импульсов 13, к заземленному корпусу 14 которого с помощью электросварки прикреплен его фланец 15, а к этому фланцу с помощью винтов опорный фланец заземленной электродной системы 16. К опорному фланцу 16 приварены стержневые заземленные электроды двух видов 17 и 18. Призабойные концы стержневых заземленных электродов одного вида - 17 выполнены с небольшими утолщениями или без них, а у другого вида - 18 призабойные концы сделаны в форме башмаков, носки которых обращены к центру бурового наконечника. Чередование стержневых высоковольтных электродов 9 с заземленными вида 17 или 18 (через один), наличие дополнительного высоковольтного электрода 5 крестообразной формы позволило разработать электроимпульсный буровой наконечник с одинаковым (50 мм) промежутком между высоковольтными 5, 9 и заземленными электродами 17, 18 при диаметре бурового наконечника 360 мм. Наружный диаметр заземленного корпуса 14 погружного генератора высоковольтных импульсов 13 составляет 325 мм.The upper end of the hollow central electrode 3 is in contact with the inner tubular current lead 12 of the submersible high-voltage pulse generator 13, to the grounded case 14 by means of electric welding its flange 15 is attached, and to this flange by screws the supporting flange of the grounded electrode system 16. To the supporting flange 16 are welded rod grounded electrodes of two types 17 and 18. Bottom ends of rod grounded electrodes of one type - 17 are made with small thickenings or without them, and for the other type - 18 bottom holes The nets are made in the shape of shoes with socks facing the center of the drill bit. The alternation of rod high-voltage electrodes 9 with grounded type 17 or 18 (through one), the presence of an additional cross-shaped high-voltage electrode 5 made it possible to develop an electric pulse drill bit with the same (50 mm) gap between high-voltage 5, 9 and grounded electrodes 17, 18 with a drill bit diameter 360 mm. The outer diameter of the grounded housing 14 of the submersible high-voltage pulse generator 13 is 325 mm.

Работа электроимпульсного бурового наконечника осуществляется следующим образом. Буровой наконечник устанавливается на забой скважины. Для выноса шлама и газообразных продуктов, образующихся при развитии высоковольтных электрических разрядов, по внутреннему трубчатому тоководу 12 подают электроизоляционную (диэлектрическую) промывочную жидкость в полый центральный электрод 3, в его нижнюю полую конусную часть 4, из которой промывочная жидкость через отверстия перфорации 6, выходное отверстие 10 и промывочные каналы 11 попадает на забой The operation of the electric pulse drill bit is as follows. The drill bit is installed on the bottom of the well. For the removal of sludge and gaseous products generated during the development of high-voltage electric discharges, an insulating (dielectric) washing liquid is supplied through the inner tubular current lead 12 to the hollow central electrode 3, to its lower hollow conical part 4, from which the washing liquid through the perforation holes 6, the outlet hole 10 and flushing channels 11 falls into the face

скважины, откуда по затрубному пространству поднимается на дневную поверхность. Затем от погружного генератора высоковольтных импульсов 13 по его тоководу 12 подают импульсы высокого напряжения через центральный электрод 3 на стержневые высоковольтные электроды 9 и дополнительный высоковольтный электрод 5. Между электродами 9 и 5, к которым подведены импульсы, и заземленными электродами 17, 18 в горной породе развиваются высоковольтные электрические разряды, отрывающие кусочки горной породы от массива, которые промывочной жидкостью выносятся на поверхность вдоль стенки скважины вместе с газообразными продуктами, образующимися при развития разрядов.wells, from where it rises to the day surface through the annulus. Then, from the submersible generator of high voltage pulses 13, high voltage pulses are fed through its current lead 12 through the central electrode 3 to the rod high voltage electrodes 9 and an additional high voltage electrode 5. Between the electrodes 9 and 5, to which the pulses are connected, and the grounded electrodes 17, 18 in the rock high-voltage electrical discharges develop, tearing pieces of rock from the massif, which are carried out by washing liquid to the surface along the well wall together with gaseous products, uyuschimisya at discharge development.

Работоспособность предложенного бурового наконечника была показана при бурении скважины в крупнозернистом граните Колыванского месторождения, расположенного в юго-западной части Алтайского края. В качестве промывочной жидкости применялось трансформаторное масло. Промывка составляла 1700 л/мин. напряжение импульсов высокого напряжения равнялось 360 кВ, а емкость в разряде 13200 пФ. Импульсы подавались с частотой 5-6 имп./с. Была пробурена скважина диаметром 380-390 мм глубиною 1,8 м при скорости бурения 1,7 м/ч.The operability of the proposed drill bit was shown when drilling a well in coarse-grained granite of the Kolyvan deposit, located in the southwestern part of the Altai Territory. Transformer oil was used as a washing liquid. The flushing was 1700 l / min. the voltage of the high voltage pulses was 360 kV, and the capacitance in the discharge was 13,200 pF. Pulses were applied at a frequency of 5-6 pulses / s. A well with a diameter of 380-390 mm and a depth of 1.8 m was drilled at a drilling speed of 1.7 m / h.

Сравнение предложенного бурового наконечника с подобным наконечником без дополнительного высоковольтного электрода 5, но с одинаковым (50 мм) промежутком между высоковольтными и заземленными электродами, показывает, что предложенный буровой наконечник имеет диаметр больше на 33,3%, а площадь (по наружному диаметру) больше в 1,78 раза, т.к. при промежутке 50 мм и при одинаковых параметрах электродов наконечник без дополнительного высоковольтного электрода 5 имеет диаметр 270 мм.Comparison of the proposed drill bit with a similar tip without an additional high-voltage electrode 5, but with the same (50 mm) gap between the high-voltage and grounded electrodes, shows that the proposed drill bit has a diameter larger by 33.3%, and the area (outer diameter) is larger 1.78 times, because with a gap of 50 mm and with the same parameters of the electrodes, the tip without an additional high-voltage electrode 5 has a diameter of 270 mm.

Буровой наконечник-прототип предназначен для особых условий бурения, и его конструктивные особенности не позволяют создавать работоспособные буровые наконечники увеличенного диаметра при неизменном промежутке между высоковольтными и заземленными электродами.The drill bit prototype is designed for special drilling conditions, and its design features do not allow the creation of workable drill bits of increased diameter with a constant gap between high-voltage and grounded electrodes.

Claims

1. Electropulse drill bit, consisting of a high-voltage and grounded electrode systems, separated by an insulator with a flushing channel, the electrodes of both electrode systems are made of rod, alternating and evenly spaced around the circumference, and the high-voltage electrode system is equipped with a hollow central electrode, characterized in that to the hollow an additional high-voltage electrode is attached to the central electrode, equidistant from the electrodes of the grounded electrode system, the end surface of orogo made flush with the end faces of the rod ends bottomhole high voltage electrodes.

2. Electric pulse drill bit according to claim 1, characterized in that the lower part of the Central electrode located above the additional high-voltage electrode is made conical, hollow and perforated.

3. Electric pulse drill bit according to claim 1, characterized in that the additional high-voltage electrode is made crosswise.