RU2578229C1 - Roller cutter drilling reamer with replaceable sections - Google Patents

Abstract

FIELD: drilling of soil or rock.

SUBSTANCE: invention relates to drilling equipment for drilling and expansion of wells for various purposes in different-hardness rocks. Drilling roller reamer with replaceable rolling-cutter sections comprises a shaft with elements of connection and a body, in which, by their shanks, there are installed rolling-cutting sections; at that, seats for installation of replaceable rolling-cutter sections are made in the form of semicircular holes, and shanks of sections are made in the form of a shaft with a semicircular section. Between the surfaces of the semicircular cross-section of the body seat and the section shank there are two adapter bushings, one of which is welded to the seat of the body, and the other one - to the section shank; at that, the sections are fixed in axial direction by a screw connection.

EFFECT: technical result consists in improvement of reliability, manufacturability and accuracy of installation of replaceable rolling-cutter sections of the reamer.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения и расширения скважин различного назначения в разных по крепости горных породах.The invention relates to drilling equipment and can be used for drilling and expansion of wells for various purposes in rocks of different strengths.

Известны шарошечные расширители, включающие корпус и установленные на нем сваркой шарошечные секции в виде лап и шарошек [1]. Недостатком этих расширителей является то, что секции установлены на корпусе сваркой и поэтому не подлежат разборке. Подобные расширители не могут быть использованы повторно или быть изменены для бурения скважин различных пород путем замены секций.Known cone extenders, comprising a housing and mounted on it by welding cone sections in the form of paws and cones [1]. The disadvantage of these expanders is that the sections are mounted on the housing by welding and therefore cannot be disassembled. Such reamers cannot be reused or modified to drill wells of various breeds by replacing sections.

Известен шарошечный расширитель [2], содержащий центральную трубу, закрепленные жестко на трубе поперечные пластины, соединенные с пластинами посредством резьбовых элементов лапы со скошенными затылочными поверхностями и прикрепленные к лапам шарошки, пластины выполнены с прямоугольными продольными пазами, лапы выполнены с прорезями, ответными боковым сторонам пазов пластины, а резьбовые элементы выполнены в виде упорных винтов и установлены перпендикулярно боковым сторонам пазов с возможностью взаимодействия концами со скошенными затылочными поверхностями лап и их перемещения к донным частям пазов.Known cone extender [2] containing a central pipe, transverse plates fixed rigidly to the pipe, connected to the plates by means of threaded paw elements with beveled occipital surfaces and cones attached to the paws, plates are made with rectangular longitudinal grooves, the paws are made with slots corresponding to the lateral sides the grooves of the plate, and the threaded elements are made in the form of thrust screws and installed perpendicular to the sides of the grooves with the possibility of interaction with the ends with beveled occipital surfaces of the paws and their movement to the bottom of the grooves.

Недостатки этого расширителя заключаются в следующем:The disadvantages of this expander are as follows:

- Крепление шарошечных секций выполняется по нескольким точкам хвостовика секции на крепежные резьбовые болты. При этом установочные поверхности секции имеют необработанные поверхности с большими допусками. Это приводит к неточности установки секций относительно корпуса и соседних секций, неравномерности затяжки крепежных болтов, а следовательно, и произвольному раскручиванию болтов.- The cone sections are fastened at several points of the section shank to the threaded mounting bolts. At the same time, the mounting surfaces of the section have untreated surfaces with large tolerances. This leads to inaccurate installation of the sections relative to the housing and adjacent sections, uneven tightening of the mounting bolts, and, consequently, to the arbitrary untwisting of the bolts.

- Крепежные резьбовые болты находятся в призабойной зоне и подвергаются интенсивному изнашиванию.- Fixing threaded bolts are located in the bottom-hole zone and undergo intensive wear.

- Выполнение идентичных прорезей в термообработанных лапах невозможно по причинам того, что серийные лапы имеют большое разнообразие размеров и форм.- Making identical slots in heat-treated legs is impossible for the reason that serial legs have a wide variety of sizes and shapes.

- Прорези не увеличивают надежность крепления, а уменьшают опасное сечение в плоскости крепления.- Slots do not increase the reliability of fastening, but reduce the dangerous section in the plane of fastening.

- Действующие динамические нагрузки на узел крепления могут привести к произвольному раскручиванию крепежных болтов.- Actual dynamic loads on the attachment point can lead to arbitrary loosening of the fixing bolts.

Наиболее близким техническим решением является буровой шарошечный расширитель со сменными секциями, содержащий вал с элементами присоединения и корпус, в котором своими хвостовиками устанавливаются шарошечные секции, причем гнезда для установки сменных шарошечных секций изготовлены в виде полукруглых отверстий, а хвостовики секций выполнены в форме вала полукруглого сечения [3].The closest technical solution is a cone drilling reamer with interchangeable sections, comprising a shaft with connection elements and a housing in which cone sections are installed with their shanks, the sockets for installing interchangeable cone sections are made in the form of semicircular holes, and the section shanks are made in the form of a semicircular section shaft [3].

Недостатком этого расширителя является то, что сопряжение полукруглого сечения гнезда корпуса и хвостовика шарошечной секции с конусной формой затрудняет обработку этих поверхностей с высокой точностью. Это приводит к неточности установки секций относительно корпуса и соседних секций.The disadvantage of this extender is that the conjugation of the semicircular section of the housing socket and the cone section shank with a conical shape makes it difficult to process these surfaces with high accuracy. This leads to inaccurate installation of the sections relative to the housing and adjacent sections.

Цель изобретения - повышение надежности и точности установки сменных шарошечных секций расширителя.The purpose of the invention is to increase the reliability and accuracy of the installation of replaceable cone sections of the expander.

Указанная цель достигается тем, что в шарошечном расширителе, содержащем вал с элементами присоединения и корпус, в котором своими хвостовиками устанавливаются шарошечные секции, причем гнезда для установки сменных шарошечных секций изготовлены в виде полукруглых отверстий, а хвостовики секций выполнены в форме вала полукруглого сечения, при этом между поверхностями полукруглого сечения гнезда корпуса и хвостовика секции применены две переходные втулки, одна из которых приварена к гнезду корпуса, а другая - к хвостовику секции.This goal is achieved by the fact that in the cone expander containing a shaft with connection elements and a housing in which cone sections are installed with their shanks, and the sockets for installing replaceable cone sections are made in the form of semicircular holes, and the section shanks are made in the form of a semicircular section shaft, In this case, two adapter sleeves are applied between the surfaces of the semicircular section of the housing socket and the section shank, one of which is welded to the housing socket and the other to the section shank.

Секции фиксируются и крепятся винтом, вынесенным из призабойной зоны в верхнюю часть расширителя. Винт имеет большое сечение, обеспечивая повышенный момент затяжки и возможность стопорения.The sections are fixed and fastened with a screw, taken from the bottomhole zone to the upper part of the expander. The screw has a large cross section, providing increased tightening torque and the possibility of locking.

Расширитель (фиг. 1) со сменными шарошечными секциями состоит из вала 1 с элементами соединения с бурильной колонной, корпуса 2 с гнездами, выполненными в виде отверстий полукруглого сечения. Сменные шарошечные секции 4 устанавливаются в гнезда корпуса своими ниппельными хвостовиками, выполненными в форме вала полукруглого сечения сообразно отверстиям гнезда (фиг. 2). В осевом направлении секции фиксируются винтовым соединением 6, включающим в себя: шайбу, гайку, контргайку со шплинтом, или каким либо другим креплением.The expander (Fig. 1) with removable cone sections consists of a shaft 1 with elements of connection with a drill string, a housing 2 with sockets made in the form of semicircular section holes. Replaceable cone sections 4 are installed in the housing sockets with their nipple shanks made in the form of a semicircular section shaft in accordance with the holes of the socket (Fig. 2). In the axial direction, the sections are fixed with a screw connection 6, which includes: a washer, a nut, a lock nut with a cotter pin, or some other fastening.

Для обеспечения технологичности изготовления сопрягаемых поверхностей полукруглого сечения применяются две переходные втулки 3 и 5. Втулка 3 приваривается в отверстие корпуса, втулка 5 приваривается к хвостовику секции. При этом к поверхностям отверстия корпуса и хвостовика не предъявляются высокие требования по допуску на размер и отклонению формы. Втулки вырезаются из трубы, причем сопрягаемые поверхности втулок обрабатываются перед сваркой.To ensure the manufacturability of the manufacture of mating surfaces of a semicircular section, two adapter sleeves 3 and 5 are used. The sleeve 3 is welded into the opening of the housing, the sleeve 5 is welded to the shank of the section. At the same time, high requirements for dimensional tolerance and shape deviation are not imposed on the surfaces of the openings of the housing and the shank. The bushings are cut out of the pipe, and the mating surfaces of the bushings are machined before welding.

Работа расширителя на забое осуществляется следующим образом.The work of the expander in the face is as follows.

Расширитель устанавливают на забой и приводят во вращение. При этом к расширителю прилагается осевая нагрузка и крутящий момент, которые через установочные гнезда 3 передаются на секции.The expander is installed on the bottom and put into rotation. At the same time, the axial load and torque are applied to the expander, which are transmitted to the sections through the mounting sockets 3.

Таким образом, шарошечная секция надежным и точным способом зафиксирована в гнезде корпуса от смещения и проворота в осевой и радиальных плоскостях буримого забоя скважины.Thus, the roller section is reliably and accurately fixed in the housing socket from displacement and rotation in the axial and radial planes of the drill face.

Преимущество расширителя по сравнению с аналогичными конструкциями заключается в том, что любые шарошечные секции серийных долот разнообразной формы и конструкции могут после незначительной доработки устанавливаться на расширитель с обеспечением точного базирования относительно корпуса и соседних секций. Упрощается конструкция крепления. Повышается надежность расширителя, поскольку исключается произвольное раскручивание крепежных болтов.The advantage of the expander compared to similar designs is that any roller cone sections of serial bits of various shapes and designs can, after minor modifications, be installed on the expander to ensure accurate basing relative to the body and adjacent sections. The mounting design is simplified. The reliability of the expander is increased, since arbitrary unscrewing of the fixing bolts is excluded.

Использование расширителя при бурении скважин различного назначения позволит получить существенный экономический эффект за счет долговечной работы и сменной конструкции секций.The use of the expander when drilling wells for various purposes will allow to obtain a significant economic effect due to the long-term operation and interchangeable section design.

Источники информацииInformation sources

1. Абубакиров В.Ф., Архангельский В.Л., Гноевых А.Н. Оборудование буровое, противовыбросовое и устьевое. Т. 2. Изд. Газпром. 2007. 650 с.1. Abubakirov V.F., Arkhangelsky V.L., Gnoev A.N. Drilling, blowout and wellhead equipment. T. 2. Ed. Gazprom 2007.650 p.

2. Патент RU 2021472.2. Patent RU 2021472.

3. Патент ЕР 1493897 А2. 05.01.2005.3. Patent EP 1493897 A2. 01/05/2005.

Claims (1)

Буровой шарошечный расширитель со сменными шарошечными секциями, содержащий вал с элементами присоединения и корпус, в котором своими хвостовиками устанавливаются шарошечные секции, причем гнезда для установки сменных шарошечных секций изготовлены в виде полукруглых отверстий, а хвостовики секций выполнены в форме вала полукруглого сечения, отличающийся тем, что с целью повышения надежности, технологичности и точности установки сменных шарошечных секций расширителя между поверхностями полукруглого сечения гнезда корпуса и хвостовика секции применены две переходные втулки, одна из которых приварена к гнезду корпуса, а другая - к хвостовику секции, в осевом направлении секции фиксируются винтовым соединением. A cone drilling reamer with interchangeable cone sections, comprising a shaft with connecting elements and a housing in which cone sections are installed with their shanks, the sockets for installing interchangeable cone sections are made in the form of semicircular holes, and the section shanks are made in the form of a semicircular section shaft, characterized in that in order to increase the reliability, manufacturability and accuracy of installation of replaceable cone sections of the expander between the surfaces of the semicircular section of the housing socket and tails Single section applied two transition bushings, one of which is welded to the socket body, and the other - to the shank section, axially fixed screw connection section.

Images