RU2491406C1 - Drilling rock bit - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: bit comprises legs with mills installed on them and channels for scrubbing agent supply, where check valves are installed, comprising a protective vessel with a seat, a stop valve and a return spring. The check valve is equipped with a flexible thin-walled bushing connected with the vessel capable of axial displacement and having an outer surface, which is congruous to the working surface of the seat and installed with it concentrically. At the same time the protective vessel of the bushing is arranged with a seat for the upper part of the bushing.

EFFECT: higher efficiency of rock bit operation as a result of improvement of reliability of check valve operation and its sealing.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к шарошечным долотам для бурения скважин с очисткой забоя скважин газообразным агентом.The invention relates to a rock cutting tool, namely to cone bits for drilling wells with cleaning the bottom of the wells with a gaseous agent.

Известно буровое шарошечное долото для бурения скважин с очисткой забоя скважин газообразным агентом, включающее лапы с ниппельной частью и каналами для продувки опор шарошек, центральное продувочное сопло, закрепленную в сопле втулку с боковыми окнами и конусным отражателем, установленным навстречу потоку газообразного агента, и обратный клапан (см. авт. св. СССР №571574, кл. E21B 10/24, 1974).A cone drill bit is known for drilling wells with a bottom hole cleaning with a gaseous agent, including paws with a nipple part and channels for blowing the cones of the cones, a central purge nozzle, a sleeve fixed to the nozzle with side windows and a cone reflector installed in front of the gaseous agent flow, and a non-return valve (see ed. St. USSR No. 571574, class E21B 10/24, 1974).

Недостатком этого долота является сложность конструкции обратного клапана и не эффективная система защиты опор шарошек от шлама, связанная со схемой размещения обратного клапана в специальном переходнике, расположенном над долотом.The disadvantage of this bit is the design complexity of the non-return valve and the inefficient system for protecting the cones from sludge associated with the layout of the non-return valve in a special adapter located above the bit.

Наиболее близким к предложенному долоту по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы со смонтированными на них шарошками и каналами для подачи очистного агента, в которых установлены клапанные коробки, состоящие из защитного корпуса с седлом, запорного органа и возвратной пружины (см. патент РФ №2109126, кл. Е21В 10/60, 1998 г.).The closest to the proposed bit in terms of technical nature and the achieved result is a cone drill bit, including legs with mounted cones and channels for supplying a cleaning agent, in which valve boxes are installed, consisting of a protective housing with a saddle, a locking member and a return spring (see RF patent №2109126, CL ЕВВ 10/60, 1998).

Основным недостатком данного долота является сравнительно малая эффективность его работы из-за низкой надежности обратного клапана, особенно при бурении на форсированных режимах с использованием высокопроизводительного компрессорного оборудования. Использование такого оборудования приводит к усиленному износу седла клапана, а это в свою очередь приводит к разгерметизации клапана и попаданию шлама в опору долота в случае возникновения всяких аварийных ситуаций.The main disadvantage of this bit is the relatively low efficiency of its operation due to the low reliability of the check valve, especially when drilling in forced modes using high-performance compressor equipment. The use of such equipment leads to increased wear of the valve seat, and this in turn leads to valve depressurization and sludge entering the bit support in the event of any emergency.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет улучшения надежности работы обратного клапана путем обеспечения более надежной его герметизацииIn connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the bit by improving the reliability of the check valve by providing more reliable sealing

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающее лапы с каналами для подачи очистного агента, в которых установлены обратные клапаны, состоящие из защитного корпуса с седлом, запорного органа и возвратной пружины, согласно изобретению, обратный клапан снабжен гибкой тонкостенной втулкой, соединенной с корпусом с возможностью осевого перемещения и имеющую наружную поверхность, конгруэнтную рабочей поверхности седла и установленную с ней концентрично.The technical result achieved is achieved by the fact that in the drill bit, which includes paws with channels for supplying a cleaning agent, in which check valves are installed, consisting of a protective housing with a seat, a shut-off element and a return spring, according to the invention, the check valve is equipped with a flexible thin-walled sleeve, connected to the body with the possibility of axial movement and having an outer surface congruent to the working surface of the saddle and installed concentrically with it.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что защитный корпус выполнен с гнездом под верхнюю часть втулки.The achievement of the specified technical result also contributes to the fact that the protective housing is made with a socket under the upper part of the sleeve.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид долота, на фиг.2 и 3 - два варианта выполнения обратного клапана, на фиг.4 - узел 1 на фиг.3.The invention is illustrated in the drawing, where Fig. 1 is a general view of the bit, in Figs. 2 and 3 are two embodiments of a check valve, in Fig. 4 is a node 1 in Fig. 3.

Буровое шарошечное долото включает лапы 1 со смонтированными на них шарошками 2 и каналами 10 для подачи очистного агента, в которых установлены обратные клапаны, состоящие из защитного корпуса 3 с седлом 4, запорного органа 5 и возвратной пружины 6. Внутри защитного корпуса 3, концентрично рабочей поверхности седла 4, установлена гибкая тонкостенная втулка 7. Втулка 7 соединена с корпусом 3, например, посредством штифта 9 с возможностью осевого перемещения и имеющая наружную поверхность, конгруэнтную рабочей поверхности седла 4. Запорный орган 5 может иметь различную форму, например, коническую (см. фиг.2), сферическую (см. фиг.3) и т.д. На рабочей поверхности седла 4 защитного корпуса 3 выполнено гнездо 8 под верхнюю часть втулки 7, причем глубина гнезда 8 выбирается равной не менее толщины верхней части втулки 7. Это обеспечивает в рабочем положении клапана установку верхней части втулки 7 заподлицо с рабочей поверхностью седла 3 и тем самым уменьшить ее износThe cone drill bit includes paws 1 with cones 2 mounted on them and channels 10 for supplying a cleaning agent, in which check valves are installed, consisting of a protective casing 3 with a seat 4, a locking member 5 and a return spring 6. Inside the protective casing 3, concentric working the surface of the seat 4, a flexible thin-walled sleeve 7 is installed. The sleeve 7 is connected to the housing 3, for example, by means of a pin 9 with axial displacement and having an outer surface congruent to the working surface of the seat 4. Locking member 5 may have a different shape, for example, conical (see figure 2), spherical (see figure 3), etc. On the working surface of the seat 4 of the protective housing 3, a socket 8 is made for the upper part of the sleeve 7, and the depth of the socket 8 is chosen equal to at least the thickness of the upper part of the sleeve 7. This ensures that the upper part of the sleeve 7 is flush with the working surface of the seat 3 in the valve’s working position and thereby reduce her wear

В процессе бурения поток газообразного агента под давлением подается в ниппельную полость 11 долота, проходит по каналам 10, воздействует на запорный орган 5 клапана. Под действием потока очистного агента запорный орган 5, преодолевая сопротивление возвратной пружины 6, перемещается вниз и открывает проход для очистного агента между рабочей поверхностью седла 4 и наружной поверхностью запорного органа 5 и направляется на забой скважины. В газообразном агенте может быть распылено смазывающе-охлаждающее вещество (например, масло) для обеспечения благоприятных условий работы опор шарошек. В случае прекращения подачи очистного агента запорный орган 5 возвращается в исходное положение под действием возвратной пружины 6. При этом запорный орган 5 воздействует на гибкую тонкостенную втулку 7, которая легко деформируясь, плотно прилегает к стенкам седла 4 по всей окружности их контакта. Это исключает образование зазоров между запорным органом 5 и седлом 4 даже при заметном износе седла, что имеет место практически у всех существующих долот. Причем, такие зазоры имеются даже у совершенно новых долот. Таким образом, в предложенных долотах исключается нарушение герметичности обратного клапана, а также вероятность попадания шлама в опоры шарошек через очистные каналы 10.In the process of drilling, the flow of a gaseous agent under pressure is supplied to the nipple cavity 11 of the bit, passes through the channels 10, acts on the valve shutoff 5. Under the action of the flow of the cleaning agent, the locking member 5, overcoming the resistance of the return spring 6, moves down and opens the passage for the cleaning agent between the working surface of the seat 4 and the outer surface of the locking member 5 and is sent to the bottom hole. A lubricating-cooling substance (for example, oil) can be sprayed in a gaseous agent to provide favorable operating conditions for the cone bearings. In case of stopping the supply of the cleaning agent, the locking member 5 returns to its original position under the action of the return spring 6. In this case, the locking member 5 acts on a flexible thin-walled sleeve 7, which is easily deformed, fits snugly against the walls of the seat 4 around the entire circumference of their contact. This eliminates the formation of gaps between the locking element 5 and the seat 4 even with a noticeable wear of the seat, which is the case with almost all existing bits. Moreover, even completely new bits have such gaps. Thus, in the proposed bits eliminates the violation of the tightness of the check valve, as well as the likelihood of sludge entering the supports of the cones through the treatment channels 10.

Все это способствует повышению эффективности работы обратного клапана и предохранению попадания шлама в опоры долота, а следовательно и эффективности работы бурового долота в целом.All this helps to increase the efficiency of the check valve and to prevent the ingress of sludge into the support of the bit, and therefore the overall performance of the drill bit.

Claims (2)

1. Буровое шарошечное долото, включающее лапы со смонтированными на них шарошками и каналами для подачи очистного агента, в которых установлены обратные клапаны, состоящие из защитного корпуса с седлом, запорного органа и возвратной пружины, отличающееся тем, что обратный клапан снабжен гибкой тонкостенной втулкой, соединенной с корпусом с возможностью осевого перемещения и имеющей наружную поверхность, конгруэнтную рабочей поверхности седла и установленную с ней концентрично.1. Drill roller bit, comprising paws mounted on them cones and channels for supplying a cleaning agent, in which check valves are installed, consisting of a protective housing with a seat, a shut-off element and a return spring, characterized in that the check valve is equipped with a flexible thin-walled sleeve, connected to the body with the possibility of axial movement and having an outer surface congruent to the working surface of the saddle and installed concentrically with it. 2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что защитный корпус выполнен с гнездом под верхнюю часть втулки. 2. Drill bit according to claim 1, characterized in that the protective housing is made with a socket under the upper part of the sleeve.

Images