RU2403369C1 - Connection of rods of drilling structure - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: connection of rods of drilling structure includes nipple and coupling, which interact during well drilling with their end surfaces, as well as with surfaces forming closed circuit, of which one surface is enclosed on nipple and the other one is enclosing on coupling. When removing the drilling structure from well, nipple and coupling interact by means of one or several cylindrical rollers in parallel transverse planes, which are located in through holes of coupling, the missing middle part of which is added with peripheral groove on external cylindrical surface of nipple projection. At that, safety of rollers located in holes is provided with spring locking ring placed in outer groove on coupling. Several slots are made on coupling to remove the locking ring from groove at disassembly of rods.

EFFECT: improving reliability and life time of rod connection of drilling structure, providing the possibility of reversal of drilling member of the machine, simplifying the structure assembly and disassembly operations.

3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности, а именно к рабочим органам буровых станков, и служит для производства скважин в горном массиве.The present invention relates to the mining industry, and in particular to the working bodies of drilling rigs, and serves for the production of wells in the rock mass.

Известен рабочий орган буровых станков в виде бурового става, который образован набором буровых труб-штанг, соединенных между собой. Для этого каждая штанга имеет на концах соединительные элементы с резьбой (см., например, а.с. СССР №367239). Резьбовое соединение штанг в буравом ставе нагружено при вращательном бурении скважин усилием подачи и крутящим моментом. Материал деталей испытывает при этом совместную деформацию сжатия и кручения.Known working body of drilling rigs in the form of a drill stand, which is formed by a set of drill pipes, rods, interconnected. For this, each rod has threaded connecting elements at the ends (see, for example, AS USSR No. 367239). The threaded connection of the rods in the drill stand is loaded with rotational drilling of wells by the feed force and torque. The material of the parts experiences joint compression and torsion.

Работа бурового станка происходит циклически: подача буровой головки с вращающимся инструментом на забой - процесс бурения; перехват бурового става, находящегося в скважине, и отвод буровой головки от забоя в исходную позицию; сцепление шпинделя станка со штангой бурового става и далее цикл работы повторяется (см. статью в журнале «Уголь», №12-2008 г., стр.26-27. К обоснованию конструкции бурового станка агрегата АБГ-300). В составе с этим цикл изменения нормальных напряжений сжатия и касательных напряжений кручения отнулевой, что приводит к усталостному разрушению штанг. При этом соединительная резьба является сильным концентратом напряжений, что снижает запас сопротивления усталости. В результате этого происходит разрушение штанг в месте расположения резьбы и часть става остается в скважине.The work of the drilling rig occurs cyclically: feeding the drill head with a rotating tool to the bottom - the drilling process; interception of the drill stand located in the well and withdrawal of the drill head from the bottom to the initial position; coupling of the machine’s spindle with the drill stand rod and then the cycle of work is repeated (see the article in the Ugol magazine, No. 12-2008, pp. 26-27. On the rationale for the design of the drilling rig of the ABG-300 aggregate). As part of this, the cycle of changes in normal compression stresses and tangential torsional stresses is zero, which leads to fatigue failure of the rods. At the same time, the connecting thread is a strong stress concentrate, which reduces the fatigue resistance margin. The result is the destruction of the rods at the location of the thread and part of the stav remains in the well.

Известное техническое решение в виде резьбового соединения набора штанг в буровой став (см.: Сафохин М.С., Богомолов И.Д., Скорняков Н.М. Машинист бурового станка. М.: «Недра», 1990 г., стр.132, рис.5.1) принято в качестве прототипа. Недостаток прототипа заключается в том, как отмечалось выше, что резьбовое соединение штанг не обеспечивает необходимого для надежной и долговечной работы става запаса сопротивления усталости, не допускает реверсирования вращения става, развинчивание штанг при разборке става является трудоемкой операцией и требует применения специальных механизмов (см., например: Сафохин М.С., Богомолов И.Д. и др. Машины и инструмент для бурения скважин на угольных шахтах. М.: «Недра», 1985 г., стр.162-163, раздел - Механизмы свинчивания и развинчивания бурового става).A well-known technical solution in the form of a threaded connection of a set of rods in a drill stand (see: Safokhin M.S., Bogomolov I.D., Skornyakov N.M. Drilling machine operator. M .: "Nedra", 1990, p. 132, Fig. 5.1) adopted as a prototype. The disadvantage of the prototype is, as noted above, that the threaded connection of the rods does not provide the fatigue safety margin necessary for reliable and long-term operation, does not allow reverse rotation of the bolt, unscrewing the rods when dismantling the bolt is a laborious operation and requires the use of special mechanisms (see, for example: Safokhin MS, Bogomolov ID, etc. Machines and tools for drilling wells in coal mines. M: "Nedra", 1985, pp. 162-163, section - Mechanisms for screwing and unscrewing the drilltava).

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение надежности и долговечности соединения штанг бурового става, обеспечение возможности реверсирования вращения бурового органа станка, упрощение операций сборки и разборки става.The technical result of the present invention is to increase the reliability and durability of the connection of the rods of the drill stand, providing the possibility of reversing the rotation of the drilling body of the machine, simplifying the assembly and disassembly of the stand.

Этот технический результат достигается тем, что при извлечении бурового става из скважины ниппель и муфта взаимодействуют посредством одного или нескольких в параллельно-поперечных плоскостях цилиндрических роликов, расположенных в сквозных отверстиях муфты, у которых недостающая срединная часть дополнена окружной проточкой на наружной цилиндрической поверхности выступа ниппеля. Сохранность нахождения роликов в отверстиях обеспечивается пружинным запорным кольцом, помещенным в наружную проточку на муфте. Для удобства извлечения запорного кольца из проточки при разборке соединения штанг на муфте сделано несколько пазов.This technical result is achieved by the fact that when removing the drill stand from the well, the nipple and the coupling interact by means of one or more parallel-transverse planes of cylindrical rollers located in the through holes of the coupling, in which the missing middle part is supplemented by a circumferential groove on the outer cylindrical surface of the nipple protrusion. The safety of the rollers in the holes is ensured by a spring locking ring placed in the outer groove on the coupling. For the convenience of removing the locking ring from the groove when disassembling the connection of the rods, several grooves are made on the coupling.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено соединение штанг бурового става, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the connection of the rods of the drill string, General view; figure 2 is a section aa of figure 1; figure 3 is a section bB of figure 1.

Соединение штанг бурового става содержит соединительные элементы - ниппель 1 и муфту 2, которые могут взаимодействовать между собой в трех местах соединения. Во-первых, они могут взаимодействовать своими торцами по плоскости I-I. Во-вторых, охватываемая поверхность ниппеля 1 может взаимодействовать с охватывающей поверхностью муфты 2. Эти поверхности образуют замкнутый контур в виде шестигранника 3. В-третьих, ниппель 1 и муфта 2 могут взаимодействовать между собой посредством цилиндрического ролика 4, расположенного в сквозном отверстии 5 муфты 2. В соединении штанг может быть установлен один ролик или установлено несколько роликов в параллельно-поперечных плоскостях. Отсутствующая срединная часть отверстия в муфте дополняется окружной проточкой 6 на наружной цилиндрической поверхности выступа 7 ниппеля 1. Чтобы ролик 4 не выпал из отверстия 5 муфты 1, предусмотрено пружинное запорное кольцо 8, помещенное в наружную проточку 9 на муфте. Для удобства извлечения запорного кольца 8 из проточки 9 при разборке соединения штанг на муфте сделано несколько пазов 10. Через осевой канал 11 водовоздушная смесь подается к забою. Сальниковое резиновое кольцо 12 обеспечивает герметичность соединения штанг.The connection of the rods of the drill string contains the connecting elements - the nipple 1 and the coupling 2, which can interact with each other in three places of connection. Firstly, they can interact with their ends along the I-I plane. Secondly, the male surface of the pin 1 can interact with the female surface of the sleeve 2. These surfaces form a closed loop in the form of a hexagon 3. Third, the pin 1 and the sleeve 2 can interact with each other by means of a cylindrical roller 4 located in the through hole 5 of the sleeve 2. A single roller can be installed in the rod connection, or several rollers can be installed in parallel-transverse planes. The missing middle part of the hole in the coupling is supplemented by a circumferential groove 6 on the outer cylindrical surface of the protrusion 7 of the nipple 1. In order to prevent the roller 4 from falling out of the hole 5 of the coupling 1, a spring locking ring 8 is placed in the outer groove 9 on the coupling. For the convenience of removing the locking ring 8 from the groove 9, when disassembling the connection of the rods, several grooves are made on the coupling 10. Through the axial channel 11, the air-water mixture is fed to the bottom. The gland rubber ring 12 provides a tight connection of the rods.

При работе соединения штанг в режиме бурения скважины взаимодействующие торцы ниппеля 1 и муфты 2 передают осевое усилие подачи. Одновременно с этим их взаимодействующие охватываемая и охватывающая поверхности в виде шестигранника 3 передают крутящий момент. При работе соединения штанг в режиме извлечения бурового става из скважины ниппель 1 и муфта 2 взаимодействуют между собой посредством цилиндрического ролика 4.When the rod connection is operating in the well drilling mode, the interacting ends of the nipple 1 and the coupling 2 transmit the axial feed force. At the same time, their interacting male and female surfaces in the form of a hexagon 3 transmit torque. When the connection of the rods in the mode of extracting the drill string from the well, the nipple 1 and the coupling 2 interact with each other through a cylindrical roller 4.

Claims (1)

Соединение штанг бурового става, содержащее ниппель и муфту, взаимодействующие при бурении скважин своими торцевыми поверхностями, а также поверхностями, образующими замкнутый контур, из которых одна поверхность охватываемая на ниппеле, другая охватывающая на муфте, отличающееся тем, что при извлечении бурового става из скважины ниппель и муфта взаимодействуют посредством одного или нескольких расположенных в параллельно-поперечных плоскостях цилиндрических роликов, расположенных в сквозных отверстиях муфты, у которых отсутствующая срединная часть дополнена окружной проточкой на наружной цилиндрической поверхности выступа ниппеля; причем сохранность нахождения роликов в отверстиях обеспечивается пружинным запорным кольцом, помещенным в наружную проточку на муфте, а для извлечения запорного кольца из проточки при разборке соединения штанг на муфте сделаны несколько пазов. The connection of the drill rod rods containing a nipple and a coupling interacting when drilling wells with their end surfaces, as well as surfaces that form a closed loop, of which one surface is covered on the nipple, the other covering on the coupling, characterized in that when removing the drill stand from the well, the nipple and the coupling cooperate by means of one or more parallel-to-lateral planes of cylindrical rollers located in the through holes of the coupling, which have no supplemented middle part circumferential groove on the outer cylindrical surface of the pin protrusion; moreover, the presence of the rollers in the holes is ensured by a spring locking ring placed in the outer groove on the coupling, and several grooves are made to remove the locking ring from the groove when disassembling the rod connection on the coupling.

Images