RU94618U1

RU94618U1 - DRILL BIT

Info

Publication number: RU94618U1
Application number: RU2009107805/22U
Authority: RU
Inventors: Георгий Карожанович Ешимов; Павел Михайлович Сорокин; Александр Ришатович Мухаметханов; Джамшед Рузибаевич Аминов
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2010-05-27

Abstract

Буровое долото, включающее корпус с центральным каналом, породоразрушающие органы и гидромониторный патрубок с механизмом изменения режима истечения бурового раствора, размещенный в центральном канале, отличающееся тем, что механизм выполнен в виде тороидальной камеры с кольцевыми входным и выходным каналом, снабжен стержневым вибратором, закрепленным на подпружиненной головке с защитной полусферой, и цилиндрическим пластинчатым резонатором, размещенными соосно в центральном канале механизма. A drill bit, comprising a housing with a central channel, rock cutting bodies and a hydraulic monitor pipe with a mechanism for changing the mud flow regime, located in the central channel, characterized in that the mechanism is made in the form of a toroidal chamber with an annular input and output channel, equipped with a rod vibrator mounted on a spring-loaded head with a protective hemisphere, and a cylindrical plate resonator placed coaxially in the central channel of the mechanism.

Description

Полезная модель относится к устройствам для бурения скважин, в частности к буровым долотам.The utility model relates to devices for drilling wells, in particular to drill bits.

Известны буровые долота, включающие корпус с центральным промывочным каналом, в котором размещен узел для принудительного подъема и выноса шлама в виде наклонных обтекаемых лопастей турбин, и породоразрушающие органы. (Авторское свидетельство СССР №630394, МКИ E21B 9/08 опубл. 30.10.78.).Known drill bits, including a housing with a central flushing channel, in which there is a site for forced lifting and removal of sludge in the form of inclined streamlined turbine blades, and rock-breaking organs. (USSR author's certificate No. 630394, MKI E21B 9/08 publ. 30.10.78.).

Недостатком известных устройств является малая эффективность бурения вследствие невозможности полной реализации на забое энергии нисходящего потока бурового раствора.A disadvantage of the known devices is the low efficiency of drilling due to the impossibility of the full implementation of the downhole energy of the downward flow of the drilling fluid.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, включающее корпус с центральным каналом, породоразрушающие органы и гидромониторный патрубок с механизмом изменения режима истечения бурового раствора, размещенный в центральном канале (Патент РФ №2078897 МПК: E21B 10/18, опубл. 10.05.1997 г. - прототип).The closest in technical essence and the achieved result is a drill bit, including a body with a central channel, rock cutting bodies and a hydraulic monitor pipe with a mechanism for changing the mud flow regime, located in the central channel (RF Patent No. 2078897 IPC: E21B 10/18, publ. 10.05 .1997 - prototype).

Недостатком известного долота, выбранного нами в качестве прототипа по большинству совпадающих признаков, является низкая эффективность реализации гидромониторной энергии.A disadvantage of the known bit, which we have chosen as a prototype for most of the matching features, is the low efficiency of the implementation of hydraulic energy.

Задачей полезной модели является создание гидроакустических колебаний потока бурового раствора и повышение вследствие этого эффективности бурения.The objective of the utility model is to create sonar vibrations of the flow of the drilling fluid and increase the consequent drilling efficiency.

Техническая сущность полезной модели заключается в том, что в известном буровом долоте, включающем корпус с центральным каналом, породоразрушающие органы и гидромониторный патрубок с механизмом изменения режима истечения бурового раствора, размещенным в центральном канале, механизм выполнен в виде тороидальной камеры с кольцевыми входным и выходным каналом, снабжен стержневым вибратором, закрепленным на подпружиненной головке с защитной полусферой, и цилиндрическим пластинчатым резонатором, размещенными соосно в центральном канале механизма.The technical essence of the utility model lies in the fact that in the known drill bit, comprising a body with a central channel, rock cutting bodies and a hydraulic monitor pipe with a mechanism for changing the flow regime of the drilling fluid located in the central channel, the mechanism is made in the form of a toroidal chamber with an annular input and output channel equipped with a rod vibrator mounted on a spring-loaded head with a protective hemisphere, and a cylindrical plate resonator placed coaxially in the Central channel mechanism.

Выполнение механизма изменения режима истечения бурового раствора в виде тороидальной камеры с кольцевыми входным и выходным каналом, и снабжение его стержневым вибратором, закрепленным на подпружиненной головке с защитной полусферой, и цилиндрическим пластинчатым резонатором, размещенными соосно в центральном канале механизма обеспечивает создание и параметрическое воздействие генерируемых механизмом гидроакустических волн на слагающие забой скважины горные породы, снижая их прочность.The implementation of the mechanism for changing the mud flow regime in the form of a toroidal chamber with an annular inlet and outlet channel, and supplying it with a rod vibrator mounted on a spring-loaded head with a protective hemisphere and a cylindrical plate resonator placed coaxially in the central channel of the mechanism provides the creation and parametric action generated by the mechanism hydroacoustic waves on the rocks composing the bottom of the well, reducing their strength.

На фиг.1 изображен общий вид устройства, продольный разрез; на фиг.2 - механизм изменения режима истечения бурового раствора, продольный разрез; на фиг.3 - аксонометрическая проекция головки механизма изменения режима истечения бурового раствора.Figure 1 shows a General view of the device, a longitudinal section; figure 2 - mechanism for changing the mode of flow of the drilling fluid, a longitudinal section; figure 3 is a perspective view of the head of the mechanism for changing the mode of flow of the drilling fluid.

Буровое долото содержит корпус 1 с центральным промывочным каналом и породоразрушающими органами 2. Корпус 1 продлен переводником 3, обеспечивающим создание емкости для размещения механизма изменения режима истечения бурового раствора с корпусом 4 и опорным кольцом 5.The drill bit contains a casing 1 with a central flushing channel and rock cutting bodies 2. Casing 1 is extended by a sub 3, providing the creation of a tank to accommodate a mechanism for changing the mud flow regime with a casing 4 and a support ring 5.

В нижней части корпуса 4 выполнена тороидальная камера 6 с цилиндрическим пластинчатым резонатором 7.In the lower part of the housing 4 is made a toroidal chamber 6 with a cylindrical plate resonator 7.

В центральном канале 8 корпуса 4 размещен вибратор 9 со штоком 10. Над кольцевым выступом 5 размещены ребра 11, с которыми посредством пружины 12 взаимодействует головка 13 вибратора 9, защищаемая от гидродинамического воздействия потока бурового раствора полусферой 14. При этом между полусферой 14 и головкой 13 имеется пространство 15.In the central channel 8 of the housing 4 there is a vibrator 9 with a rod 10. Above the annular protrusion 5 there are ribs 11 with which the head 13 of the vibrator 9 interacts by means of the spring 12, which is protected from the hydrodynamic influence of the drilling fluid flow by the hemisphere 14. Moreover, between the hemisphere 14 and the head 13 there is space 15.

Устройство работает следующим образом. Буровой раствор под давлением подается в полость патрубка 4 и поступает через кольцеобразное сопло между цилиндрическим пластинчатым резонатором 7 и краем вибратора 9 в тороидальную резонансную камеру 6, чем возбуждаются мощные гидроакустические волны.The device operates as follows. The drilling fluid under pressure is fed into the cavity of the pipe 4 and enters through a ring-shaped nozzle between the cylindrical plate resonator 7 and the edge of the vibrator 9 into a toroidal resonance chamber 6, which excites powerful hydroacoustic waves.

Излучение гидроакустической энергии осуществляется в направлении забоя, одновременно с помощью подпружиненного вибратора 9 генерируются вибрации бурового раствора в нисходящем потоке.Radiation of hydroacoustic energy is carried out in the direction of the bottom, at the same time using a spring-loaded vibrator 9, vibrations of the drilling fluid are generated in a downward flow.

Наличие в генераторе жесткой связи пластинчатого 7 резонатора и стержневого вибратора 9 позволяет обеспечивать параметрическое взаимодействие генерируемых виброакустических волн. Это связано с тем, что колебательное движение пластинчатого резонатора передается к стержневому вибратору и приводит к продольным колебаниям последнего.The presence in the hard coupling generator of the plate 7 resonator and the rod vibrator 9 makes it possible to provide parametric interaction of the generated vibro-acoustic waves. This is due to the fact that the oscillatory motion of the plate resonator is transmitted to the rod vibrator and leads to longitudinal vibrations of the latter.

Тороидальная резонансная камера 6 работает в согласующем режиме с пластинчатым 7 резонатором и стержневым 9 вибратором. Это можно объяснить тем, что колеблющиеся пластинчатый 7 резонатор и стержневой 9 вибратор являются активными поверхностями механизма изменения режима истечения бурового раствора. Колебания стержневого 9 вибратора пластинчатого 7 резонатора приводят к пульсационному изменению расхода и давления поступающего в канал 8 потока бурового раствора.The toroidal resonant chamber 6 operates in a matching mode with a plate 7 resonator and a rod 9 vibrator. This can be explained by the fact that the oscillating plate 7 resonator and rod 9 vibrator are the active surfaces of the mechanism for changing the mud flow regime. Oscillations of the rod 9 vibrator of the plate resonator 7 lead to a pulsating change in the flow rate and pressure of the drilling fluid flowing into channel 8.

При этом резонансная камера 6 начинает излучать гидростатические волны с частотой колебания пластины цилиндра 7. Пульсационное изменение давления в камере 6 с частотой колебания пластины 7 за счет импульсного воздействия потока, как внешней возмущающей силы, в свою очередь приводит к увеличению амплитуды колебаний вибратора 9, колеблющегося в потоке бурового раствора под действием пружины 12 под защитой полусферы 14.In this case, the resonance chamber 6 begins to emit hydrostatic waves with the oscillation frequency of the cylinder plate 7. The pulsation pressure change in the chamber 6 with the oscillation frequency of the plate 7 due to the pulsed action of the flow as an external disturbing force, in turn, leads to an increase in the oscillation amplitude of the vibrator 9, oscillating in the flow of the drilling fluid under the action of the spring 12 under the protection of the hemisphere 14.

Созданные таким образом гидроакустические колебания потока бурового раствора достигают поверхности забоя, что в большинстве случаев приводит к росту эффективности разрушения горных пород, слагающих забой.The hydroacoustic vibrations of the drilling fluid flow thus created reach the bottom face, which in most cases leads to an increase in the destruction efficiency of the rocks composing the bottom.

Таким образом, решаемая задача приводит к достижению технического результата - повышению эффективности бурения, снижая прочность пород забоя скважины, и воздействуют на него, способствуя ускоренному разрушению его породоразрушающими органами 2.Thus, the problem being solved leads to the achievement of a technical result - to increase drilling efficiency, reducing the strength of the bottomhole rocks, and affect it, contributing to the accelerated destruction of its rock-breaking bodies 2.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ИЛИ ИНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬTECHNICAL-ECONOMIC OR OTHER EFFICIENCY

Повышение механической скорости бурения и величины проходки на долото, и вследствие этого производительности буровых работ.An increase in the mechanical drilling speed and the amount of penetration per bit, and as a result, the productivity of drilling operations.

Claims

A drill bit, comprising a housing with a central channel, rock cutting bodies and a hydraulic monitor pipe with a mechanism for changing the mud flow regime, located in the central channel, characterized in that the mechanism is made in the form of a toroidal chamber with an annular input and output channel, equipped with a rod vibrator mounted on a spring-loaded head with a protective hemisphere, and a cylindrical plate resonator placed coaxially in the central channel of the mechanism.