[go: up one dir, main page]

RU2077652C1 - Drill head - Google Patents

Drill head Download PDF

Info

Publication number
RU2077652C1
RU2077652C1 RU92011389A RU92011389A RU2077652C1 RU 2077652 C1 RU2077652 C1 RU 2077652C1 RU 92011389 A RU92011389 A RU 92011389A RU 92011389 A RU92011389 A RU 92011389A RU 2077652 C1 RU2077652 C1 RU 2077652C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
well
core
blade
drilling
cutters
Prior art date
Application number
RU92011389A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU92011389A (en
Inventor
Александр Павлович Шульгин
Original Assignee
Александр Павлович Шульгин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Павлович Шульгин filed Critical Александр Павлович Шульгин
Priority to RU92011389A priority Critical patent/RU2077652C1/en
Publication of RU92011389A publication Critical patent/RU92011389A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2077652C1 publication Critical patent/RU2077652C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: drill head is assembled of a set of blades different in functional application. The first function is coarse annular well drilling out of the well bottom. The second function is well wall calibration, core roll calibration and cutting the core so as to apply minimum axial load, keep diameter of the well and core. As this takes place, tubular cutters with holes open to drill string-borehole annulus. EFFECT: higher efficiency. 6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение касается породоразрушающего инструмента, а именно долот для колонкового бурения глубоких и сверхглубоких скважин с отбором керна (образца горной породы), имеющего размеры, обеспечивающие проведение всего необходимого комплекса исследований. Бурение с отбором керна сложнее бурения сплошным забоем, так как требует совмещения в оптимальных соотношениях двух противоположных процессов: разрушения (разбуривания) кольцевой зоны поверхности забоя скважины с максимально возможным темпом и сохранения в неприкосновенности центральной ее части керна, что достижимо только при рациональной конструкции бурильной головки и керноотборного инструмента в целом. The invention relates to a rock cutting tool, namely, bits for core drilling of deep and superdeep wells with coring (rock sample), having dimensions that ensure the implementation of all the necessary research complex. Drilling with coring is more difficult than continuous drilling, since it requires combining in optimal proportions two opposite processes: destruction (drilling) of the annular zone of the surface of the bottom of the well with the highest possible rate and maintaining the integrity of its central core, which is achievable only with the rational design of the drill head and core tools in general.

Все известные бурильные головки (шарошечного, лопастного, фрезерного и др. типов) [1] представляют собой сборные, цельносварные или литые конструкции с неразделенными или частично разделенными по элементу функциями. Так, отдельно взятая лопасть (например шарошка) хотя и является разъемным соединением, однако ее элементы не приспособлены раздельно, а значит наиболее эффективно решать проблемы выбуривания кольцевого пространства забоя скважины, калибровки ее стенки (скважинообразующие), калибровки и подрезания керна (кернообразующие). Они оборудованы резцами, имеющими призматическую (прямоугольную) или круглую форму типа штырей, разделенными по образующей цилиндра каналами для транспортировки выбуренной породы. Резцы охлаждаются нерационально, со временем увеличивается площадь их контакта с породой. Форма резцов, их количество и расположение обуславливают необходимость приложения относительно больших осевых нагрузок на долото, увеличивающихся по мере углубления скважины. All well-known drill heads (cone, blade, milling, and other types) [1] are prefabricated, all-welded or cast structures with undivided or partially separated by element functions. So, a single blade (for example, cone) is a detachable connection, however, its elements are not adapted separately, which means it is most effective to solve the problems of drilling the annular space of the bottom of the well, calibrating its wall (well-forming), calibrating and cutting the core (core-forming). They are equipped with cutters having a prismatic (rectangular) or round shape like pins, separated along the cylinder generatrix by channels for transporting cuttings. The incisors are cooled irrationally, over time, the area of their contact with the breed increases. The shape of the cutters, their number and location necessitate the application of relatively large axial loads on the bit, increasing as the well deepens.

Несовершенными являются такие геометрические параметры конструкции современных бурильных головок, как высота керноприема (расстояние от зоны образования керна до кернорвателя) и коэффициент керноприема (отношение к этому расстоянию диаметра керна). Низкий процент выноса керна результат несовершенства конструкции бурголовок и кернорвателей. Imperfect are such geometric design parameters of modern drill heads as the core reception height (distance from the core formation zone to the core explorer) and core reception coefficient (relative to this core diameter distance). The low percentage of core removal is the result of imperfections in the design of burgole traps and core cutters.

Цель изобретения увеличение производительности бурильной головки при сохранении заданного качества формирования и отбора керна путем большей глубины внедрения ее резцов в породу при равных нормированных условиях ее работы. The purpose of the invention is to increase the productivity of the drill head while maintaining a given quality of core formation and coring by means of a greater depth of penetration of its cutters into the rock under equal normalized conditions of its operation.

Поставленная цель достигается тем, что бурильная головка [2] включающая корпус, взаимозаменяемые сменные лопасти с внутренними расточками и пазами для их упора, отличается тем, что одна из лопастей выполнена с резцами для чернового кольцевого выбуривания забоя скважины, а другие, соответственно, для калибровки стенки скважины, керна и его подрезания; резцы лопастей выполнены из твердосплавного материала и имеют трубчатую форму, а их отверстия сообщены с затрубным пространством; резцы для чернового кольцевого выбуривания впрессованы в тело лопасти, изолированы мягкой перемычкой с возможностью предупреждения их касания стенки скважины в транспортном положении долота; одна из лопастей выполнена с вертикальным отверстием, в котором установлен подпружиненный пружиной сжатия ползун с наклонным пазом, и с горизонтальным отверстием, в котором расположен резец с возможностью его автоматического выдвижения к стенке скважины; вторая лопасть выполнена с вертикальным отверстием, в котором установлен подпружиненный пружиной сжатия ползун с наклонным пазом и горизонтальным отверстием, в котором расположен резец с возможностью его автоматического выдвижения к наружной поверхности керна; третья лопасть выполнена с вертикальным отверстием, в котором установлен подпружиненный пружиной сжатия ползун с наклонным пазом и горизонтальным отверстием, в котором расположен резец с возможностью его автоматического выдвижения к наружной поверхности керна в момент окончания бурения и начала подъема керноотборного колонкового снаряда на устье скважины. This goal is achieved in that the drill head [2] includes a housing, interchangeable interchangeable blades with internal bores and grooves for their stop, characterized in that one of the blades is made with cutters for rough annular drilling of the bottom of the well, and others, respectively, for calibration borehole wall, core and its cutting; the blade cutters are made of carbide material and have a tubular shape, and their holes are in communication with the annulus; cutters for rough ring drilling are pressed into the body of the blade, insulated with a soft jumper with the possibility of preventing them from touching the well wall in the transport position of the bit; one of the blades is made with a vertical hole in which a slider with a slanted groove spring loaded by a compression spring is installed, and with a horizontal hole in which the cutter is located with the possibility of its automatic extension to the well wall; the second blade is made with a vertical hole in which a slider spring-loaded with a compression spring is installed with an inclined groove and a horizontal hole in which the cutter is located with the possibility of its automatic extension to the outer surface of the core; the third blade is made with a vertical hole in which a slider spring-loaded with a compression spring is installed with an inclined groove and a horizontal hole in which the cutter is located with the possibility of its automatic extension to the outer surface of the core at the time of completion of drilling and the beginning of the lifting of the core sample at the wellhead.

На фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 изображены, соответственно, продольные разрезы: предлагаемой бурголовки и ее вид снизу, на которых видны лопасть для чернового кольцевого выбуривания забоя скважины и лопасть для калибровки керна; и отдельно вынесенные лопасти для калибровки стенки скважины и подрезания керна. In FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4 shows, respectively, longitudinal sections: of the proposed burgole head and its bottom view, on which a blade for rough annular drilling of the bottom of the well and a blade for core calibration are visible; and separately made blades for calibrating the borehole wall and core cutting.

Бурголовка состоит из корпуса 1 и лопастей 2 и 3, составляющих основной вариант конструкции. Корпус имеет резьбы 4, 5 и кольцевые выточки 6 и 7 для подсоединения лопастей к корпусу и всей бурильной головки к бурильным трубам, соответственно. Лопасть 2 имеет в торце вертикальные ступенчатые отверстия, содержащие посредством запрессовки твердосплавные резцы трубчатой формы 8 и 9, отверстия которых сообщены с горизонтальными отверстиями 10 и 11, выполненными в корпусе долота и лопасти и предназначенными для эвакуации выбуренной породы в затрубное пространство. The burgolovka consists of a housing 1 and blades 2 and 3, which make up the main design variant. The housing has threads 4, 5 and annular grooves 6 and 7 for connecting the blades to the housing and the entire drill head to the drill pipe, respectively. The blade 2 has vertical step openings at the end, containing, by pressing, carbide cutters of tubular shape 8 and 9, the openings of which are in communication with horizontal openings 10 and 11, made in the body of the bit and the blade and designed to evacuate cuttings into the annulus.

Лопасть 3 имеет в торце глухое вертикальное отверстие 12, содержащее подпружиненный ползун 13 с наклонным пазом 14, и горизонтальное отверстие 15, в котором расположен резец трубчатой формы 16. The blade 3 has in the end a blind vertical hole 12 containing a spring-loaded slider 13 with an inclined groove 14, and a horizontal hole 15, in which the cutter is tubular in shape 16.

Лопасть 17 также имеет в торце глухое вертикальное отверстие, содержащее подпружиненный ползун 18 с наклонным пазом 19, и горизонтальное отверстие 20, в котором расположен резец трубчатой формы 21 с возможностью выдвижения его к стенке скважины. The blade 17 also has a blind vertical hole at the end, containing a spring-loaded slider 18 with an inclined groove 19, and a horizontal hole 20, in which a cutter of tubular shape 21 is located with the possibility of its extension to the well wall.

Лопасть 22 также имеет в торце глухое вертикальное отверстие 23, содержащее подпружиненный ползун 24 с наклонным пазом 25, и горизонтальное отверстие 26, в котором расположен резец трубчатой формы 27 с возможностью его выдвижения к наружной поверхности керна в момент окончания бурения и подъема снаряда на устье скважины. Начальное положение ползуна фиксируется электросваркой 28. Для предупреждения забивания отверстий ползунов осколками породы внутренние полости резцов 16, 21 и 27 закрываются резиновым шпуром 29. The blade 22 also has a blind vertical hole 23 at its end, containing a spring-loaded slider 24 with an inclined groove 25, and a horizontal hole 26, in which the tubular cutter 27 is located with the possibility of its extension to the outer surface of the core at the time of completion of drilling and lifting of the projectile at the wellhead . The initial position of the slider is fixed by electric welding 28. To prevent clogging of the holes of the sliders with fragments of rock, the internal cavities of the cutters 16, 21 and 27 are closed with a rubber hole 29.

В представленном варианте бурильная головка может иметь восемь различных по своему функциональному назначению лопастей типа 2, 3, 17 и 22. Их крепление производится болтами 30, прихваченными электросваркой к корпусам лопастей от проворота. In the presented embodiment, the drill head may have eight blades of different types of functional type 2, 3, 17 and 22. Their fastening is carried out by bolts 30, which are electrically welded to the blade bodies from turning.

Подача промывочной жидкости производится в промежуток между керноприемной трубой (на фиг. не показан) и корпусом бурголовки один поток, и в каналы 31 корпуса между лопастями другой поток. The supply of flushing fluid is carried out in the gap between the core receiving pipe (not shown in FIG.) And the burglar case, one stream, and another stream between the blades 31 of the case.

Периферийный резец 9 изолирован мягкой стальной перемычкой 32, предохраняющей его и колонну от взаимных повреждений в транспортном положении долота. В процессе бурения она истирается, при этом прочность заделки резца в своем гнезде сохраняется, а номинальный размер диаметра скважины обеспечивается калибровочным резцом 21. Внутренние поверхности корпуса 1 и лопастей 2 армируются алмазной крошкой 33. Корпус используется многократно. The peripheral cutter 9 is insulated with a soft steel jumper 32, which protects it and the column from mutual damage in the transport position of the bit. During drilling, it is abraded, while the strength of the cutting edge in its nest is maintained, and the nominal size of the diameter of the well is provided by the calibration cutter 21. The inner surfaces of the housing 1 and blades 2 are reinforced with diamond chips 33. The housing is reused.

Особенности работы предлагаемой бурголовки следующие. По данным модели, примерно 2/3 выбуренной породы вместе с жидкостью удаляются через внутреннюю полость резцов трубчатой формы 8 и 9, предназначенных для чернового кольцевого выбуривания забоя скважины, которые в процессе бурения истираются почти полностью, при неизменном значении площади контакта резца и породы и лучше охлаждаются. Features of the proposed burgolovki following. According to the model, approximately 2/3 of the cuttings together with the liquid are removed through the internal cavity of the tubular cutters 8 and 9, designed for rough annular drilling of the bottom of the well, which are almost completely worn out during drilling, with the same contact area between the cutter and the rock being better cooled down.

Принцип работы приспособлений для автоматического выдвижения калибровочных резцов основан на том факте, что по мере сработки лопастей 3 и 17 слабо подпружиненные ползуны 13 и 21 не истираются, а движутся снизу вверх под действием силы реакции забоя скважины, выдвигая своими наклонными пазами резцы 16 и 19, соответственно, в сторону керна и к стенке скважины, по мере их стирания. The principle of operation of devices for automatically extending calibration cutters is based on the fact that, as the blades 3 and 17 are actuated, the slightly springy sliders 13 and 21 do not wear out, but move from bottom to top under the action of the bottomhole reaction force, pushing the cutters 16 and 19 with their inclined grooves. respectively, towards the core and to the wall of the well, as they are erased.

Резцы трубчатой формы улучшают на 50-60% все показатели бурения. Tubular cutters improve all drilling performance by 50-60%.

Литература
1. И.К.Масленников, Г.И.Матвеев. Инструмент для бурения скважин, М. Недра, 1981, стр. 263, рис. 177а.
Literature
1. I.K. Maslennikov, G.I. Matveev. Tool for drilling wells, M. Nedra, 1981, p. 263, Fig. 177a.

2. И.К.Масленников и др. Инструмент для бурения скважин, М. Недра, 1981, стр. 263, рис. 177б. 2. I.K. Maslennikov et al. Tool for drilling wells, M. Nedra, 1981, p. 263, fig. 177b.

Claims (1)

1 1. Бурильная головка, включающая корпус, взаимозаменяемые сменные лопасти с внутренними расточками и пазами для их упора, отличающаяся тем, что одна из лопастей выполнена с резцами для чернового кольцевого выбуривания забоя скважины, а другие соответственно для калибровки стенки скважины, керна и его подрезания.2 2. Головка по п. 1, отличающаяся тем, что резцы лопастей выполнены из твердосплавного материала и имеют трубчатую форму, а их отверстия сообщены с затрубным пространством.2 3. Головка по п. 1, отличающаяся тем, что резцы для чернового кольцевого выбуривания забоя скважины впрессованы в тело лопасти, изолированы мягкой перемычкой с возможностью предупреждения их касания стенки скважины в транспортном положении.2 4. Головка по п. 1, отличающаяся тем, что одна из лопастей выполнена с вертикальным отверстием, в котором установлен подпружиненный пружиной сжатия ползун с наклонным пазом, и с горизонтальным отверстием, в котором расположен резец с возможностью его автоматического выдвижения к стенке скважины.2 5. Головка по п. 1, отличающаяся тем, что вторая лопасть выполнена с вертикальным отверстием, в котором установлен подпружиненный пружиной сжатия ползун с наклонным пазом, и горизонтальным отверстием, в котором расположен резец с возможностью его автоматического выдвижения к наружной поверхности керна.2 6. Головка по п. 1, отличающаяся тем, что третья лопасть выполнена с вертикальным отверстием, в котором установлен подпружиненный пружиной сжатия ползун с наклонным пазом, и горизонтальным отверстием, в котором расположен резец с возможностью его автоматического выдвижения к наружной поверхности керна в момент окончания бурения и начала подъема керноотборного колонкового снаряда на устье скважины.1 1. A drill head, including a housing, interchangeable interchangeable blades with internal bores and grooves for their stop, characterized in that one of the blades is made with cutters for rough annular drilling of the bottom of the well, and the other, respectively, for calibrating the wall of the well, core and its cutting .2 2. The head according to claim 1, characterized in that the blade cutters are made of carbide material and have a tubular shape, and their holes are in communication with the annulus.2 3. The head according to claim 1, characterized in that the cutters for roughing koltsovye drilling of the bottom of the well are pressed into the body of the blade, isolated with a soft jumper with the possibility of preventing them from touching the wall of the well in the transport position. 2 4. The head according to claim 1, characterized in that one of the blades is made with a vertical hole in which a spring-loaded compression spring is installed a slider with an inclined groove, and with a horizontal hole in which the cutter is located with the possibility of its automatic extension to the wall of the well.2 5. Head according to claim 1, characterized in that the second blade is made with a vertical hole in which a slider spring loaded with a compression spring is installed with an inclined groove, and a horizontal hole in which the cutter is located with the possibility of its automatic extension to the outer surface of the core.2 6. The head according to claim 1, characterized in that the third blade is made with a vertical a hole in which a slider spring loaded with a compression spring is installed with an inclined groove, and a horizontal hole in which the cutter is located with the possibility of its automatic extension to the outer surface of the core in m The moment of completion of drilling and the beginning of the lifting of a core sampling shell at the wellhead.
RU92011389A 1992-12-11 1992-12-11 Drill head RU2077652C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92011389A RU2077652C1 (en) 1992-12-11 1992-12-11 Drill head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92011389A RU2077652C1 (en) 1992-12-11 1992-12-11 Drill head

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU92011389A RU92011389A (en) 1995-04-20
RU2077652C1 true RU2077652C1 (en) 1997-04-20

Family

ID=20133466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU92011389A RU2077652C1 (en) 1992-12-11 1992-12-11 Drill head

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2077652C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102011549A (en) * 2010-09-07 2011-04-13 李新桥 Non-coring cylindrical rock drill of rotary drilling rig
CN102011551A (en) * 2010-09-07 2011-04-13 李新桥 Non-core rock cylindrical drill with sawteeth at bottom for rotary drilling rig
CN102011548A (en) * 2010-09-07 2011-04-13 李新桥 Three-layer rock-socketed tube drill of rotary drilling rig

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Масленников И.К., Матвеев Г.И. Инструмент для бурения скважин. - М.: Недра, 1981, с. 212 - 213. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102011549A (en) * 2010-09-07 2011-04-13 李新桥 Non-coring cylindrical rock drill of rotary drilling rig
CN102011551A (en) * 2010-09-07 2011-04-13 李新桥 Non-core rock cylindrical drill with sawteeth at bottom for rotary drilling rig
CN102011548A (en) * 2010-09-07 2011-04-13 李新桥 Three-layer rock-socketed tube drill of rotary drilling rig

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1068256A (en) Earth-boring drill bits
US4323130A (en) Drill bit
USRE32036E (en) Drill bit
US4574895A (en) Solid head bit with tungsten carbide central core
EP0356657B1 (en) Apparatus for taking core samples
US5145017A (en) Kerf-cutting apparatus for increased drilling rates
US4351401A (en) Earth-boring drill bits
US4343371A (en) Hybrid rock bit
US4606418A (en) Cutting means for drag drill bits
CA1259605A (en) Expendable diamond drag bit
US4381825A (en) Drill bit nozzle
US7025156B1 (en) Rotary drill bit for casting milling and formation drilling
RU2351742C2 (en) Drilling bit for percussion hard rock drilling
US3388756A (en) Percussion bit
US4442909A (en) Drill bit
US20020121393A1 (en) Mill/drill bit
GB2225797A (en) Drill bit.
RU2077652C1 (en) Drill head
CA3047252A1 (en) Fixed cutter completions bit
US4185708A (en) Bit for drilling holes in rocks
RU2230174C2 (en) Diamond crown bit
US3100543A (en) Drill bit for cutting cores
US20160201400A1 (en) Flow through gauge for drill bit
SU1506060A1 (en) Crown bit
US11834909B1 (en) Cutter insert for a section milling tool