RU2369715C1 - Facility for rotor-spindle drilling of wells - Google Patents
Facility for rotor-spindle drilling of wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2369715C1 RU2369715C1 RU2008110676/03A RU2008110676A RU2369715C1 RU 2369715 C1 RU2369715 C1 RU 2369715C1 RU 2008110676/03 A RU2008110676/03 A RU 2008110676/03A RU 2008110676 A RU2008110676 A RU 2008110676A RU 2369715 C1 RU2369715 C1 RU 2369715C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- torsion shaft
- spindle
- shaft
- springs
- holes
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может использоваться для совершенствования технологии бурения разреза горных пород.The invention relates to the field of drilling oil and gas wells and can be used to improve the technology of drilling a section of rocks.
Наиболее близким техническим решением является устройство вращательного бурения, принятое за прототип, состоящее из бурильной колонны, долота и встроенного по одной оси между ними с помощью переводников корпуса, в котором размещены вал, осевая и радиальные опоры, уплотнения, пластинчатые пружины с различными направлениями навивок, соединяющие корпус и вал устройства [SU 1726722 А1, кл. Е21В 4/06, опубл. 15.04.92. Бюл.№14].The closest technical solution is the rotary drilling device, taken as a prototype, consisting of a drill string, a drill bit and a housing integrated in one axis between them using housing sub, in which the shaft, axial and radial bearings, seals, plate springs with different winding directions are placed, connecting the housing and the shaft of the device [SU 1726722 A1, cl. ЕВВ 4/06, publ. 04/15/92. Bull. No. 14].
Основные недостатки устройства для вращательного бурения скважин следующие.The main disadvantages of the device for rotary drilling are as follows.
В устройстве для одновременной передачи вращающего момента М и осевого усилия G на долото предложено применять витые спаренные пружины с разным направлением навивки, что технически сложно выполнить в связи с ограниченным по диаметру пространством скважины. Для применения таких пружин нет точных расчетов, так как их жесткости вдоль оси, а также на кручение изменяются нелинейно. Следовательно, механизм одновременной передачи М и G малоэффективен, особенно при необходимости поддерживать определенную жесткость передачи G на долото. При этом менять место приложения G по длине (вдоль оси скважин) таких пружин технически сложно. Подбор этого типа и сочетания пружин с целью одновременного гарантированного снижения возможности и необходимости предотвращения резонансных явлений в упругом звене передачи М и G затруднен. Из опыта эксплуатации шпинделя типа ШИП с различными пружинами и пружин в железнодорожных вагонах известно, что потенциальный ресурс их на отказ при осевых усилиях более 20 кН весьма мал и ограничен во времени несколькими часами работы.In a device for simultaneously transmitting torque M and axial force G to the bit, it is proposed to use twisted twin springs with different winding directions, which is technically difficult to perform due to the limited diameter of the borehole space. For the application of such springs, there are no exact calculations, since their stiffness along the axis, as well as torsion, varies nonlinearly. Therefore, the mechanism of simultaneous transmission of M and G is ineffective, especially if it is necessary to maintain a certain rigidity of the transmission of G to the bit. At the same time, it is technically difficult to change the place of application G along the length (along the axis of the wells) of such springs. The selection of this type and combination of springs in order to simultaneously guarantee the reduction of the possibility and the need to prevent resonance phenomena in the elastic transmission link M and G is difficult. From experience in operating a spindle type with various springs and springs in railway cars, it is known that their potential resource for failure with axial forces of more than 20 kN is very small and limited in time to several hours of operation.
Кроме отмеченных есть и другие недостатки в известном устройстве: нет механизма для повышения перепада давления в потоке промывочной жидкости, которым можно создать необходимое гидравлическое осевое усилие Gг на вал шпинделя, когда нельзя применять струйные насадки долота, особенно при бурении с наполнителями для ликвидации поглощений в скважине.In addition to those noted, there are other drawbacks in the known device: there is no mechanism for increasing the pressure drop in the flow of flushing fluid, which can create the necessary hydraulic axial force G g on the spindle shaft when jet nozzles of the bit cannot be used, especially when drilling with fillers to eliminate absorption in well.
Задачей, на выполнение которой направлено заявляемое техническое решение, является разделение в устройстве для роторно-шпиндельного бурения функций передачи вращающего момента М и осевой нагрузки G на долото с введением новых элементов.The task to which the claimed technical solution is directed is to separate the functions of transmitting torque M and axial load G to the bit with the introduction of new elements in the device for rotary spindle drilling.
Технический результат состоит в повышении механической скорости проходки скважины и проходки на долото путем повышения эффективности воздействия вооружения (зубков) долота на породу на забое скважины и увеличения времени работы устройства и долота и кратного увеличения объема выбуриваемой породы.The technical result consists in increasing the mechanical speed of the hole and the penetration of the bit by increasing the efficiency of the impact of the arms (teeth) of the bit on the rock on the bottom of the well and increase the operating time of the device and bit and a multiple increase in the volume of drillable rock.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для роторно-шпиндельного бурения скважин содержит бурильную колонну, осевую опору в форме шпинделя с корпусом, полым валом с отверстиями и уплотнениями и центрирующие элементы, между бурильной колонной и корпусом шпинделя встроен дополнительный корпус устройства, к валу шпинделя по одной оси присоединен торсионный вал; в верхней части дополнительного корпуса устройства встроена верхняя траверса, в которой выполнены отверстия для установки в них регулируемых по диаметру струйных насадок и гнездо для центрирования верхней пружины, опирающейся на шайбу и граненую часть торсионного вала, в верхней части дополнительного корпуса устройства встроена нижняя траверса с отверстиями для прохода через них промывочной жидкости и центральным граненым отверстием, в котором размещена граненая часть торсионного вала; в дополнительном корпусе устройства на торсионный вал надеты от одной до трех параллельно и/или последовательно работающих на сжатие пружин с их опорой на пластину с отверстиями для прохода промывочной жидкости, над пружинами установлены кольцо и патрубок для регулировки величин поджатия пружин, к нижнему центрирующему элементу присоединен переводник к долоту; пластина с отверстиями для прохода промывочной жидкости установлена на буртик или на коническую часть торсионного вала, причем нижний конец торсионного вала выполнен с резьбой или со шлицами.The specified technical result is achieved by the fact that the device for rotary spindle drilling of wells contains a drill string, an axial support in the form of a spindle with a housing, a hollow shaft with holes and seals and centering elements, between the drill string and the spindle housing an additional housing of the device is integrated to the spindle shaft a torsion shaft is attached along one axis; in the upper part of the device’s additional housing, an upper beam is built-in, in which holes are made for installing jet nozzles adjustable in diameter and a socket for centering the upper spring resting on the washer and faceted part of the torsion shaft, the lower beam with holes is integrated in the upper part of the device’s additional case for passage of washing liquid through them and a central faceted hole in which the faceted part of the torsion shaft is placed; in an additional device case, one to three springs are worn on the torsion shaft in parallel and / or sequentially working to compress the springs with their support on a plate with holes for the passage of flushing fluid, a ring and a nozzle are installed over the springs to adjust the values of the spring compression, attached to the lower centering element chisel sub; a plate with holes for passage of flushing fluid is mounted on the shoulder or on the conical part of the torsion shaft, and the lower end of the torsion shaft is threaded or with splines.
Причинно-следственная связь между заявляемым техническим результатом и существенными признаками технического решения следующая. Повышение механической скорости обеспечивается тем, что работа устройства отличается воздействием на горную породу путем встраивания между бурильной колонной и осевой опорой-шпинделем, применяемым в забойном двигателе, дополнительного устройства.The causal relationship between the claimed technical result and the essential features of the technical solution is as follows. The increase in mechanical speed is ensured by the fact that the operation of the device is characterized by the effect on the rock by inserting between the drill string and the axial support-spindle used in the downhole motor, an additional device.
В корпусе дополнительного устройства с торсионным валом, опирающимся на вал шпинделя, расположены несколько стальных пружин, работающих на сжатие, нижняя траверса для передачи вращающего момента М и осевого усилия G на долото, верхняя траверса, закрепленная в корпусе дополнительного устройства выше торсионного вала, с возможностью улучшения регулирования гидравлической нагрузкой на вал устройства и на долото. Для регулирования гидравлической нагрузки в верхней траверсе изготовлены отверстия для встраивания струйных насадок с расчетными выходными диаметрами и гнездо для центрирования верхней пружины, опирающейся на верхнюю часть торсионного вала.In the housing of the auxiliary device with a torsion shaft resting on the spindle shaft, there are several compression steel springs, a lower beam for transmitting torque M and axial force G to the bit, an upper beam fixed in the housing of the additional device above the torsion shaft, with the possibility improved regulation of the hydraulic load on the device shaft and on the bit. To regulate the hydraulic load in the upper crosshead, holes were made for embedding jet nozzles with calculated output diameters and a socket for centering the upper spring resting on the upper part of the torsion shaft.
На чертеже изображено устройство для роторно-шпиндельного бурения скважин, где стрелками обозначены Gсж, Gпр, Tп - осевые усилия от веса сжатой части бурильной колонны, от предварительно поджатых пружин и на осевую опору шпинделя; Gг, G - гидравлическое усилие на вал устройства и осевая нагрузка на долото.The drawing shows a device for rotary spindle drilling of wells, where arrows denote G compress , G ol , T p - axial forces from the weight of the compressed part of the drill string, from the pre-loaded springs and the axial support of the spindle; G g , G - hydraulic force on the device shaft and axial load on the bit.
Устройство для роторно-шпиндельного бурения скважин содержит бурильную колонну 1, осевую опору 2, выполненную в форме шпинделя с корпусом 3, полым валом 4 с отверстиями 5 и уплотнениями 6, и центрирующие элементы 7 (нижнее, среднее и верхнее). Между бурильной колонной 1 и корпусом 3 шпинделя встроен дополнительный корпус 8 устройства. Дополнительный корпус 8 устройства жестко соединен с корпусом 3 шпинделя. Внутри дополнительного корпуса 8 устройства расположен по одной оси торсионный вал 9, присоединенный к полому валу 4 шпинделя. В верхней части дополнительного корпуса 8 устройства встроена верхняя траверса 10, в которой выполнены отверстия для установки в них регулируемых по диаметру струйных насадок 11, и гнездо 12. В верхней части дополнительного корпуса 8 устройства встроена, например, с применением резьбы нижняя траверса 13 с отверстиями 14 для прохода через них промывочной жидкости и выполнено центральное граненое отверстие 15, в котором размещена граненая часть 16 торсионного вала 9. Нижняя траверса 13 зафиксирована контргайкой 17. Между граненой частью 16 торсионного вала 9 на его верхнюю часть 18 установлены шайба 19 и верхняя стальная пружина 20, вставленная для центрирования верхним концом в гнездо 12. В дополнительном корпусе 8 устройства на торсионный вал 9 надето от одной до трех параллельно и/или последовательно работающих на сжатие стальных пружин 21 с их опорой на кольцо 22. Над пружинами 21 установлены кольцо 23 и патрубок 24 для регулировки величин поджатия пружин 21. К нижнему центрирующему элементу 7 присоединено через переводник 25 долото. Кольцо 22 установлено на буртик 26 или на нижнюю часть 27 торсионного вала 9. Нижний конец 27 торсионного вала 9 выполнен с резьбой или со шлицами в форме конуса.A device for rotary spindle drilling of wells includes a
При формировании компоновки бурильной колонны 1 длину ее стальной части в сжатом состоянии lсж определяют по формуле:When forming the assembly of the
, ,
где С - скорость звука в материале динамически активного участка бурильного инструмента, м/с;where C is the speed of sound in the material of a dynamically active section of a drilling tool, m / s;
fз -частота осевых вибраций зубцов долота с учетом деформации забоя скважины, Гц;f s the frequency of axial vibrations of the teeth of the bit, taking into account the deformation of the bottom of the well, Hz;
GЗ - осевая нагрузка на забой скважины, Н;G C - axial load on the bottom of the well, N;
GГВ - гидравлическое осевое усилие на вал шпинделя, Н;G GW - hydraulic axial force on the spindle shaft, N;
qсж - вес одного метра бурильных труб, Н/м;q squ - the weight of one meter of drill pipe, N / m;
GТР - осевые силы трения бурильной колонны при движении к забою скважины, Н.G TP - axial friction forces of the drill string when moving to the bottom of the well, N.
Устройство работает следующим образом. При бурении осуществляется раздельная передача вращающего момента М и осевой нагрузки G от бурильной колонны 1 к валу 4 шпинделя и долоту. Вращающий момент М и осевая нагрузка G от бурильной колонны 1 к валу 4 шпинделя и далее через переводник 25 к долоту передается через торсионный вал 9 и нижнюю траверсу 13. Торсионный вал 9 и вал 4 шпинделя устройства нагружается осевым гидравлическим усилием Gг, сформированным путем создания перепадов давления в промывочном узле долота и регулируемых по поперечной площади отверстиях для прохода промывочной жидкости верхней траверсы 10. Компенсирующие динамические и статические осевые усилия от бурильной колонны 1 к валу 4 шпинделя передаются через стальные пружины 20, 21 с их расчетным количеством и проектными жесткостями при подаче бурильной колонны 1 к забою. Верхняя пружина 20 передает осевые усилия на верхнюю часть 18 торсионного вала 9, а пружина 21 на нижнюю часть 27 торсионного вала 9. В результате вращающий момент М от бурильной колонны 1 через нижнюю траверсу 13 и торсионный вал 9 передается валу шпинделя 4 (и долоту). Гидравлическое осевое усилие Gu, созданное в потоке промывочной жидкости, передается долоту через торсионный вал 9 и полый вал 4 шпинделя, а осевая опора 2 в шпинделе загружается осевым усилием Т, равным разности между весом разгруженной на забой скважины части бурильной колонны 1 и величиной гидравлического усилия Gг. Остальную часть осевой нагрузки Gз на долото, необходимой для обеспечения ее проектной величины, передается от бурильной колонны на осевую опору 2 шпинделя через встроенный дополнительный корпус 8 и корпус 3 шпинделя. При этом часть веса бурильной колонны 1 передается на вал 4 шпинделя через пружины 20, 21. Одна из них 20 расположена между верхней граненой частью 16 торсионного вала 9 и верхней траверсой 10, а между нижней траверсой 13 и буртиком (уступом) 31 нижней части торсионного вала 9 установлены от одной до нескольких пружин 21 при условии свободного протекания между валом 9 и корпусом 8 промывочной жидкости, в том числе и с наполнителем в ней.The device operates as follows. When drilling, a separate transmission of torque M and axial load G from the
Таким образом, предлагаемые устройства позволяют сократить длину труб, регулировать осевые и гидравлические усилия на долото. Следовательно, увеличивается время работы долота и повышается механическая скорость бурения.Thus, the proposed device can reduce the length of the pipe, adjust the axial and hydraulic forces on the bit. Consequently, the operating time of the bit increases and the mechanical drilling speed increases.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008110676/03A RU2369715C1 (en) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Facility for rotor-spindle drilling of wells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008110676/03A RU2369715C1 (en) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Facility for rotor-spindle drilling of wells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2369715C1 true RU2369715C1 (en) | 2009-10-10 |
Family
ID=41260944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008110676/03A RU2369715C1 (en) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Facility for rotor-spindle drilling of wells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2369715C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1726722A1 (en) * | 1988-10-03 | 1992-04-15 | Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола | Rotary drilling method and relevant device |
| RU2009303C1 (en) * | 1991-03-07 | 1994-03-15 | Сергей Ионович Броун | Method for percussion-rotary drilling of wells and device for its realization |
| RU2124617C1 (en) * | 1996-07-16 | 1999-01-10 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Method and device for creating axial thrust on bit |
-
2008
- 2008-03-19 RU RU2008110676/03A patent/RU2369715C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1726722A1 (en) * | 1988-10-03 | 1992-04-15 | Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола | Rotary drilling method and relevant device |
| RU2009303C1 (en) * | 1991-03-07 | 1994-03-15 | Сергей Ионович Броун | Method for percussion-rotary drilling of wells and device for its realization |
| RU2124617C1 (en) * | 1996-07-16 | 1999-01-10 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Method and device for creating axial thrust on bit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111201365B (en) | Vibration assembly and method | |
| RU2625057C1 (en) | Shock absorber for drill-stems | |
| RU2645198C1 (en) | Oscillator for drilling string | |
| CN101910544A (en) | Vibration units for drilling systems | |
| RU2565316C1 (en) | Oscillator for drill string | |
| US7654344B2 (en) | Torque converter for use when drilling with a rotating drill bit | |
| RU2732322C1 (en) | Oscillator for a drill string | |
| RU2674485C1 (en) | Small size spindle of sectional screw downhole motor | |
| US6364039B1 (en) | Vibration damping tool | |
| RU2364698C1 (en) | Device and method rotary-pressure drilling of wells | |
| CN202157745U (en) | Screw drilling tool transmission shaft assembly with vibration reduction function | |
| RU2467150C2 (en) | Drill string damper | |
| RU2369715C1 (en) | Facility for rotor-spindle drilling of wells | |
| US11149495B2 (en) | Apparatus and method for modifying axial force | |
| RU2369714C1 (en) | Facility for rotor-spindle drilling of wells | |
| RU96114238A (en) | METHOD FOR FORMING AXIAL LOAD ON A CHISEL AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2439282C1 (en) | Bottom-hole feeding mechanism | |
| RU2722678C1 (en) | Method for vibration damping of a drill string (versions), a vibration absorber (versions) and a micro-displacement drive (versions) for implementing a method of vibration damping | |
| RU2738124C1 (en) | Expander for simultaneous drilling and expansion of well shaft | |
| CN119801409B (en) | A dynamically tuned downhole composite vibration damper and its working method | |
| RU2468182C1 (en) | Damping pulsator of fluid flow in well | |
| CN111155943B (en) | Stable torsion pressurizing device and drilling tool assembly comprising same | |
| CN116607890B (en) | A hydraulic shock absorber with variable stiffness while drilling | |
| RU72714U1 (en) | HYDRAULIC BREEDING DESTRUCTION TOOL | |
| RU2774463C1 (en) | Two-way hydraulic drilling jar |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130320 |