SU1596092A1

SU1596092A1 - Bottom-hole axial load regulator

Info

Publication number: SU1596092A1
Application number: SU884462576A
Authority: SU
Inventors: Юрий Викторович Миронов; Диана Анастасиевна Вольченко; Евгений Павлович Майдан; Олег Васильевич Сверида; Олег Васильевич Савчук
Original assignee: Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа
Priority date: 1988-07-18
Filing date: 1988-07-18
Publication date: 1990-09-30

Abstract

Изобретение относитс к буровой технике. Цель изобретени - повышение эффективности бурени путем автоматического регулировани осевой нагрузки на забой. Регул тор содержит корпус 1 и втулку /В/ 3 с боковыми отверсти ми 4. Корпус 1 и В образуют кольцевую полость 6. В нижнем основании 13 выполнено коническое отверстие 7, вл ющеес элементом узла регулировани . В коническое отверстие 7 с возможностью осевого перемещени установлен конус 8 с осевым каналом 9. Конус 8 жестко св зан с породоразрушающим инструментом /ПИ/ 10 и установлен в подвижной втулке 11. Втулка 11, конус 8 и ПИ образуют подвижную систему. В кольцевой полости 6 установлен упругий элемент 16. Дл передачи вращени на ПИ в корпусе 1 выполнены продольные выступы, а в верхней части подвижной втулки 11 - продольные пазы. При изменении твердости разбуриваемой породы измен етс степень перекрыти конусом конического отверсти , т.е. измен етс давление жидкости в полости регул тора, обуславливающее изменение осевой нагрузки на ПИ. 2 ил.The invention relates to a drilling technique. The purpose of the invention is to increase the drilling efficiency by automatically controlling the axial load on the face. The regulator comprises a housing 1 and a sleeve / B / 3 with lateral holes 4. The housing 1 and B form an annular cavity 6. In the lower base 13 there is a conical opening 7, which is an element of the control assembly. A cone 8 with an axial channel 9 is installed with axial movement into the conical hole 7. In the annular cavity 6, an elastic element 16 is installed. For transmitting rotation on the PI in the housing 1, longitudinal projections are made, and in the upper part of the movable sleeve 11, longitudinal grooves. When the hardness of the rock being drilled is changed, the degree of cone overlap of the conical hole changes, i.e. the pressure of the fluid in the regulator cavity changes, causing the axial load on the PI to change. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к буровой технике и может быть использовано дл автоматического регулировани осевой нагрузки на забой.The invention relates to a drilling technique and can be used to automatically control the axial load on a face.

Цель изобретени - повышение эффек- тивности бурени путем автоматического регулировани осевой нагрузки на забой.The purpose of the invention is to increase the drilling efficiency by automatically controlling the axial load on the face.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый регул тор, общий вид: на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1.Fig. 1 schematically shows the proposed controller, a general view: in Fig. 2, section A-A in Fig. one.

Регул тор содержит корпус 1 с переходником 2, в котором установлена втулка 3. На боковой поверхности втулки 3 имеютс отверсти 4, соедин ющие внутреннюю по- лостьб втулки 3 с кольцевым пространством 6, ограниченным с одной стороны корпусом 1, а с другой - боковой поверхностью втулки 3. Вследствие этого внутренн полость 5 и кольцевое пространство 6 вл ютс сообщающимис сосудами. В нижнем основа- НИИ втулки 3 выполнено коническое отверстие 7, вл ющеес элементом узла регулировани , в который входит также конус 8. Конус 8, имеющий сквозной осевой канал 9 и жестко св занный с породоразру- шающим инструментом 10. установлен в коническом отверстии 7 с возможностью осевого перемещени . Углы наклона образующих конического отверсти 7 и конуса 8 равны. Дл предотвращени заклинивани конуса8 при его перемещении в коническом отверстии 7 поперечное сечение нижнего основани конуса 8 не должно превышать значение аналогичного параметра конического отверсти 7.The regulator comprises a housing 1 with an adapter 2 in which a sleeve 3 is installed. On the side surface of the sleeve 3 there are holes 4 connecting the inner cavity of the sleeve 3 with an annular space 6, bounded on one side by case 1, and on the other side bushings 3. As a consequence, the inner cavity 5 and the annular space 6 are communicating vessels. In the lower base of the research institute of the sleeve 3, there is a conic hole 7, which is an element of the control unit, which also includes a cone 8. A cone 8 that has a through axial channel 9 and is rigidly connected to the rock-breaking tool 10. is mounted in a conical hole 7 s possibility of axial movement. The angles of inclination forming a conical hole 7 and cone 8 are equal. To prevent the cone 8 from getting stuck when moving in the conical bore 7, the cross section of the lower base of the cone 8 should not exceed the value of the analogous parameter of the conical bore 7.

Подвижна втулка 11 упором верхнего ocнoвa :и опираетс на гайку 12, нижнее ее основание резьбовым соединением св зано с корпусом породоразрушающего инструмента 10. Подвижна втулка 11. конус 8 и породоразрушающий инструмент образуют подвижную систему. Центральный сквозной канал 13 породоразрушающего инструмента 10 св зан со сквозным осевым каналом 9 конуса 8, а периферийные каналы 14 - с внутренней полостью 15 подвижной системы. В кольцевом пространстве 6 установлен упругий элемент 16. Дл передачи момента вращени на породоразрушающий инструмент в корпусе 1 выполнены продольные выступы 17, вход щие в продольные пазы 18 упора верхнего основани подвижной втулки 11.The movable sleeve 11 stops the upper core: and rests on the nut 12, its lower base is threadedly connected to the body of the rock cutting tool 10. The mobile sleeve 11. The cone 8 and the rock cutting tool form a moving system. The central through channel 13 of the rock-destroying tool 10 is connected to the through axial channel 9 of the cone 8, and the peripheral channels 14 to the internal cavity 15 of the moving system. In the annular space 6, an elastic element 16 is mounted. To transfer the torque to the rock destructive tool in the housing 1, longitudinal protrusions 17 are provided, entering into the longitudinal grooves 18 of the stop of the upper base of the movable sleeve 11.

Регул тор работает следующим образом .The regulator works as follows.

При спуске инструмента на забой в случае необходимости интенсивной промывки скважины породоразрушающий инстр у- мент 10 оставл ют иенагруженным. При этом за счет наличи упругого элемента 16, расположенного в кольцевом пространстве 6, подвижна система (подвижна втулка 11, конус 8 и породоразрушающий инструмент 10) занимает крайнее нижнее положение. В этом случае конус 8 выходит из конического отверсти 7 и промывочна жидкость через сквозной осевой канал 9 конуса 8, центральный сквозной канал 13 и периферийные каналы 14 породоразрушающего инструмента 10 поступает на забой.When the tool is lowered to the bottom, if necessary, intensive washing of the well the rock-breaking tool 10 is left unloaded. In this case, due to the presence of an elastic element 16 located in the annular space 6, the movable system (movable sleeve 11, cone 8 and rock cutting tool 10) occupies the lowest position. In this case, the cone 8 emerges from the conical hole 7 and the washing liquid through the through axial channel 9 of the cone 8, the central through channel 13 and the peripheral channels 14 of the rock-destructive tool 10 enters the bottom.

Осева нагрузка на породоразрушающий инструмент состоит из двух компонент:The axial load on the rock-breaking tool consists of two components:

статическа осева нагрузка, передаваема упругим элементом 16 и завис ща от веса бурильной колонны,.а также жесткости и деформации упругого элемента 16:static axial load transmitted by the elastic element 16 and depending on the weight of the drill string, as well as stiffness and deformation of the elastic element 16:

динамическа осева нагрузка, создаваема давлением промывочной жидкости на подвижную систему регул тора.dynamic axial load generated by the pressure of the flushing fluid on the moving system of the regulator.

Tlo мере нагружени породоразрушающего элемента осевой нагрузки упругий эле- мент 16 сжимаетс , конус 8 входит в коническое отверстие 7 втулки 3, уменьша его площадь. Уменьшение площади конического отверсти 7 способствует возрастанию давлени промывочной жидкости во внутренней полости 5 втулки 3. Поскольку внутренн полость 5 втулки 3 и кольцевое пространство 6 вл етс сообщающимис сосудами, следовательно, и в кольцевом пространстве 6 наблюдаетс рост давлени . Повышенное давление промывочной жидкости в кольцевом пространстве 6, воздейству на упор верхнего основани Tlo as the rock-breaking element of the axial load is loaded, the elastic element 16 is compressed, the cone 8 enters the conical opening 7 of the sleeve 3, reducing its area. A reduction in the area of the conical opening 7 contributes to an increase in pressure of the washing liquid in the inner cavity 5 of the sleeve 3. Since the inner cavity 5 of the sleeve 3 and the annular space 6 are communicating vessels, therefore, an increase in pressure is observed in the annular space 6. Increased pressure of the flushing fluid in the annular space 6, affecting the stop of the upper base

подвижной втулки 11, обусловливает увеличение второй (динамической) составл ющей осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент. Чем больше конус 8 перекрывает коническое отверстие 7, тем выше дав- ление промывочной жидкости в кольцевом пространстве 6, тем больша осева нагрузка воздейструет на породоразрушающий инструмент. Величина же осевого перемещени конуса 8 зависит от твердости разбу- риваемых пород.the movable sleeve 11 causes an increase in the second (dynamic) component of the axial load on the rock destruction tool. The larger the cone 8 covers the conic hole 7, the higher the pressure of the flushing fluid in the annular space 6, the greater the axial load that will affect the rock-breaking tool. The magnitude of the axial displacement of the cone 8 depends on the hardness of the rock to be drilled.

При бурении м гких пород внедрение породоразрушающего инструмента происходит интенсивнее, вследствие чего подвижна система (подвижна втулка 11, конус 8 и породоразрушающий инструмент 10) ввиду наличи упругого элемента 16 перемещаетс вниз.Конус 8 открывает коническое отверстие 7 втулки 3, увеличива площадь его сечени . Давление промывоч- ной жидкости во внутренней полости 5 втулки 3 и кольцевом пространстве 6 падает, результирующа осева нагрузка на породоразрушающий инструмент уменьшаетс .When drilling soft rocks, the introduction of a rock-cutting tool occurs more intensively, as a result of which the movable system (movable sleeve 11, cone 8 and rock-destruction tool 10) moves downwards. Cone 8 opens the conical hole 7 of sleeve 3, increasing its cross-sectional area. The pressure of the flushing fluid in the inner cavity 5 of the sleeve 3 and the annular space 6 decreases, the resulting axial load on the rock-destroying tool decreases.

При бурении породы высокой твердости ее разрушение происходит медленнее, скорость подачи породоразрушающего инструмента значительно уменьшаетс . Замедление продольного перемещени подвижной системы вниз способствует сжатию упругого элемента 16, вследствие чего конус 8 входит в коническое отверстие 7. частично или полностью перекрыва его. При частичном перекрытии конусом 8 кони- ческого отверсти 7 величина площади отверсти , уменьша сь, сп.особствует возрастанию давлени во внутренней полости 5 втулки 3 и кольцевом пространстве б, вследствие чего осева нагрузка на поро- доразрушающий инструмент увеличиваетс . При полном перекрытии конусом 8 конического отверсти 7 давление промывочной жидкости во внутренней полости 5When drilling rock of high hardness, its destruction occurs more slowly, the feed rate of the rock-destroying tool is significantly reduced. The slowing down of the longitudinal movement of the movable system downwards contributes to the compression of the elastic element 16, as a result of which the cone 8 enters the conical opening 7. When the cone 8 partially overlaps the conical hole 7, the size of the hole area decreases and increases the pressure in the inner cavity 5 of the sleeve 3 and the annular space b, as a result of which the axial load on the fracture tool increases. With full overlap of the cone 8 of the conical hole 7, the pressure of the flushing fluid in the internal cavity 5

кto

втулки 3 и кольцевом пространстве 6 максимально , следовательно, максимальна и осева нагрузка на породоразрушающий инструмент. Кроме того, в случае полного перекрыти конусом 8 конического отверсти 7 весь поток промывочной жидкости устремл етс через сквозной осевой канал 9 конуса 8 в центральный сквозной канал 13 породоразрушающего инструмента 10, при этом гидравлическа мощность струи максимальна. Таким образом, при бурении очень твердых пород предлагаемый регул тор обладает возможностью использовани гидромониторного эффекта. В общем случае , чем тверже разбуриваемые породы, тем большую осевую нагрузку обеспечивает регул тор .sleeve 3 and the annular space 6 maximum, therefore, the maximum axial load on the rock destruction tool. In addition, in case of a complete overlap by the cone 8 of the conical hole 7, the entire flow of washing liquid rushes through the through axial channel 9 of the cone 8 into the central through channel 13 of the rock demolishing tool 10, while the hydraulic power of the jet is maximum. Thus, when drilling very hard rocks, the proposed controller has the ability to use a jetting effect. In general, the harder the rocks to be drilled, the greater the axial load the controller provides.

При использовании предлагаемого регул тора происходит автоматическое регулирование осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент с выбором наиболее рациональной ее величины в зависимости от механических свойств разбуриваемых пород, что обеспечивает наивысшую стойкость породоразрушающего инструмента, а также увеличивает проходку на породоразрушающий инструмент и повышает рейсовую скорость.When using the proposed controller, the axial load on the rock-destroying tool is automatically controlled with the choice of the most rational value depending on the mechanical properties of the rock being drilled, which ensures the highest durability of the rock-destroying tool, as well as increases the penetration rate of the rock-destroying tool and increases the regular speed.

Claims

Invention Formula

A downhole axial load controller, comprising a housing with an adapter, a sleeve with side holes, placed inside the housing, and an adjustment unit, which is different in that, in order to increase the drilling efficiency by automatically adjusting the axial load on the face, the adjustment unit is made in the form of a conical hole in the lower end part of the sleeve and cone with an axial channel installed in the lower part of the regulator with the possibility of axial movement.