SU1767152A1

SU1767152A1 - Well-drilling outfit

Info

Publication number: SU1767152A1
Application number: SU894750837A
Authority: SU
Inventors: Вадим Леонидович Баладинский; Вячеслав Николаевич Смирнов; Ефим Ионович Карпиловский; Анатолий Петрович Дворниченко
Original assignee: Киевский Инженерно-Строительный Институт
Priority date: 1989-07-17
Filing date: 1989-07-17
Publication date: 1992-10-07

Abstract

Устройство дл бурени скважин. Использование: в горной промышленности и строительстве, в частности в установках вращательного бурени при сооружении скважин и шурфов различного назначени . Сущность изобретени : полный нижний виток шнека выполнен с переменным углом подъема винтовой лопасти, определ емым а по формуле «под 360&deg; где р - углова координата витка, 2Ьпт - оптимальный угол подъема витка в его верхней части. 3 ил.Device for drilling wells. Usage: in the mining industry and construction, in particular in rotary drilling installations for the construction of wells and holes for various purposes. SUMMARY OF THE INVENTION: The complete lower turn of the screw is made with a variable angle of elevation of the helical blade, determined by the formula: under 360 ° amp; where p is the angular coordinate of the coil, 2pt is the optimal angle of elevation of the coil in its upper part. 3 il.

Description

Изобретение относитс к горной промышленности и строительству, в частности к установкам вращательного бурени , и может быть использовано при сооружении скважин и шурфов различного назначени .The invention relates to the mining industry and construction, in particular to rotary drilling installations, and can be used in the construction of wells and holes for various purposes.

Известно устройство дл бурени скважин , включающее породоразрушающий инструмент в виде буровой головки, шнек и приводам, авт.св. № 1104228, кл. Е 21 В 7/24).A device for drilling wells is known, which includes a rock cutting tool in the form of a drill head, auger and drives, ed. No. 1104228, cl. E 21 B 7/24).

Недостатком указанного устройства вл етс то, что при выходе разрушенной породы из поверхности забо на винтовую поверхность нижней части шнека его скорости мен ютс от нул до некоторой посто нной скорости установившегос режима транспортировани . Поэтому при посто нном угле подъема винтовой поверхности выход разрушенной породы происходит при неблагопри тных дл транспортировани геометрических параметрах винтовой поверхности . Вследствие этого в забойной зоне скапливаетс разрушена порода, котора оказывает сопротивление вращению инструмента, увеличивает износ его поро- доразрушающей части, повышаетэнергоем- кость бурени скважины.The disadvantage of this device is that when the broken rock leaves the surface of the hole on the screw surface of the lower part of the auger, its speeds change from zero to some constant speed of the steady state mode of transportation. Therefore, at a constant angle of elevation of the screw surface, the yield of the destroyed rock occurs when the geometrical parameters of the screw surface are unfavorable for transportation. As a result, rock is accumulated in the downhole zone, which resists the rotation of the tool, increases the wear of its rock-destructive part, and increases the energy intensity of the drilling of a well.

Наиболее близко к предлагаемому устройство дл бурени скважин, включающее буровую головку, шнек дл транспортировки продуктов разрушени породы, витки которого выполнены с дифференциальным шагом, и привод (см. авт.св, № 155455, кл. Е 02 В 5/20).Closest to the proposed device for drilling wells, including a drill head, a screw for transporting products of rock destruction, the turns of which are made with a differential pitch, and a drive (see auth.St., No. 155455, class E 02 B 5/20).

Недостатком указанного устройства вл етс то, что в нижней части шнека угол подъема винтовой поверхности на радиусе скважины больше нул , и при вращении шнека происходит сталкивание породы с винтовой поверхностью, что создает энергетические потери при выходе разрушенной породы на нижний виток шнека.The disadvantage of this device is that in the lower part of the auger the elevation angle of the helical surface at the well radius is greater than zero, and when the auger rotates, the rock is pushed into the helical surface, which creates energy losses when the broken rock leaves the lower screw turn.

Цель изобретени - повышение производительности и снижение энергоемкости бурени скважины путем улучшени про (ЛThe purpose of the invention is to increase productivity and reduce the energy intensity of drilling by improving pro (L

СWITH

vjvj

О х|About x |

слcl

N)N)

цесса очистки забойной зоны от продуктов разрушени породы, например кольцевых или шнековых буров.the process of cleaning the bottomhole zone from rock destruction products, for example, annular or auger drills.

Указанна цель достигаетс тем, что нижний виток шнека выполнен с переменным углом подъема винтовой поверхности на радиусе скважины таким образом, что угола мен етс от нул в нижней части витки до оптимального угла а в верхней его части:This goal is achieved by the fact that the lower turn of the screw is made with a variable angle of elevation of the screw surface at the well radius in such a way that the angle changes from zero in the lower part of the turns to the optimum angle a in the upper part:

Р «опт P "opt

где (р- углова координата витка;where (p is the angular coordinate of the coil;

Оопт - оптимальный угол подъема витка в верхней его части.Oopt - the optimal angle of elevation of the coil in its upper part.

При этом указанный виток вл етс одновременно касательной поверхностью к условному диску, перпендикул рному оси вращени шнека.At the same time, the indicated turn is simultaneously a tangential surface to the conditional disk, perpendicular to the axis of rotation of the screw.

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области, т.е. в области бурени с использованием вращательных средств, позвол ет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в данном устройстве дл бурени скважин , и признать это решение соответствующим критерию существенные признаки.Analysis of the known technical solutions (analogues) in the studied area, i.e. in the field of drilling using rotational means, it allows to conclude that there are no signs in them that are similar to the significant distinguishing features in this device for drilling wells, and to recognize this decision as essential criteria.

На фиг.1 изображены общий вид устройства дл бурени скважин и развертка винтовой линии нижнего витка шнека на радиусе скважин; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - график зависимости силы сопротивлени перемещению массы волочени от угловой координаты витка.Figure 1 shows a general view of a device for drilling wells and a sweep of the helix of the lower screw turn over a radius of wells; figure 2 - section aa in figure 1; Fig. 3 is a graph of the dependence of the force of resistance to the movement of the mass of the drag on the angular coordinate of the coil.

Устройство дл бурени скважин включает буровую головку 1, соединенную со шнеком 2, который своим верхним концом соединен с приводом в виде мотор-редуктора 3. Нижний виток 4 шнека 2 выполнен с переменным углом подъема винтовой поверхности таким образом, что угол мен етс от нул в нижней части, соприкасающейс с буровой головкой, до угла «опт в верхней части витка на радиусе скважины: ,The well drilling device includes a drill head 1 connected to a screw 2, which is connected to a drive in the form of a gear motor 3 by its upper end. The lower turn 4 of a screw 2 is made with a variable elevation angle of the helical surface so that the angle changes from zero to the lower part in contact with the drill head, to the angle "opt in the upper part of the coil on the radius of the well:

#под#under

(f Gom (f gom

360°360 °

«опт - оптимальный угол подъема витка в верхней части.“Wholesale - the optimum angle of elevation of the coil in the upper part.

Верхний конец витка 4 соединен с расположенными на всей колонне периферийными витками шнека в традиционном исполнении,The upper end of the coil 4 is connected to the peripheral turns of the auger located throughout the column in the traditional design,

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Устройство устанавливают по оси будущей скважины и при помощи привода 3 привод т во вращение буровую головку 1 со шнеком 2, При разбуривании скважин разрушенна порода поступает на верхнюю поверхность буровой головки 1 и одновременно на нижний виток шнека, затем навивкой захватываетс и транспортируетс в отвал.The device is installed along the axis of the future well, and with the help of drive 3, the drilling head 1 with screw 2 is rotated.

В св зи с тем, что нижний виток шнека выполнен с переменным углом подъема, выход на него разрушенной породы осуществл етс с наименьшим сопротивлением,Due to the fact that the lower turn of the auger is made with a variable angle of elevation, the destruction of the destroyed rock is achieved with the least resistance,

поскольку в зоне контакта шнека с поверхностью забо угол подъема винтовой поверхности на радиусе скважины равен нулю и плавно возрастает до угла «опт к концу первого витка.since in the zone of auger contact with the bottom surface, the elevation angle of the helical surface at the well radius is zero and gradually increases to the “wholesale” angle by the end of the first turn.

При такой форме нижнего витка шнека сила сопротивлени перемещению массы волочени F плавно возрастает от нижней части, где а 0, при котором виток шнека вл етс касательной поверхностью к условному диску, перпендикул рному оси вращени шнека, до верхней части витка, где а «опт по зависимости 4 (фиг.З), в отличие от прототипа, у которого в нижней части шнека а О, и разрушенна породаIn this form of the lower screw turn, the force of resistance to the movement of the dragging mass F increases gradually from the lower part, where a 0, at which the screw turn is a tangent surface to the conventional disk perpendicular to the screw rotation axis, to the upper part of the turn, where dependence 4 (fig.Z), in contrast to the prototype, which in the lower part of the auger and Oh, and destroyed rock

сталкиваетс в забойной зоне со шнеком и создает значительное сопротивление перемещению массы волочени по шнеку, которое мен етс по зависимости 5 (фиг.З). Кроме того, своевременное удалениеcollides in the downhole zone with a screw and creates significant resistance to the movement of the dragging mass along the auger, which varies according to dependence 5 (Fig. 3). In addition, timely removal

разрушенного материала из забойной зоны уменьшает износ породоразрушающей части рабочего органа,обусловленный трением буровой головки о разрушенную породу. При этом снижаетс энергоемкость и повышаетс производительность, т.е. возрастает скорость проходки скважины, уменьшаютс непроизводительные затраты времени и энергии.the destroyed material from the downhole zone reduces the wear of the rock-breaking part of the working body, due to the friction of the drill head on the destroyed rock. This reduces energy consumption and increases productivity, i.e. well penetration rate increases, overhead and time are reduced.

Claims

Invention Formula

A device for drilling wells, which includes an actuator, a drill head and a screw with a variable pitch attached to it, characterized in that, in order to reduce the energy intensity of drilling, the lower

the full turn of the blade is made in the form of a disk with a smooth transition into a spiral with a variable angle of ascent, varying from 0 in the lower part of the turn to an angle defined by the formula

p "lpt

ZMR where p is the angle coordinate of the coil, hail;

"Wholesale - optimum angle of elevation of a loop in its upper part, hail.

four

U2