RU2585779C2

RU2585779C2 - Drilling assembly

Info

Publication number: RU2585779C2
Application number: RU2013122095/03A
Authority: RU
Inventors: Микко МАТТИЛА; Паси КОРТЕ
Original assignee: Робит Роктулз Лтд
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2016-06-10
Also published as: FI20100349A; FI125204B; FI20100349A0; US20140144710A1; RU2013122095A; CN103261558A; KR20140032347A; WO2012049353A1; EP2627851A4; EP2627851A1; FI20100349L

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to a drill assembly for making a well in soil or rock. Drill assembly comprises a pilot bit drilling middle part of well and a ring bit drilling outer circle of well. When drilling, ring bit is adjusted around pilot bit and rotary movement and drilling impacts are directed from pilot bit to ring bit (1) with help of irregularly shaped holes and components, installed between bits and conveying power, wherein ring bit can be removed around pilot bit and can be installed to it. coupling ring, which can be locked to ring bit, is installed around ring bit in order to join a casing pipe, which can be pulled into drilled well with help of said mentioned coupling ring. Drill bit comprises at least two annular grooves on outer circumference, in said annular grooves there are parts mounted with possibility of rotation and movement in desired range in axial direction of drilling, said parts being involved in fixing, such as snap rings and disposed on inner surface of coupling ring, wherein coupling ring is installed around periphery of drill bit in such a way that parts involved in reciprocating movement, locking coupling ring and drill bit, at least two are located on different sides of line when device is assembled, and said line extends substantially through middle point of surface, transmitting rotation of drill bit.

EFFECT: technical result is reducing length of drill bit and increasing drilling speed.

7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к бурильной компоновке для выполнения скважины в грунте или горной породе, которая содержит пилотное долото, бурящее среднюю часть скважины, и буровую коронку, бурящую скважину кольцевым забоем, в таком варианте в ситуации бурения буровая коронка устанавливается вокруг пилотного долота, и вращение и ударные воздействия направляются от пилотного долота на буровую коронку с помощью упомянутых поверхностей, установленных между долотами и передающих ударные воздействия, и буровая коронка отводится вокруг пилотного долота и может устанавливаться на него, и, дополнительно, накладное кольцо, которое может фиксироваться к буровой коронке, расположено вокруг буровой коронки для соединения с трубой обсадной колонны, которая должна втягиваться в пробуренную скважину к буровой коронке с помощью упомянутого накладного кольца.The invention relates to a drilling arrangement for making a well in soil or rock, which contains a pilot bit drilling the middle part of the well and a drill bit drilling a well with an annular bottom hole, in this embodiment, in a drilling situation, a drill bit is installed around the pilot bit, and rotation and percussion impacts are directed from the pilot bit to the drill bit by means of the said surfaces mounted between the bits and transmitting impact impacts, and the drill bit is retracted around the pilot Olot and can be mounted on it and, further, the trim ring which can be fixed to the drill bit, around the drill bit is arranged for connection to the casing pipe, which must be drawn into the borehole to a drill bit via said trim ring.

Бурильная компоновка согласно вышеупомянутой преамбуле известна, например, из публикации WO 2004/057148, в которой показанная буровая коронка является относительно длинной в аксиальном направлении, поскольку верхняя часть буровой коронки содержит первую фланцевую часть, содержащую выступы, выполненные, например, из твердого сплава. После фланцевой части имеется часть обсадной колонны, на которой вначале выполняется канавка и после этого фиксирующие фасонные отверстия, с помощью которых буровая коронка фиксируется к пилотному долоту. Также режущий башмак является относительно длинным в аксиальном направлении, когда режущий башмак устанавливается, повышая длину, по существу, в аксиальном направлении как канавок, так и фиксирующих фасонных отверстий, расположенных на части обсадной колонны буровой коронки. Также корпус пилотного долота является длинным в аксиальном направлении, и длина, требуемая противостоящими фасонными деталями, стыкующимися с фиксирующими фасонными отверстиями буровой коронки, является только его малой частью, составляя меньше четверти.The drilling assembly according to the aforementioned preamble is known, for example, from WO 2004/057148, in which the drill bit shown is relatively long in the axial direction, since the upper part of the drill bit contains a first flange portion containing protrusions made, for example, of a hard alloy. After the flange part, there is a part of the casing, on which the groove is first made and then fixing shaped holes, with which the drill bit is fixed to the pilot bit. Also, the cutting shoe is relatively long in the axial direction when the cutting shoe is mounted, increasing the length, essentially in the axial direction of both the grooves and the fixing shaped holes located on the part of the casing of the drill bit. Also, the pilot bit body is axially long, and the length required by opposing fittings that fit into the fixing fittings of the drill bit is only a small part of it, amounting to less than a quarter.

С помощью бурильной компоновки согласно изобретению можно получить значительные улучшения существующей техники согласно публикации WO 2004/057148, поскольку изобретение позволяет сконструировать предельно короткую буровую коронку. Отличие изобретения состоит в том, что накладное кольцо устанавливается вокруг периферии буровой коронки таким способом, что из частей, принимающих участие в возвратно-поступательном перемещении для фиксирования накладного кольца и буровой коронки, по меньшей мере, две располагаются с разных сторон линии L, когда устройство собрано, данная линия проходит, по существу, через среднюю точку поверхности, передающей вращение буровой коронки.Significant improvements of the existing technique according to WO 2004/057148 can be obtained using the drill assembly of the invention, since the invention allows the construction of an extremely short drill bit. The difference of the invention is that the overlay ring is installed around the periphery of the drill bit in such a way that at least two of the parts involved in the reciprocating movement to fix the overlay ring and drill bit are located on different sides of the line L when the device assembled, this line passes essentially through the midpoint of the surface transmitting the rotation of the drill bit.

Преимущество изобретения состоит в том, что буровая коронка становится значительно короче в аксиальном направлении благодаря новому расположению и способу установки накладного кольца. Точно так же длина, требуемая для накладного кольца, становится меньше. Толщина цилиндрической части буровой коронки должна, вместе с тем, иметь некоторую величину вследствие установки твердосплавных элементов, в таком варианте толщина цилиндрической части обеспечивает выполнение канавок на наружной поверхности буровой коронки для прикрепления накладного кольца. В некоторых случаях даже одной канавки достаточно для накладного кольца, но две или даже несколько канавок не слишком увеличивают длину накладного кольца. Накладное кольцо устанавливается, наиболее предпочтительно, с помощью горячей посадки или сварки сверху буровой коронки. Кроме того, промывочная канавка становится короче при укорачивании буровой коронки, в данном случае дросселирование, вызванное промывочным потоком и происходящее в пневматической линии бурения, уменьшается, и скорость бурения увеличивается. Когда элементы, принимающие участие в фиксации накладного кольца, например, пружинящие стопорные кольца, располагаются согласно изобретению относительно профилей буровой коронки, канавка без разрыва достаточной длины остается на буровой коронке как противостоящая поверхность для пружинящих стопорных колец накладного кольца, несмотря на наличие фасонных отверстий буровой коронки.An advantage of the invention is that the drill bit becomes significantly shorter in the axial direction due to the new arrangement and installation method of the overlay ring. Similarly, the length required for the patch ring becomes smaller. The thickness of the cylindrical part of the drill bit must, at the same time, have a certain value due to the installation of carbide elements, in this embodiment, the thickness of the cylindrical part allows grooves to be made on the outer surface of the drill bit to attach the ring ring. In some cases, even one groove is enough for the patch ring, but two or even more grooves do not increase the length of the patch ring too much. The patch ring is installed, most preferably, by hot-seated or welding on top of the drill bit. In addition, the flushing groove becomes shorter when the drill bit is shortened, in this case the throttling caused by the flushing flow and occurring in the pneumatic drilling line decreases, and the drilling speed increases. When the elements involved in fixing the gusset ring, for example, snap rings, are arranged according to the invention with respect to the drill bit profiles, the groove without tearing of sufficient length remains on the drill bit as an opposing surface for the snap ring snap rings, despite the presence of shaped drill bit holes .

Изобретение описано более подробно ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, which depict the following.

На фиг.1 показана буровая коронка согласно изобретению и накладное кольцо в сечении.Figure 1 shows the drill bit according to the invention and the ring in cross section.

На фиг.2 показано положение накладного кольца относительно буровой коронки.Figure 2 shows the position of the patch ring relative to the drill bit.

На фиг.3 показан вид сбоку пилотного долота.Figure 3 shows a side view of the pilot bit.

На фиг.4 показаны канавки байонетного крепления, выполненные на буровой коронке.Figure 4 shows the bayonet mount grooves made on the drill bit.

На фиг.1 показана буровая коронка 1, имеющая цилиндрический корпус. Передняя часть корпуса содержит фланцевую часть 14, образующую удлинение, фланцевая часть имеет длину h2 в аксиальном направлении, и к данной фланцевой части прикреплены твердосплавные выступы 13. Цилиндрическая часть, направленная назад от фланцевой части 14, содержит две канавки 12 на своей наружной поверхности, к данным канавкам прикреплено накладное кольцо 2 таким способом, что кольцевые выступы 13 внутренней поверхности накладного кольца располагаются в упомянутых канавках 12. Цилиндрическая часть буровой коронки 1 также имеет фасонные отверстия для скрепления с противостоящими фасонными деталями пилотного долота известным способом. Фасонные отверстия содержат поверхности, передающие ударные воздействия в аксиальном направлении, такие как поверхности 4 и 6, и поверхности 5, передающие вращение.1 shows a drill bit 1 having a cylindrical body. The front part of the housing contains an elongated flange part 14, the flange part has an axial length h2, and carbide protrusions 13 are attached to this flange part. The cylindrical part directed back from the flange part 14 contains two grooves 12 on its outer surface, to the grooved ring 2 is attached to these grooves in such a way that the annular protrusions 13 of the inner surface of the grooved ring are located in said grooves 12. The cylindrical part of the drill bit 1 also has shaped o mile and a half to bond with the opposing fittings of the pilot bit in a known manner. Shaped holes contain surfaces that transmit shock effects in the axial direction, such as surfaces 4 and 6, and surfaces 5 that transmit rotation.

Поверхность 4 имеет подъем, в частности, поверхность, поднимающуюся с постоянным углом наклона. Данная цилиндрическая часть, расположенная сзади фланцевой части 14 буровой коронки 1, содержит, по существу, только противостоящие фасонные отверстия 12 для кольцевых выступов накладного кольца 2 и противостоящие фасонные отверстия 4-6; 5; 16; 17 под фиксирующие фасонные детали 7-9 пилотного долота 10.The surface 4 has a rise, in particular, a surface that rises with a constant angle of inclination. This cylindrical part, located behind the flange part 14 of the drill bit 1, contains essentially only opposing shaped holes 12 for the annular protrusions of the ring ring 2 and opposing shaped holes 4-6; 5; 16; 17 for fixing shaped parts 7-9 of the pilot bit 10.

Вышеупомянутые фасонные отверстия 4-6 размещаются на одном месте на цилиндрической части буровой коронки 1 с накладным кольцом 2. Накладное кольцо 2 имеет длину h1 в аксиальном направлении. Фасонные отверстия 4-6 требуют длины от цилиндрической части, по существу, одной величины с накладным кольцом 2. Буровая коронка 1 должна, таким образом, иметь короткую конструкцию в аксиальном направлении. Фасонные отверстия 4-6 проходят через цилиндрическую часть буровой коронки. Вследствие этого канавки 12 в буровой коронке не обязательно являются непрерывными канавками вокруг цилиндрической части.The aforementioned shaped openings 4-6 are located in one place on the cylindrical part of the drill bit 1 with the overlay ring 2. The overlay ring 2 has a length h1 in the axial direction. The shaped openings 4-6 require a length from the cylindrical part of substantially the same size as the overlay ring 2. The drill bit 1 must therefore have a short axial construction. Shaped holes 4-6 pass through the cylindrical part of the drill bit. Consequently, the grooves 12 in the drill bit are not necessarily continuous grooves around the cylindrical portion.

На фиг.3 показано пилотное долото 10, которое имеет фиксирующие фасонные детали 7-9, соединяющиеся известным способом с противостоящими фасонными отверстиям буровой коронки 1. При этом возможно сокращение длины головки пилотного долота 10 с винтовой поперечиной, в сравнении с известными головками с винтовыми поперечинами, благодаря использованию буровой коронки и накладного кольца согласно изобретению.Figure 3 shows the pilot bit 10, which has a locking shaped parts 7-9, connected in a known manner with the opposing shaped holes of the drill bit 1. In this case, it is possible to shorten the length of the head of the pilot bit 10 with a helical cross member, in comparison with the known heads with helical cross members due to the use of a drill bit and an overlay ring according to the invention.

На фиг.4 показано фасонное отверстие под байонетное крепление в буровой коронке. Имеется вертикальная канавка 18 на внутренней поверхности буровой коронки 1, и на конце ее имеется горизонтальная часть 17. Выступающая деталь, например четырехугольная, расположенная на стороне пилотного долота, перемещается при данном решении вначале к концу вертикальной канавки 18 известным способом и при реверсе пилотного долота перемещается вплотную к поверхности 5, расположенной на конце горизонтальной канавки 17, и функционирует как часть, передающая вращение пилотного долота на буровую коронку. Также данная деталь может передавать ударные воздействия на буровую коронку в своем фиксирующем положении, передавая ударные воздействия на поверхность 16 буровой коронки 1. В данном варианте глубины канавок 17 и 18 меньше толщины стенки буровой коронки 1.Figure 4 shows a shaped hole for a bayonet mount in the drill bit. There is a vertical groove 18 on the inner surface of the drill bit 1, and at the end there is a horizontal part 17. A protruding part, for example a quadrangular one, located on the side of the pilot bit, moves with this solution first to the end of the vertical groove 18 in a known manner and moves when the pilot bit is reversed close to the surface 5, located at the end of the horizontal groove 17, and functions as a part transmitting the rotation of the pilot bit to the drill bit. Also, this part can transmit impacts to the drill bit in its locking position, transmitting impacts to the surface 16 of drill bit 1. In this embodiment, the depths of the grooves 17 and 18 are less than the wall thickness of the drill bit 1.

Claims

1. Бурильная компоновка для выполнения скважины в грунте или горной породе, содержащая пилотное долото (10), бурящее среднюю часть скважины, и буровую коронку (1), бурящую скважину кольцевым забоем, в варианте ситуации бурения буровая коронка (1) установлена вокруг пилотного долота (10) и вращение и ударные усилия бурения направляются от пилотного долота (10) на буровую коронку (1) с помощью фасонных отверстий и деталей (4-6), (7-9), (15, 16), установленных между долотами и передающих мощность, при этом буровая коронка (1) выполнена с возможностью отведения, перемещаясь вокруг пилотного долота (10), и с возможностью установки на него, и дополнительно накладное кольцо (2), выполненное с возможностью скрепления с буровой коронкой (1), установлено вокруг буровой коронки (1) для соединения с трубой обсадной колонны, втягивающейся в бурящуюся скважину к буровой коронке (1) с помощью накладного кольца, отличающаяся тем, что буровая коронка (1) содержит, по меньшей мере, две кольцевые канавки (12) на наружной окружности, в данных кольцевых канавках установлены с возможностью вращения и перемещения в нужных пределах в аксиальном направлении бура части, участвующие в фиксации, такие как пружинящие стопорные кольца (13), и расположенные на внутренней поверхности накладного кольца (2), при этом накладное кольцо (2) установлено вокруг периферии буровой коронки (1) таким способом, что из частей (13), участвующих в возвратно-поступательном перемещении, фиксирующих накладное кольцо (2) и буровую коронку (1), по меньшей мере, две расположены с разных сторон от линии (L), когда устройство собрано, причем данная линия проходит, по существу, через среднюю точку поверхности (5), передающей вращение буровой коронки (1).1. A drilling assembly for making a well in soil or rock, containing a pilot bit (10), drilling the middle part of the well, and a drill bit (1), drilling a well with an annular bottom hole, in a variant of the drilling situation, a drill bit (1) is installed around the pilot bit (10) and the rotation and impact forces of the drilling are directed from the pilot bit (10) to the drill bit (1) using shaped holes and parts (4-6), (7-9), (15, 16) installed between the bits and transmitting power, while the drill bit (1) is configured to divert moving around the pilot bit (10), and with the possibility of installation on it, and additionally an overhead ring (2), made with the possibility of fastening with the drill bit (1), is installed around the drill bit (1) for connection with the casing pipe, retracted into a borehole to the drill bit (1) using a slip ring, characterized in that the drill bit (1) contains at least two annular grooves (12) on the outer circumference, in these annular grooves are mounted for rotation and movement in the desired pre In the axial direction of the drill, the parts involved in fixation, such as spring retaining rings (13), and located on the inner surface of the insert ring (2), while the insert ring (2) is installed around the periphery of the drill bit (1) in such a way that of the parts (13) involved in the reciprocating movement, fixing the patch ring (2) and the drill bit (1), at least two are located on different sides of the line (L) when the device is assembled, and this line passes, essentially through the midpoint of the surface shaft (5), transmitting the rotation of the drill bit (1).

2. Бурильная компоновка по п. 1, отличающаяся тем, что задняя часть, часть периферии, фланцевой части (14) буровой коронки (1) содержит, по существу, только противостоящие фасонные отверстия (12) фиксирующих фасонных деталей (13) накладного кольца (2) и противостоящие фасонные отверстия (4-6), (5, 16, 17) фиксирующих деталей (7-9) пилотного долота (10).2. The drill assembly according to claim 1, characterized in that the rear part, the periphery part, the flange part (14) of the drill bit (1) contains, essentially, only opposing shaped holes (12) of the fixing shaped parts (13) of the patch ring ( 2) and opposing shaped holes (4-6), (5, 16, 17) of the fixing parts (7-9) of the pilot bit (10).

3. Бурильная компоновка по п. 1, отличающаяся тем, что фасонные поверхности и детали (4-6), (7-9), (5, 16) долота (1), (10), время от времени передающие усилия и ударные воздействия, расположены, по существу, на том участке цилиндрической части буровой коронки (1), которая начинается от фланцевой части (14) и кончается на вспомогательной режущей кромке буровой коронки (1).3. The drill assembly according to claim 1, characterized in that the shaped surfaces and details (4-6), (7-9), (5, 16) bits (1), (10), from time to time transmitting forces and impact impacts are located essentially on that section of the cylindrical part of the drill bit (1), which starts from the flange part (14) and ends on the auxiliary cutting edge of the drill bit (1).

4. Бурильная компоновка по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность буровой коронки (1) выполнена ровной, без профилей, которые отходят от нее к пилотному долоту (10).4. The drill assembly according to claim 1, characterized in that the inner surface of the drill bit (1) is smooth, without profiles that extend from it to the pilot bit (10).

5. Бурильная компоновка по п. 1, отличающаяся тем, что части (4-6), противостоящие фиксирующим фасонным деталям (7-9), выполненным на пилотном долоте (10), расположенные на периферийной части буровой коронки (1), являются фасонными отверстиями, направленными через периферийную часть буровой коронки (1).5. The drill assembly according to claim 1, characterized in that the parts (4-6) opposing the fixing shaped parts (7-9) made on the pilot bit (10) located on the peripheral part of the drill bit (1) are shaped holes directed through the peripheral part of the drill bit (1).

6. Бурильная компоновка по п. 1, отличающаяся тем, что фасонные отверстия (5, 16, 17), противостоящие фиксирующим фасонным деталям, выполненным на пилотном долоте (10), расположенные на периферийной части буровой коронки (1), являются поверхностями и канавками, выполненными на периферийной части буровой коронки (1), проходящими к ее внутренней поверхности, причем поверхности и канавки не проходят сквозь стенку периферийной части.6. The drill assembly according to claim 1, characterized in that the shaped holes (5, 16, 17), opposing the fixing shaped parts made on the pilot bit (10), located on the peripheral part of the drill bit (1), are surfaces and grooves made on the peripheral part of the drill bit (1), passing to its inner surface, and the surfaces and grooves do not pass through the wall of the peripheral part.

7. Бурильная компоновка по п. 1, отличающаяся тем, что поверхность, расположенная на периферийной части буровой коронки (1) и принимающая ударные воздействия от пилотного долота (10), является поверхностью с подъемом (4). 7. The drill assembly according to claim 1, characterized in that the surface located on the peripheral part of the drill bit (1) and receiving shock from the pilot bit (10) is a surface with a lift (4).