SU1760068A1 - Well drilling tool - Google Patents

Well drilling tool Download PDF

Info

Publication number
SU1760068A1
SU1760068A1 SU894749652A SU4749652A SU1760068A1 SU 1760068 A1 SU1760068 A1 SU 1760068A1 SU 894749652 A SU894749652 A SU 894749652A SU 4749652 A SU4749652 A SU 4749652A SU 1760068 A1 SU1760068 A1 SU 1760068A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
tool
diamond
drilling
crossbar
core
Prior art date
Application number
SU894749652A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Анатольевич Новожилов
Григорий Артурович Воробьев
Александр Евгеньевич Козловский
Галимхан Сабирьянович Садыков
Михаил Юрьевич Богачев
Original Assignee
Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе filed Critical Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе
Priority to SU894749652A priority Critical patent/SU1760068A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1760068A1 publication Critical patent/SU1760068A1/en

Links

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

Использование: бурение скважин колонковым способом алмазными коронками. Сущность изобретени : устройство включает колонковую трубу и присоединенные к ней переходник и алмазную коронку, Колонкова  труба выполнена из верхней и нижней частей, соединенных между собой гибким валом с перекладиной, причем свободный конец вала соединен с переходником, а перекладина - с нижней частью колонковой трубы. Между торцовыми поверхност ми нижней и верхней частей колонковой трубы размещен узел качени , обеспечивающий работу коронки с крутильными колебани ми . Это позвол ет исключить заполирова- ни  алмазов при бурении по малоабразивным породам. 5 ил.Usage: well drilling core method with diamond crowns. SUMMARY OF THE INVENTION: The device includes a column tube and an adapter and a diamond crown attached thereto. The column tube is made of upper and lower parts interconnected by a flexible shaft with a crossbar, the free end of the shaft connected to the adapter, and the crossbar is connected to the lower part of the core pipe. Between the end surfaces of the lower and upper parts of the core tube there is a rolling unit, which provides the crown with torsional vibrations. This makes it possible to eliminate polishing of diamonds when drilling over low-abrasive rocks. 5 il.

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности , а именно к устройствам дл  бурени  геологоразведочных скважин с отбором керна при разведке месторождений на твердые полезные ископаемые и воду.The invention relates to the mining industry, namely to devices for drilling geological exploration wells with core sampling in the exploration of deposits of solid minerals and water.

Известно устройство дл  бурени  скважин , включающее колонковую трубу и присоединенные к ней алмазный породоразрушающий инструмент и переходник (см. Корнилов Н. И. и др. Породоразрушающийинструментдл  геологоразведочных скважин. М., Недра, 1979, с. 244, рис. IV, 30, б).A device for drilling wells is known, which includes a column pipe and diamond rock cutting tools and an adapter attached to it (see Kornilov, NI, et al. Rock-breaking tools for exploration wells. M., Nedra, 1979, p. 244, fig. IV, 30, b).

Недостатком вышеуказанного устройства  вл етс  заполирование алмазной коронки в процессе бурени  по малоабразивным породам. Заполирование коронки приводит к снижению эффективности бурени , преждевременному прекращению рейса и извлечению колонкового набора на поверхность дл  заточки алмазной коронки.The disadvantage of the above device is polishing of the diamond crown while drilling over low abrasive rocks. Polishing the crown leads to a decrease in drilling efficiency, premature termination of the voyage and extraction of the core set to the surface for sharpening the diamond crown.

Целью насто щего изобретени   вл етс  устранение вышеприведенных недостатков , а именно повышение эффективности его работы при бурении по малоабразивным породам за счет заточки заполированных алмазов. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  бурени  скважин, включающее колонковую трубу и присоединенные к ней алмазный породоразрушающий инструмент и переходник, согласно изобретению , снабжено узлом качени  и гибким валом с перекладиной, а колонкова  труба выполнена из двух частей, св занных между собой посредством гибкого вала, перекладина которого жестко соединена с нижней частью колонковой трубы, а свободный конец вала - с переходником, при этом узел качени  размещен между торцовыми поверхност ми верхней и нижней частей колонковой трубы.The aim of the present invention is to eliminate the above drawbacks, namely, to increase its efficiency when drilling low-abrasive rocks by sharpening polished diamonds. This goal is achieved by the fact that a device for drilling wells, including a column pipe and diamond rock-breaking tools and an adapter attached to it, according to the invention, is provided with a rolling unit and a flexible shaft with a crossbar, and the column pipe is made of two parts interconnected by means of a flexible the shaft, the crossbar of which is rigidly connected to the lower part of the core tube, and the free end of the shaft to the adapter, the rolling assembly being placed between the end surfaces of the upper and lower parts core pipe.

Сущность изобретени  заключаетс  в следующем, В процессе бурени  скважин рабочий торец инструмента путем микрорезани  разрушает горную породу, как показывает практика бурени  скважин, при этом происходит заполирование алмазов, осо (ЛThe essence of the invention is as follows. In the process of drilling wells, the working end of the tool destroys the rock by micro-cutting, as drilling practice shows, in this case polishing of diamonds occurs, especially

о о оLtd

бенно при бурении неабразивных пород, которое обусловлено диффузией в горную породу, вход щую в состав алмаза атомов углерода и образованием на алмазе карбидного сло , по твердости значительно превы- шэющего твердость горных пород в массиве,Especially when drilling non-abrasive rocks, which is caused by diffusion of the carbon atoms into the diamond, and the formation of a carbide layer on the diamond, the hardness is much higher than the hardness of the rocks in the massif,

Заполирование алмазов снижает эффективность процесса бурени  и приводит к удорожанию буровых работ.Polishing diamonds reduces the efficiency of the drilling process and increases the cost of drilling.

Исследовани , проведенные с помощью скоростной киносъемки, работы алмазного инструмента при бурении специального блока из оптического стекла по своим свойствам к горным породам VIII- IX категории по буримости показали, что в зависимости от параметров режима бурени  могут быть выделены три режима вращени  алмазного инструмента, которые характеризуютс  зависимостьюThe studies carried out with the help of high-speed filming, the operation of a diamond tool while drilling a special block of optical glass in their properties to rocks of category VIII-IX drillability showed that, depending on the parameters of the drilling mode, three modes of rotation of the diamond tool can be distinguished, which are characterized by addiction

соьsoy

(%(%

1.Режим1. Mode

2.Режим вращени  с крутильными колебани ми (без остановок) - Ri22 ( 1):2. Rotation mode with torsional vibrations (non-stop) - Ri22 (1):

wewe

3.Режим вращени  с крутильными ко: f(t):3. Rotation mode with torsional ko: f (t):

равномерного вращени  R123 ();uniform rotation R123 ();

лебани ми (с остановками)lebani mi (with stops)

где одАУс - безразмерна  углова  скорость вращени ;where odAUs is the dimensionless angular velocity of rotation;

(Уб - углова  скорость коронки;(Ub is the angular velocity of the crown;

Шс задаваема  скорость вращени . GW set the speed of rotation.

Изобретение по сн етс  фиг. 1-5.The invention is illustrated in FIG. 1-5.

На основании полученных результатов исследований построена диаграмма областей устойчивости различных режимов вращени  алмазного инструмента в координатах n-р (см. фиг. 1), где п - частота вращени  снар да, об/мин; Р - осева  нагрузка на породоразрушающий инструмент , даН.On the basis of the obtained research results, a diagram of the stability regions of various modes of rotation of the diamond tool in the coordinates n – p (see Fig. 1) was constructed, where n is the projectile rotation frequency, rpm; P - axial load on the rock-breaking tool, daN.

Область существовани  режима враще- ни  Ri21 характеризуетс  равномерным вращением алмазного инструмента вокруг оси скважины, без остановок и ударов. Обеспечение равномерности вращени  позвол ет при неизменных параметрах режима буре- ни  увеличить механическую скорость. В этом режиме величины ш и иь равны, поэтому .The region of existence of the rotational mode Ri21 is characterized by a uniform rotation of the diamond tool around the axis of the well, without stopping and strikes. Ensuring the uniformity of rotation allows for increasing the mechanical speed of the drill at the same parameters. In this mode, the values of w and i are equal, therefore.

Ј °Ъ2Ј ° b2

Область режима вращени  Ri2  вл етс  весьма узкой и характеризуетс  высокочастотными крутильными колебани ми, падением механической скорости бурени  и повышенным износом матрицы породоразThe region of the Ri2 rotation mode is very narrow and is characterized by high-frequency torsional vibrations, a decrease in the mechanical drilling rate and an increased wear of the rock formation matrix.

5five

0 0

5 0 50

рушающего инструмента. В этом режиме углова  скорость вращени  инструмента ниже угловой скорости задаваемой вращателем станка. Происходит некоторое 5 торможение вращени  инструмента и его скорение, а это ведет к образованию вибрации на инструменте на остановки в этом режиме отсутствуют, поэтомуdemolishing tool. In this mode, the angular speed of rotation of the tool is lower than the angular velocity specified by the machine's rotator. Some 5 braking of the tool rotation and its speed occurs, and this leads to the formation of vibration on the tool at the stop in this mode are absent, therefore

00

10ftfe .10ftfe.

Область режима вращени  Ri2 характеризуетс  крутильными колебани ми с остановками и ударами инструмента о забой, повышенным износом инструмента и увели5 чени ми механической скорости бурени . В этом режиме наблюдаютс  ударные нагрузки на инструмент из-за его остановок на забое. Остановки алмазного инструмента обусловлены скоплением спресованногоThe area of the Ri2 rotation mode is characterized by torsional vibrations with stops and blows of the tool against the face, increased tool wear and increases in the mechanical drilling rate. In this mode, shock loads are observed on the tool due to its stops at the bottom hole. The diamond tool stops are caused by the accumulation of the pressed

0 шлама под торцом матрицы и увеличением - тормозного момента. В момент остановки инструмента углова  скорость , а углова  скорость (Ik равна заданной скорости вращател . После остановки алмазный инс5 трумент вращаетс  с ускорением до определенного момента и снова останавливаетс . Практически врем  остановок и врем  вращени  алмазного инструмента приблизительно равны. Поэтому величина отношени 0 sludge under the end of the matrix and an increase - the braking moment. At the moment of stopping the tool, the angular velocity and angular velocity (Ik is equal to the set rotational speed. After stopping the diamond tool, the tool rotates with acceleration to a certain moment and stops again. In practice, the stopping time and the diamond tool turning time are approximately equal. Therefore, the ratio

00)5 п00) 5 p

uJfc -uВ процессе бурени  скважины на инструмент передаетс  осева  нагрузка и вращающий момент. Под действием осевой нагрузки колонна бурильных труб тер ет устойчивость и принимает волнообразную форму, В момент остановки алмазного инструмента посто нно передаваемый вращающий момент продолжает скручивать бурильные трубы. При этом происходит уменьшение длины полуволны бурильных труб, а это ведет к сокращению длины колонны и к отрыву инструмента от забо . При отрыве инструмента от забо  уменьшаетс  сила трени  на забое и инструмент приобретает ускорение за счет упругих свойств бурильных труб и вращающего момента. При этом увеличиваетс  длина полуволны бурильных труб и инструмент с ударом соприкасаетс  с забоем скважины. Такие удары о забой происход т с частотой до 200-400 Гц. Ударные нагрузки с высокой частотой обнажать новые режущие поверх5 ности на алмазах без изменени  их свойств. На основании результатов исследований по работе алмазных коронок в различных режимах ее вращени  получены зависимости коэффициента абразивности пары порода-коронка : (W) (см, фиг. 2),uJfc -uAn axial load and torque is transmitted to the tool during drilling. Under the action of axial load, the string of drill pipes loses stability and takes a wavy shape. At the moment of stopping the diamond tool, the constantly transmitted torque continues to twist the drill pipes. When this occurs, the length of the half-wave of the drill pipe decreases, and this leads to a reduction in the length of the string and to the separation of the tool from the bottom. When the tool is removed from the bottom, the force of the friction on the bottom is reduced and the tool gains acceleration due to the elastic properties of the drill pipes and the torque. This increases the half-wavelength of the drill pipe and the tool is in contact with the bottom of the well. Such blows against a face occur with a frequency of up to 200-400 Hz. Impact loads with high frequency expose new cutting surfaces on diamonds without changing their properties. Based on the results of research on the operation of diamond crowns in various modes of its rotation, the dependences of the abrasiveness coefficient of a rock-crown pair were obtained: (W) (see Fig. 2),

где Кд - коэффициент абразивности;where Kd - the coefficient of abrasiveness;

W - удельна  объемна  работа разрушени .W is the specific volume work of destruction.

Исследовани  показывают, что коэффициент абразивности Кд возрастает при работе коронки в режиме Ri2 . т.е. в режиме Ri23 происходит заточка алмазов с образованием новых режущих поверхностей (см., фиг. 3). Это подтверждаетс  увеличением механической скорости бурени  в режиме вращени  алмазного инструмента Ri2 (см. фиг. 4).Studies show that the coefficient of abrasivity Kd increases when the crown operates in the Ri2 mode. those. in the Ri23 mode, sharpening of diamonds occurs with the formation of new cutting surfaces (see, Fig. 3). This is confirmed by an increase in the mechanical drilling rate in the rotation mode of the diamond tool Ri2 (see Fig. 4).

На фиг, 1 показана диаграмма областей устойчивости различных режимов вращени  алмазного инструмента; на фиг. 2 зависимость коэффициента абразивности пары порода-коронка, на фиг. 3 вид притупленного алмазного зерна в матрице коронки: на фиг. 4 зависимость механической скорости бурени  от изменени  осевой нагрузки; а на фиг. 5 устройство дл  бурени  скважин.Fig. 1 shows a diagram of the stability regions of different modes of rotation of the diamond tool; in fig. 2 shows the dependence of the abrasiveness coefficient of a rock-crown pair; FIG. 3 is a view of a blunted diamond grain in a crown matrix: in FIG. 4 the dependence of the mechanical drilling rate on the change in axial load; and in fig. 5 a device for drilling wells.

Устройство дл  бурени  скважин состоит из переходника 1, присоединенного к колонковой трубе 2, выполненной из верхней 3 и нижней 4 частей, между торцовыми поверхност ми которых размещен узел качени  5 и гибкого вала 6 с перекладиной 7. Верхн   3 и нижн   4 части колонковой трубы св заны между собой посредством гибкого вала 6, перекладина 7 которого жестко соединена с нижней частью 4 колонковой трубы 2, а свободный конец вала 6 - с переходником 1, при этом нижн   часть 4 колонковой трубы 2 снабжена алмазным по- родоразрушающим инструментом 8,The device for drilling wells consists of an adapter 1 connected to a core pipe 2 made of the upper 3 and lower 4 parts, between which end surfaces a rolling unit 5 is placed and a flexible shaft 6 with a crossbar 7. Upper 3 and lower 4 parts of the core pipe interconnected by means of a flexible shaft 6, the crossbar 7 of which is rigidly connected to the lower part 4 of the core pipe 2, and the free end of the shaft 6 to the adapter 1, while the lower part 4 of the core pipe 2 is equipped with a diamond rock-breaking tool 8,

При постановке колонкового набора на забой на алмазный породоразрушающий инструмент 8 передают вращающий момент , осевую нагрузку и промывочный Р.даНWhen setting the core-set on the face to the diamond rock-cutting tool 8 transmit torque, axial load and flushing R. daN

агент. Во врем  бурени  скважины рабочий торец инстпумента 8 путем микрорезани  разрушает породу с образованием столбика керна. Осева  нагрузка передаетс  на инструмент 8 через узел качени  5, а вращающий момент передаетс  через гибкий вал 6, перекладина 7 которого жестко соединена с нижней частью 4 колонковой трубы 2, а свободный конец вала 6 - с переходником 1.agent. During the drilling of a well, the working end of tool 8 by micro-cutting destroys the rock with the formation of a core column. The axial load is transmitted to the tool 8 through the rolling unit 5, and the torque is transmitted through the flexible shaft 6, the crossbar 7 of which is rigidly connected to the lower part 4 of the core pipe 2, and the free end of the shaft 6 to the adapter 1.

Передача вращающего момента на алмазный породоразрушающий инструмент 8 через гибкий вал 6 позвол ет вводить коронку 8 в режим вращени  с крутильными колебани ми с частотой до 200-400 Гц. РаботаTransferring the torque to the diamond rock-cutting tool 8 through the flexible shaft 6 allows the crown 8 to be introduced into the rotation mode with torsional vibrations with a frequency of up to 200-400 Hz. Job

породоразрушающего инструмента с крутильными колебани ми позвол ет посто нно образовывать на алмазах новые режущие поверхности при бурении в малоабразивных пород х и разрушать их в оптимальномof a rock-breaking tool with torsional vibrations makes it possible to continuously form new cutting surfaces on diamonds when drilling into low-abrasive rocks and to destroy them in optimal

режиме без заполировани  алмазов.no diamond polishing mode.

Claims (1)

Формула изобретени  Устройство дл  бурени  скважин, включающее колонковую трубу и присоединенные к ней алмазный породоразрушающий инструмент и переходник, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности его работы при бурении по малоабра- зивным породам за счет заточкиThe invention The device for drilling wells, including a column pipe and diamond rock cutting tools and an adapter attached to it, characterized in that, in order to increase its efficiency in drilling low-abrasive rocks by grinding заполированных алмазов, устройство снабжено узлом качени  и гибким валом с перекладиной , а колонкова  труба выполнена из двух частей, св занных между собой гибким валом, перекладина которого жестко соединена с нижней частью колонковой трубы, а свободный конец вала - с переходником, при этом узел качени  размещен между торцовыми поверхност ми верхней и нижней частей колонковой трубы.polished diamonds, the device is equipped with a rolling unit and a flexible shaft with a crossbar, and the core pipe is made of two parts interconnected by a flexible shaft, the crossbar of which is rigidly connected to the lower part of the core pipe, and the free end of the shaft placed between the end surfaces of the upper and lower parts of the core tube. АBUT /2/ 2 /U/ U / / // // RR Фиг.FIG. VV граница fSfXtfttO.fSfXtfttO border. ftof/,ftof /, мин.min /000/ 000 ЈJ аbut СмCm II 00
SU894749652A 1989-09-26 1989-09-26 Well drilling tool SU1760068A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894749652A SU1760068A1 (en) 1989-09-26 1989-09-26 Well drilling tool

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894749652A SU1760068A1 (en) 1989-09-26 1989-09-26 Well drilling tool

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1760068A1 true SU1760068A1 (en) 1992-09-07

Family

ID=21474779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894749652A SU1760068A1 (en) 1989-09-26 1989-09-26 Well drilling tool

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1760068A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Корнилов Н. И. и др. Породорэзрушаю- щий инструмент дл геологоразведочных скважин, М., Недра, 1979, с. 131-140. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2967924B2 (en) How to drill a rock layer horizontally
US4511006A (en) Drill bit and method of use thereof
US4445580A (en) Deep hole rock drill bit
RU2301317C2 (en) Method and device for geological bed drilling
NO333751B1 (en) Drill bit
JPS6055676B2 (en) rotary drill bit
JPH10266754A (en) Drill bit for drilling rock face horizontally
US2975849A (en) Core disintegrating drill bit
EP0811112B1 (en) Method of cutting and cutting rotative bit
US4091884A (en) Rotary air percussion bit
SU1760068A1 (en) Well drilling tool
CN208122767U (en) A kind of active radius retention pad structure of diamond bit
US3283837A (en) Drill bit
US1641206A (en) Well-drilling apparatus
RU2237148C2 (en) Method and device for drilling wells
CN102400646A (en) Composite bit formed by rotary cut bit and roller bit
SU1670076A1 (en) Method of diamond cone drilling
RU190484U1 (en) Drill bit
US3738435A (en) Vibrating percussion bit
US4366991A (en) Pavement planing device
US2593229A (en) Drill bit
SU922265A1 (en) Drilling bit
RU2247217C2 (en) Thermal-mechanical rock-destroying tool
RU2270319C1 (en) Rotary-percussion bore bit
SU1183653A1 (en) Earth-drilling bit