RU2555852C1 - Roller bit - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to rock crushers, primarily, drill bits intended for drilling with the use of central flushing assembly. Drill bit comprises body with central stepped channel, cutters secured at bit legs and pipe made of resilient material arranged in said central channel. Resilient pipe inner surface on one side has at least one ledge provided with ultrasound radiator.

EFFECT: higher efficiency of drilling.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам с центральным промывочным узлом.The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to cone drill bits with a central flushing assembly.

Известно буровое шарошечное долото, включающее корпус с осевым каналом, закрепленные на цапфах конусные шарошки и размещенный в осевом канале патрубок с насадкой (см. авт. св. СССР №1010246, кл. Е21В 10/08, 1981 г.).A cone drill bit is known, which includes a body with an axial channel, conical cones fixed on pins and a nozzle with a nozzle located in the axial channel (see ed. St. USSR No. 1010246, class. E21B 10/08, 1981).

Недостатком этого долота является малая эффективность работы из-за высокой вероятности образования шламовой пробки в надшарошечном пространстве.The disadvantage of this bit is the low efficiency due to the high probability of the formation of sludge plugs in the suprahepatic space.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее корпус с центральным ступенчатым каналом, закрепленные на лапах шарошки, и размещенный в центральном канале патрубок из эластичного материала (см. авт. св. СССР №1514900, кл. Е21В 10/08, 1989 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a cone drill bit, comprising a body with a central stepped channel, mounted on the cone legs, and a pipe made of elastic material located in the central channel (see ed. St. USSR No. 1514900, class E21B 10/08, 1989).

Данное долото благодаря использованию гибкого патрубка обеспечивает более качественную очистку забоя от шлама.Due to the use of a flexible nozzle, this bit provides better cleaning of the bottom from sludge.

К недостаткам известного долота следует отнести невозможность очистки шламовой пробки в надшарошечной зоне в случае возникновения аварийной ситуации, связанной с прихватом инструмента, когда буровой вал не вращается.The disadvantages of the known bit include the impossibility of cleaning the sludge plug in the suprahepatic zone in the event of an emergency associated with sticking the tool when the drill shaft does not rotate.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота путем обеспечения очистки вооружения долота и надшарошечной полости как в процессе бурения, так и в процессе прихвата бурового инструмента.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the bit by ensuring that the armament of the bit and supraherocavity is cleaned both during drilling and during the pickup of the drilling tool.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем корпус с центральным каналом, закрепленные на лапах шарошки, и размещенный в центральном канале патрубок из эластичного материала, согласно изобретению внутренняя поверхность эластичного патрубка с одной стороны выполнена, по меньшей мере, с одним выступом, оснащенным излучателем ультразвуковых колебаний.The technical result is achieved by the fact that in the drill cone bit, comprising a housing with a central channel, mounted on the legs of the cone, and placed in the Central channel of the pipe made of elastic material, according to the invention, the inner surface of the elastic pipe on one side is made with at least one a protrusion equipped with an emitter of ultrasonic vibrations.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:The achievement of the specified technical result also contributes to the fact that:

- длина дуги основания выступа составляет 0.3-0.6 от длины окружности патрубка в плоскости выступа;- the length of the arc of the base of the protrusion is 0.3-0.6 of the circumference of the pipe in the plane of the protrusion;

- выступ расположен на нижнем конце патрубка.- the protrusion is located at the lower end of the pipe.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a General view of the bit in longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one.

Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с центральным ступенчатым каналом 4, закрепленные на лапах 2 шарошки 3, и размещенный в центральном канале 4 Т-образный патрубок 5, выполненный из эластичного материала. Патрубок 5 закреплен в центральном канале 4 посредством шайбы 6 и гайки 7. В предложенном долоте внутренняя поверхность эластичного патрубка 5 с одной стороны выполнена с выступом 8. Длина дуги основания выступа составляет 0.3-0.6 от длины окружности патрубка 5 в плоскости выступа 8, а сам выступ 8 расположен на нижнем конце патрубка 5 и оснащен излучателем ультразвуковых колебаний 9. Последний выполнен в виде тонкой пластины, консольно закрепленной на выступе 8. Количество выступов 8, оснащенных излучателями ультразвуковых колебаний, определяется в первую очередь диаметром долота и физико-механическими свойствами разбуриваемых пород. Наличие выступа 8 на одной стороне патрубка 5 обеспечивает разное удлинение его по длине при прокачке промывочной жидкости, что объясняется значительным увеличением сопротивления той части патрубка, где расположен выступ 8. При вращении долота патрубок 5, выполненный с такими параметрами выступа 8 и схеме его расположения, гарантированно отклоняется даже при работе насосов в неполную мощность. Причем предложенная конструкция патрубка 5 обеспечивает возможность очистки надшарошечной полости долота от шлама как при работе, так и в случае прихвата бурового инструмента, т.е. когда буровое долото не вращается. Причем благодаря оснащению выступа 8 излучателем 9, который создает зону колебаний жидкости ультразвукового диапазона, значительно повышается эффективность разрушения шламовых пробок. Это в свою очередь исключает заклинивание шарошек 3 долота осевшим шламом, особенно при продолжительных сроках ликвидации аварии и при бурении по вязким породам.The cone drill bit contains a housing 1 with a central stepped channel 4, mounted on the legs 2 of the cone 3, and a T-shaped pipe 5 made of an elastic material located in the central channel 4. The pipe 5 is fixed in the Central channel 4 by means of the washer 6 and nut 7. In the proposed bit, the inner surface of the elastic pipe 5 is made on one side with the protrusion 8. The length of the arch of the base of the protrusion is 0.3-0.6 of the circumference of the pipe 5 in the plane of the protrusion 8, and the protrusion 8 is located at the lower end of the nozzle 5 and is equipped with an emitter of ultrasonic vibrations 9. The latter is made in the form of a thin plate cantilevered on the protrusion 8. The number of protrusions 8 equipped with emitters of ultrasonic vibrations is determined first bit diameter and physico-mechanical properties of rocks drilled. The presence of the protrusion 8 on one side of the nozzle 5 provides different elongation along the length when pumping the flushing fluid, which is explained by a significant increase in the resistance of that part of the nozzle where the protrusion 8 is located. When the bit is rotated, the nozzle 5, made with such parameters of the protrusion 8 and its layout, guaranteed to deviate even when the pumps are operating at partial power. Moreover, the proposed design of the pipe 5 provides the possibility of cleaning the suprahepatic cavity of the bit from sludge both during operation and in the case of sticking of a drilling tool, i.e. when the drill bit does not rotate. Moreover, by equipping the protrusion 8 with an emitter 9, which creates an ultrasonic range of fluid oscillations, the destruction efficiency of sludge plugs is significantly increased. This, in turn, eliminates jamming of 3-bit cones by settled sludge, especially during long periods of emergency liquidation and drilling through viscous rocks.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы шарошек 3 долота осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. Разрушенная порода выносится на поверхность потоком промывочной жидкости, подаваемой на забой через центральный канал 4 и патрубок 5. При вращении долота за счет центробежных сил гибкий патрубок 5 отклоняется от оси долота и располагается в полости, расположенной над шарошками 3, при этом канал патрубка 5 направлен на шарошки долота, обеспечивая очистку межзубцовых и межвенцовых впадин и всего забойного пространства, включая надшарошечную полость, от шлама. В случае возникновения аварийной ситуации, когда буровой вал не вращается, для предохранения призабойной части скважины от оседания шлама, где располагается долото, осуществляется усиленная промывка скважины. В этом случае благодаря выполнению патрубка 5 с выступом 8 на его внутренней его поверхности под действием давления прокачиваемой промывочной жидкости стенки патрубка 5 удлиняются на разную величину. Причем нижний конец патрубка 5 отклоняется от оси долота в сторону участка, выполненного без выступа, направляя поток промывочной жидкости в надшарошечную зону. Этим обеспечивается эффективное удаление шлама из надшарошечной полости и исключается заклинивание шарошек 3 вязким шламом, а следовательно, и проведение дополнительного спуско-подъема снаряда для очистки вооружения бурового долота и его шарошек, или его замены. Повышению качества очистки надшарошечной полости от шлама способствует также и ультразвуковой излучатель 9, который создает зону колебаний жидкости. Эта колеблющаяся зона воздействует на весь поток промывочной жидкости, проходящий через патрубок 5, и заставляет его колебаться с такой же частотой и оказывает разрушающее воздействие на крупные частицы шлама. Ультразвуковой излучатель 9 может работать по заданному режиму в зависимости от расхода промывочной жидкости. Например, при нормальном режиме работы долота ультразвуковой излучатель 9 может быть отключен, а при заклинивании бурового вала включен путем увеличения расхода промывочной жидкости.The principle of operation of the bit is as follows. Under the action of axial load and torque, rock-cutting elements of roller cutters 3 bits carry out the destruction of the bottom and calibration of the walls of the well. The destroyed rock is brought to the surface by a flow of flushing fluid supplied to the bottom through the central channel 4 and nozzle 5. When the bit rotates due to centrifugal forces, the flexible nozzle 5 deviates from the axis of the bit and is located in the cavity located above the cones 3, while the channel of the nozzle 5 is directed on cone bits, ensuring the cleaning of the interdental and interventional depressions and the entire bottomhole space, including the suprahepatic cavity, from sludge. In the event of an emergency when the drill shaft does not rotate, in order to protect the bottom-hole part of the well from settling of the sludge where the bit is located, enhanced flushing of the well is carried out. In this case, due to the implementation of the pipe 5 with the protrusion 8 on its inner surface under the influence of the pressure of the pumped washing liquid, the walls of the pipe 5 are extended by different sizes. Moreover, the lower end of the nozzle 5 deviates from the axis of the bit in the direction of the section made without a protrusion, directing the flow of flushing fluid into the suprahepatic zone. This ensures the effective removal of sludge from the suprahepatic cavity and prevents jamming of the cone 3 by viscous sludge, and, consequently, additional launching and lifting of the projectile to clean the armament of the drill bit and its cone, or replace it. Improving the quality of cleaning the suprahepatic cavity from sludge also contributes to the ultrasonic emitter 9, which creates a zone of fluid oscillations. This oscillating zone affects the entire flow of flushing fluid passing through the pipe 5, and makes it oscillate with the same frequency and has a destructive effect on large particles of sludge. Ultrasonic emitter 9 can work in a given mode depending on the flow rate of the flushing fluid. For example, during normal operation of the bit, the ultrasonic emitter 9 can be turned off, and when the drill shaft is jammed, it can be turned on by increasing the flow rate of flushing fluid.

Такое выполнение долота повышает все технико-экономические показатели его работы и ведет к снижению стоимости буровых работ в целом.This implementation of the bit increases all the technical and economic indicators of its work and leads to a decrease in the cost of drilling operations in general.

Claims (3)

1. Буровое шарошечное долото, включающее корпус с центральным ступенчатым каналом, закрепленные на лапах шарошки и размещенный в центральном канале патрубок из эластичного материала, отличающееся тем, что внутренняя поверхность эластичного патрубка с одной стороны выполнена, по меньшей мере, с одним выступом, оснащенным излучателем ультразвуковых колебаний.1. Drill roller bit, comprising a housing with a central stepped channel, mounted on the legs of the cone and placed in the Central channel of the pipe made of elastic material, characterized in that the inner surface of the elastic pipe on one side is made of at least one protrusion equipped with a radiator ultrasonic vibrations. 2. Буровое шарошечное долото по п. 1, отличающееся тем, что длина дуги основания выступа составляет 0,3-0,6 от длины окружности патрубка в плоскости выступа.2. Drill bit according to claim 1, characterized in that the length of the arch of the base of the protrusion is 0.3-0.6 of the circumference of the pipe in the plane of the protrusion. 3. Буровое шарошечное долото по п. 1, отличающееся тем, что выступ расположен на нижнем конце патрубка. 3. Drill bit according to claim 1, characterized in that the protrusion is located on the lower end of the pipe.

Images