RU2491408C1

RU2491408C1 - Drill column for drilling of wells in highly gas-bearing beds

Info

Publication number: RU2491408C1
Application number: RU2012119012/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Кононов; Александр Никитович Панкратенко; Дмитрий Сергеевич Ситников; Юрий Михайлович Кочнов; Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-08-27

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: drill column comprises a body with a stepped outer surface, a working tip connected with it by means of a unit of torque transfer with the possibility of limited axial displacement, with a jacket and washing channels, and check valves installed in them. The column is equipped with a protective bushing and an axial drive for the working tip, installed in the cavity formed by the body and the protective bushing between the opposite ends of the jacket and the end of the protective bushing rigidly connected to the body. The axial drive is made in the form of a compression spring or in the form of a disc of an elastic material. At the same time each washing channels of the working tip and the end of the stop element of the check valve installed in it are arranged with a congruous conical shape.

EFFECT: improved efficiency of column operation by provision of reliable actuation of stop elements in check valves.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин в пластах с повышенным содержанием газа, где процесс бурения часто сопровождается микровыбросами.The invention relates to a rock cutting tool used when drilling wells in formations with a high gas content, where the drilling process is often accompanied by microblows.

Известна коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус и запорный орган, установленный в полости корпуса (см. авт. св. СССР №316846, кл. Е21В 10/36, 1971 г.).A well-known crown for drilling wells in high-gas strata containing a body and a locking element installed in the cavity of the body (see ed. St. USSR No. 316884, class E21B 10/36, 1971).

К недостаткам данной коронки следует отнести возможность попадания в ее полость угольного шлама, который заклинивает запорный орган и препятствует его повторному открытию после выброса. Это приводит к лишним спуско-подъемным операциям и как следствие этого к снижению производительности буровых работ.The disadvantages of this crown include the possibility of coal sludge falling into its cavity, which wedges the closure organ and prevents its re-opening after ejection. This leads to unnecessary tripping and, as a consequence, to a decrease in drilling productivity.

Наиболее близкой по технической сущности является коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая полый корпус со ступенчатой наружной поверхностью, соединенный с ним с возможностью ограниченного осевого перемещения посредством узла передачи крутящего момента рабочий наконечник с кожухом и промывочными каналами, и установленные в них обратные клапаны с неподвижными запорными органами (см. авт. св. СССР №400698, кл. Е21В 10/42, 1974 г.).The closest in technical essence is a crown for drilling wells in high-gas strata, containing a hollow body with a stepped outer surface, connected to it with the possibility of limited axial movement by means of a torque transmission unit, a working tip with a casing and flushing channels, and check valves installed in them with motionless locking bodies (see ed. St. USSR No. 400698, class ЕВВ 10/42, 1974).

Недостатком данной коронки является малая надежность в работе. Объясняется это тем, что эффективное разрушение породы невозможно без достаточной осевой нагрузки на рабочий наконечник. В известной коронке в этом случае произойдет перекрытие промывочных каналов запорными органами обратного клапана. В этом случае разрушенная порода остается на забое скважины и эффективность работы коронки резко снизится. В случае же использования промывочных каналов без обратных клапанов угольный шлам при выбросах забьет полость коронки и возникнет та же ситуация, что и с аналогом.The disadvantage of this crown is its low reliability. This is explained by the fact that effective destruction of the rock is impossible without sufficient axial load on the working tip. In the known crown, in this case, the washing channels are blocked by the shut-off elements of the non-return valve. In this case, the destroyed rock remains at the bottom of the well and the efficiency of the crown will decrease sharply. In the case of using washing channels without check valves, the coal slurry will clog the crown cavity during emissions and the same situation will arise as with the analogue.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки путем обеспечения надежного срабатывания запорных органов обратных клапанов после выброса.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the crown by ensuring reliable operation of the shut-off elements of check valves after ejection.

Указанный технический результат достигается тем, что коронке для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащей корпус со ступенчатой наружной поверхностью, соединенный с ним с возможностью ограниченного осевого перемещения посредством узла передачи крутящего момента рабочий наконечник с кожухом и промывочными каналами, и установленные в них обратные клапаны с неподвижными запорными органами, согласно изобретению она снабжена защитной втулкой и осевым приводом для рабочего наконечника, размещенным в полости, образованной корпусом и защитной втулкой между обращенными один к другому торцами кожуха и защитной втулки, жестко соединенной с корпусом.The specified technical result is achieved in that the crown for drilling wells in high-gas strata containing a housing with a stepped outer surface, connected with it with the possibility of limited axial movement by means of a torque transmission unit, a working tip with a casing and flushing channels, and check valves installed in them with fixed locking bodies, according to the invention it is equipped with a protective sleeve and an axial drive for the working tip, located in the cavity formed to the housing and the protective sleeve between the ends of the casing facing one another and the protective sleeve rigidly connected to the housing.

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

- осевой привод выполнен в виде пружины сжатия или в виде диска из упругого материала;- the axial drive is made in the form of a compression spring or in the form of a disk of elastic material;

- каждый промывочный канал рабочего наконечника и торец размещенного в нем запорного органа обратного клапана выполнены конгруэнтной конической формы.- each flushing channel of the working tip and the end face of the shut-off element of the check valve located in it are made congruent conical in shape.

На чертеже представлен продольный разрез коронки в рабочем положении.The drawing shows a longitudinal section of the crown in the working position.

Буровая коронка содержит полый корпус 1 со ступенчатой наружной поверхностью, осевым каналом 2 и соединенный с ним посредством узла передачи крутящего момента рабочий наконечник 3 с кожухом 7 и промывочными каналами 8. Корпус 1 и рабочий наконечник 3 соединены между собой с возможностью ограниченного осевого перемещения. Промывочные каналы 8 рабочего наконечника оснащены обратными клапанами с неподвижными запорными органами в виде стержней 9, жестко соединенными с корпусом 1. Для стержней 9 седлами служат стенки промывочных каналов 8. Для надежности работы обратных клапанов стенки промывочных каналов 8 и торцы стержней 4 выполнены с конгруэнтными коническими поверхностями. При этом коронка снабжена осевым приводом 10 для рабочего наконечника 3, размещенным в полости 11, образованной корпусом 1 и защитной втулкой 12 между обращенными один к другому торцами кожуха и защитной втулки 12, жестко соединенной с корпусом 1. Осевой привод 10 для рабочего наконечника 3 выполнен в виде пружины сжатия или в виде диска из упругого материала (не показано).. Характеристика пружины 10 и упругого диска выбираются в зависимости от типоразмера наконечника 3 и применяемого режима бурения, но во всех случаях высота пружины 10 и диска в исходном положении должна быть больше высоты зазора между торцами защитной втулки 12 и кожуха 7. Рабочий наконечник 3 армирован породоразрушающими элементами 13, которые выбираются в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород и могут быть выполнены в виде твердосплавных или синтетических алмазных вставок. Герметизация подвижных элементов достигается втулкой 5 и уплотнительными кольцами 6. Передача крутящего момента от корпуса 1 к рабочему наконечнику 3 осуществляется шпонкой 4 или шлицевым соединением.The drill bit contains a hollow body 1 with a stepped outer surface, an axial channel 2 and a working tip 3 connected to it via a torque transmission unit with a casing 7 and flushing channels 8. The housing 1 and the working tip 3 are interconnected with limited axial movement. The washing channels 8 of the working tip are equipped with non-return valves with fixed locking elements in the form of rods 9, rigidly connected to the housing 1. For the rods 9, the walls of the washing channels 8 serve as saddles. For the reliability of the check valves, the walls of the washing channels 8 and the ends of the rods 4 are made with congruent conical surfaces. The crown is provided with an axial drive 10 for the working tip 3, located in the cavity 11 formed by the housing 1 and the protective sleeve 12 between the ends of the casing facing one another and the protective sleeve 12, rigidly connected to the housing 1. The axial drive 10 for the working tip 3 is made in the form of a compression spring or in the form of a disk of elastic material (not shown) .. The characteristics of the spring 10 and the elastic disk are selected depending on the size of the tip 3 and the drilling mode used, but in all cases the height of the spring 10 and the disk is in one position should be greater than the height of the gap between the ends of the protective sleeve 12 and the casing 7. The working tip 3 is reinforced with rock cutting elements 13, which are selected depending on the physicomechanical properties of the drilled rocks and can be made in the form of carbide or synthetic diamond inserts. The sealing of the moving elements is achieved by the sleeve 5 and the sealing rings 6. The transmission of torque from the housing 1 to the working tip 3 is carried out by a key 4 or a spline connection.

В процессе бурения породоразрушающие элементы 13 рабочего наконечника 3 под действием осевой нагрузки, создаваемой осевым приводом 10, и крутящего момента от двигателя, расположенного на поверхности, внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода выносится на поверхность промывочной жидкостью, подаваемой через каналы 8. В случае возникновения внезапного выброса на забое скважины под давлением газа рабочий наконечник 3 поднимается вверх и стержни 7 перекрывают промывочные каналы 8, предотвращая попадание угольной пыли и штыба в полости коронки и бурового става и одновременно выдавливают штыб из промывочных каналов 8. При этом подача промывочной жидкости прекращается. После прекращения выброса рабочий наконечник 3 под действием осевого привода 10 занимает исходное положение и коронка готова к работе без проведения дополнительных спуско-подъемных операций для проведения очистных работ коронки и бурового става. Применение предложенной коронки повышает эффективность проведения буровых работ.In the process of drilling, rock-cutting elements 13 of the working tip 3 under the action of the axial load created by the axial drive 10, and the torque from the engine located on the surface, are introduced into the rock and destroy it. The destroyed rock is brought to the surface by flushing fluid supplied through the channels 8. In the event of a sudden outburst at the bottom of the well under gas pressure, the working tip 3 rises and the rods 7 block the washing channels 8, preventing the ingress of coal dust and lint in the cavity of the crown and drill stand and at the same time, the bayonet is squeezed out of the washing channels 8. At the same time, the supply of washing liquid is stopped. After the cessation of ejection, the working tip 3 under the action of the axial drive 10 takes its initial position and the crown is ready to work without additional tripping operations for cleaning operations of the crown and drill stand. The use of the proposed crown increases the efficiency of drilling operations.

Claims

1. A crown for drilling wells in high-gaseous formations, comprising a hollow body with a stepped outer surface, connected to it with the possibility of limited axial movement by means of a torque transmission unit, a working tip with a casing and flushing channels, and non-return valves installed therein with fixed locking elements, characterized the fact that it is equipped with a protective sleeve and an axial drive for the working tip, placed in the cavity formed by the housing and the protective sleeve between facing about dyne to the other ends of the casing and the protective sleeve rigidly connected to the housing.

2. The crown according to claim 1, characterized in that the axial drive is made in the form of a compression spring or in the form of a disk of elastic material.

3. The crown according to claim 1, characterized in that each flushing channel of the working tip and the end face of the shut-off element of the check valve located in it are made congruent conical in shape.