RU2196215C2

RU2196215C2 - Concentric drill string

Info

Publication number: RU2196215C2
Application number: RU2000110354/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Лузганов (UA); Владимир Иванович Лузганов; Наталь Владимировна Лузганова (UA); Наталья Владимировна Лузганова
Original assignee: Владимир Иванович Лузганов; Наталья Владимировна Лузганова
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2003-01-10

Abstract

FIELD: well drilling, particularly, concentric drill strings for planetary-drill bit drilling. SUBSTANCE: concentric drill string consists of pipes of external and internal strings, threaded pipe joints for pipes of external string, slotted joints with sealing members for pipes of internal string and radial spherical bearings. In this case, bushing with external bearing spherical surface is press-fitted onto external surface of splined coupling half with internal splines, and spherical bearing is installed in body mounted into semi-joint with internal thread. EFFECT: increased serviceability and reliability of concentric drill string and reduced power consumption for its rotation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровому инструменту для бурения глубоких скважин планетарно-долотным способом. The invention relates to mining, and in particular to a drilling tool for drilling deep wells using a planetary-bit method.

Известно устройство для бурения скважин по патенту Российской Федерации 2053367 (прототип), включающее двойную бурильную колонну, состоящую из труб наружной и внутренней бурильных колонн, замковых резьбовых соединений для труб наружной колонны и шлицевых соединений с герметизирующими элементами для труб внутренней колонны, радиальных и радиально-упорных подшипников скольжения, уcтанавливaeмыx во внутренних выточках труб наружной колонны. A device for drilling wells according to the patent of the Russian Federation 2053367 (prototype), including a double drill string consisting of pipes of the outer and inner drill strings, threaded joints for pipes of the outer string and splined joints with sealing elements for pipes of the inner string, radial and radially thrust bearings installed in the inner recesses of the pipes of the outer column.

При этом трубы внутренней колонны, установленные в эти подшипники, имеют возможность независимого вращения от наружной колонны, и каждая труба внутренней колонны через радиально-упорный подшипник разгружает собственный вес на соответствующую ей трубу наружной колонны. At the same time, the pipes of the inner column installed in these bearings have the possibility of independent rotation from the outer column, and each pipe of the inner column through the angular contact bearing unloads its own weight on the corresponding pipe of the outer column.

Данная двойная бурильная колонна имеет следующий недостаток. This double drill string has the following disadvantage.

При бурении глубоких скважин в наружной колонне в результате потери прямолинейной формы упругого равновесия образуются по длине колонны полуволны с соответствующими им стрелами прогиба. Как следствие этого, в наружных трубах создаются переменные изгибные напряжения, которые через радиальные и радиально-упорные подшипники передаются и на трубы внутренней колонны. В результате этого в радиальных и радиально-упорных подшипниках возникают силовые реакции в виде изгибающих моментов, которые вызывают значительное увеличение мощности на вращение внутренней колонны и, как следствие этого, ускоренный износ подшипниковых пар, что, естественно, приводит к снижению работоспособности двойной бурильной колонны в целом. When drilling deep wells in the outer string as a result of the loss of the rectilinear shape of elastic equilibrium, half-waves are formed along the length of the string with the arrows of deflection corresponding to them. As a result of this, alternating bending stresses are created in the outer pipes, which are transmitted through the radial and angular contact bearings to the pipes of the inner column. As a result of this, force reactions occur in radial and angular contact bearings in the form of bending moments, which cause a significant increase in the rotation power of the inner string and, as a result, accelerated wear of the bearing pairs, which naturally leads to a decrease in the working capacity of the double drill string in whole.

Цель изобретения - создание работоспособной и надежной двойной бурильной колонны для планетарно-долотного бурения, а также снижение энергозатрат на ее вращение. The purpose of the invention is the creation of a workable and reliable double drill string for planetary-bit drilling, as well as reducing energy consumption for its rotation.

Указанная цель достигается тем, что трубы внутренней колонны, имеющие опорные сферические поверхности на шлицевых полумуфтах с внутренними шлицами, устанавливаются этими поверхностями в сферические подшипники скольжения, корпуса которых вмонтированы в полузамки с внутренними резьбами труб наружной колонны. This goal is achieved in that the pipes of the inner column, having supporting spherical surfaces on the spline half-couplings with inner slots, are installed by these surfaces in spherical plain bearings, the housings of which are mounted in the half-locks with the internal threads of the pipes of the outer column.

На фиг. 1 изображена двойная бурильная колонна в разрезе; на фиг. 2 - вид по сечению А-А. In FIG. 1 is a cross-sectional view of a double drill string; in FIG. 2 is a view along section AA.

Двойная бурильная колонна состоит из труб наружной колонны 1 и труб внутренней колонны 2. На верхнем конце трубы наружной колонны 1 устанавливается на резьбе полузамок с внутренней резьбой 3, в котором вмонтирован корпус 4 для установки сферического подшипника скольжения 5, а на нижнем конце трубы 1 устанавливается на резьбе полузамок с наружной резьбой 6. На верхнем конце трубы внутренней колонны 2 устанавливается на резьбе шлицевая полумуфта 7 с внутренними шлицами, герметизирующей юбкой 8 и опорной сферической втулкой 9, напрессованной на наружную поверхность полумуфты 7, а на нижнем конце труб 2 устанавливается на резьбе полумуфта 10 с наружными шлицами и уплотнительными кольцами 11, которая при сборке с другой трубой внутренней колонны 2 входит в ее герметизирующую юбку 8 и тем самым герметизирует межтрубное пространство. Шлицевые соединения полумуфт 7 и 10 труб внутренней колонны 2 выполнены в виде компенсирующих coeдинений, позволяющих работу шлицевых соединений с перекосами. The double drill string consists of pipes of the outer string 1 and pipes of the inner string 2. At the upper end of the pipe of the outer string 1 is installed on the thread of the half-locks with an internal thread 3, in which the housing 4 for mounting a spherical plain bearing 5 is mounted, and is installed on the lower end of the pipe 1 on the thread of the half-lock with an external thread 6. At the upper end of the pipe of the inner column 2, a spline half-coupling 7 with internal slots, a sealing skirt 8 and a supporting spherical sleeve 9, pressed on the outer surface of the coupling half 7, and at the lower end of the pipes 2 is mounted on the thread of the coupling half 10 with outer slots and O-rings 11, which, when assembled with the other pipe of the inner column 2, enters its sealing skirt 8 and thereby seals the annular space. The splined joints of the coupling halves 7 and 10 of the pipes of the inner column 2 are made in the form of compensating coefficients, allowing the operation of the splined joints with distortions.

Двойная бурильная колонна работает следующим образом. Double drill string works as follows.

Собранные в свечи двойные бурильные трубы опускают в скважину. При этом первая двойная бурильная труба соединяется с планетарно-долотным буром, а именно наружная труба 1 посредством полузамка с наружной резьбой 6 соединяется с его корпусом, а внутренняя труба 2 посредством полумуфты 10 с наружными шлицами - с центральным полым шпинделем планетарно-долотного бура. The double drill pipes assembled in the candles are lowered into the well. In this case, the first double drill pipe is connected to a planetary-bit drill, namely, the outer pipe 1 is connected to its body via a half-lock with an external thread 6, and the inner pipe 2 is connected to the central hollow spindle of the planetary-bit drill by means of a coupling half 10 with external splines.

Далее наращивание двойной бурильной колонны производится в аналогичном порядке (внутренние трубы 2 соединяются друг с другом посредством шлицевых полумуфт 7 и 10, а наружные трубы 1 посредством полузамков 3 и 6). При вращении наружной и внутренней колонн с независимыми частотами вращения происходит потеря прямолинейной формы упругого равновесия наружной колонны, что, в свою очередь, приводит к смещению осей наружных труб 1 относительно осей труб внутренней колонны 2. Наличие на шлицевых полумуфтах 7 опорных сферических втулок 9 позволяет трубам внутренней колонны 2 через сферический подшипник 5, во-первых, разгружать собственный вес на трубах наружной колонны 1, во-вторых, исключить в сферических подшипниковых парах (5 и 9) и шлицевых компенсирующих соединениях возникновение изгибных моментов, как следствие этого, избежать возникновения в трубах внутренней колонны 2 переменных изгибных напряжений. Further, the extension of the double drill string is carried out in the same order (the inner pipes 2 are connected to each other by means of splined coupling halves 7 and 10, and the outer pipes 1 by means of the half-locks 3 and 6). When rotating the outer and inner columns with independent rotation frequencies, the rectilinear form of the elastic equilibrium of the outer column is lost, which, in turn, leads to a displacement of the axes of the outer pipes 1 relative to the axes of the pipes of the inner column 2. The presence of spherical support sleeves 9 on the spline half couplings 9 allows the pipes of the inner column 2 through a spherical bearing 5, firstly, unload its own weight on the pipes of the outer column 1, and secondly, exclude in the spherical bearing pairs (5 and 9) and spline compensating Connections occurrence of bending moments, as a consequence, to avoid an inner column pipe 2 variables bending stresses.

Предлагаемое конструктивное исполнение двойной бурильной колонны исключает недостатки, присущие прототипу. The proposed design of the double drill string eliminates the disadvantages inherent in the prototype.

Claims

Double drill string, including pipes of the outer and inner columns, locking threaded connections for pipes of the outer string and spline connections with sealing elements for pipes of the inner string and sliding bearings, characterized in that the pipes of the inner string having spherical bearing surfaces on the spline half-couplings with internal splines are installed by these surfaces in spherical plain bearings, the housings of which are mounted in half-locks with internal threads of the pipes of the outer column.