RU2276247C1 - Drilling bit with air-tight bearings for drilling wells with well bottom flushing with air - Google Patents
Drilling bit with air-tight bearings for drilling wells with well bottom flushing with air Download PDFInfo
- Publication number
- RU2276247C1 RU2276247C1 RU2004128376/03A RU2004128376A RU2276247C1 RU 2276247 C1 RU2276247 C1 RU 2276247C1 RU 2004128376/03 A RU2004128376/03 A RU 2004128376/03A RU 2004128376 A RU2004128376 A RU 2004128376A RU 2276247 C1 RU2276247 C1 RU 2276247C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- well
- cooling
- axle
- jets
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области буровой техники и используется при бурении скважин с продувкой забоя воздухом.The invention relates to the field of drilling equipment and is used when drilling wells with blowing the bottom of the air.
Известно буровое долото [1], содержащее корпус с продувочными каналами, породоразрушающими органами в виде шарошек с фрезерованными зубьями или твердосплавными зубками. Шарошки подвижно закреплены на цапфах лап секций долота. Полости шарошек герметизированы и маслонаполнены. В верхней части корпуса долота предусмотрен узел компенсации расхода смазки во время работы на забое с системой каналов, связывающих полость узла компенсации расхода смазки с полостью герметизированной опоры.Known drill bit [1], containing a housing with purge channels, rock cutting bodies in the form of roller cutters with milled teeth or carbide teeth. The cones are movably fixed on the pins of the paws of the chisel sections. Roller cones are sealed and oil-filled. In the upper part of the bit body, a lubricant consumption compensation unit is provided during operation on the face with a system of channels connecting the cavity of the lubricant consumption compensation unit with the cavity of the sealed support.
Недостатком аналога является то, что циркулирующий в системе очистки забоя воздух, частично заходящий в систему каналов охлаждения опор, не контактирует непосредственно с поверхностями подшипников и телами качения. Охлаждение полости опор и тел качения возможно лишь через толщу стенки и слой масла в опоре, обладающего очень низким коэффициентом теплопередачи, а потому малоэффективным.A disadvantage of the analogue is that the air circulating in the bottom face cleaning system, partially entering the system of support cooling channels, does not directly contact the bearing surfaces and rolling bodies. The cooling of the cavity of the supports and rolling elements is possible only through the wall thickness and the oil layer in the support, which has a very low heat transfer coefficient, and therefore is ineffective.
В качестве прототипа принято буровое долото [2], в котором для более интенсивного отвода тепла используется сжатый воздух, также частично заходящий в полость внутри цапфы и не заходящий в герметизированную маслонаполненную полость опоры. Указанное долото также недостаточно эффективно обеспечивает охлаждение нагруженных зон и тел качения. Несмотря на то что в этом долоте предусмотрено значительное приближение воздушного потока к внутренней стенке цапфы, его прямого контакта с нагруженными поверхностями и телами качения также не происходит.A drill bit [2] is adopted as a prototype, in which compressed air is used for more intensive heat removal, which also partially enters the cavity inside the journal and does not enter the sealed oil-filled support cavity. The specified bit is also not effective enough to provide cooling of the loaded zones and rolling elements. Despite the fact that this bit provides for a significant approximation of the air flow to the inner wall of the pin, its direct contact with loaded surfaces and rolling bodies also does not occur.
Как и в конструкции долота, принятого за аналог, в прототипе охлаждение полости опор и тел качения происходит лишь через стенку в цапфе лапы и слой консистентной смазки.As in the design of the bit, taken as an analogue, in the prototype, the cooling of the cavity of the supports and rolling elements occurs only through the wall in the paw axle and a layer of grease.
Целью данного изобретения является обеспечение надежной и эффективной системы охлаждения опор буровых долот.The aim of this invention is to provide a reliable and efficient cooling system for the support of drill bits.
Указанная цель достигается тем, что в буровом долоте с герметизацией опор для бурения скважин с продувкой забоя воздухом, содержащем корпус с ниппелем и продувочными каналами для очистки забоя от выбуренной породы, а также для охлаждения опор, породоразрушающие органы в виде шарошек с зубками, установленных на выполненных с каналами цапфах лап посредством опор качения, расположенный в отверстии цапфы ступенчатый замковый палец, при этом охлаждение внутри герметизированной полости опоры осуществляется с помощью непосредственной циркуляции воздушных потоков в зазорах между лапой, цапфой и телами качения с вводом их через центральный канал в цапфе и отводы от него в ненагруженные зоны роликовых подшипников, а также в пазы упорной пяты с отводом потоков через одно или несколько отверстий на ненагруженной поверхности большой роликовой дорожки, соединенные с каналами, проходящими внутри цапфы и теле лапы, минуя уплотнение и отверстие под замковый палец.This goal is achieved by the fact that in a drill bit with sealing supports for drilling wells with blowing the bottom of the air, containing a body with a nipple and blowing channels to clean the bottom of the cuttings, as well as to cool the supports, rock cutting bodies in the form of cones with teeth mounted on made with the channels of the paw pins by means of rolling bearings, a step lock finger located in the pin hole, while cooling inside the sealed cavity of the support is carried out using direct compasses air flows in the gaps between the paw, axle and rolling elements with their entry through the central channel in the axle and outlets from it into the unloaded zones of roller bearings, as well as into the grooves of the thrust foot with the outlet of flows through one or more holes on the unloaded surface of a large roller track connected to the channels passing inside the trunnion and the body of the paw, bypassing the seal and the hole for the locking finger.
Выходные отверстия для отвода из полости опоры воздушных потоков в затрубное пространство расположены непосредственно на радиусной поверхности спинки лапы с направлением струй охлаждающего воздуха в зазор между спинкой лапы и стенкой скважины или на боковых поверхностях лап с направлением струй в затрубное пространство, минуя стенку скважины с созданием эжекционного эффекта при очистке забоя от выбуренной породы.The outlet openings for exhausting from the cavity of the support of air flows into the annulus are located directly on the radius surface of the back of the paw with the direction of the jets of cooling air in the gap between the back of the paw and the wall of the well or on the side surfaces of the paws with the direction of the jets into the annulus, bypassing the wall of the well with the creation of an ejection effect when cleaning the face from cuttings.
Выходные отверстия для отвода из полости опоры воздушных потоков могут быть также расположены комбинированно - с направлением струй в затрубное пространство под углом к стенке скважины, а также минуя стенку скважины.Outlets for the removal of airflow from the support cavity can also be located in combination with the direction of the jets into the annulus at an angle to the borehole wall, as well as bypassing the borehole wall.
На фиг.1 показан общий вид с продольным сечением секции бурового долота для бурения скважин с продувкой забоя воздухом и с герметизацией опор. На фиг.2 и 3 изображены поперечные сечения лапы долота с вариантами направления выходного отверстия на поверхности лапы в сторону стенки скважины и минуя стенку скважины. На фиг.4 и 5 показаны поперечные сечения цапфы лапы долота по большой и малой беговой роликовой дорожке. На фиг.6 и 7 показаны те же сечения с телами качения и беговыми дорожками в шарошке. На фиг.8 показано долото и вид спинки лапы с вариантами направлений выходных отверстий на ее поверхности в сторону стенки скважины и минуя стенку скважины.Figure 1 shows a General view with a longitudinal section of a section of a drill bit for drilling wells with blowing the bottom of the air and sealing the supports. Figure 2 and 3 shows the cross section of the paw of the bit with options for the direction of the outlet on the surface of the paw towards the side of the well wall and bypassing the wall of the well. Figures 4 and 5 show cross sections of a pin pivot pin on a large and small running roller track. 6 and 7 show the same sections with rolling bodies and treadmills in cone. On Fig shows a bit and a view of the back of the paw with options for the directions of the outlet on its surface towards the side of the well and bypassing the wall of the well.
Сущность изобретения состоит в следующем. В корпусе 1 долота (фиг.1) имеется система каналов для подачи сжатого воздуха из полости 3 внутри ниппеля через сопла 4 непосредственно на забой скважины для очистки его от выбуренной породы. Лапы 5, при сварке которых образуется корпус 1, снабжены цапфами 6 с подшипниковыми дорожками 7, 8 и 9, телами качения 10, 11, 12. Шарошки 13, подвижно закрепленные на цапфах 6, имеют ответные подшипниковые дорожки, соответствующие дорожкам 7, 8 и 9, выполненным на цапфах 6 лап 5.The invention consists in the following. In the body 1 of the bit (figure 1) there is a system of channels for supplying compressed air from the cavity 3 inside the nipple through the nozzle 4 directly to the bottom of the well to clean it from cuttings. The paws 5, during welding of which the housing 1 is formed, are equipped with trunnions 6 with
На торце цапфы 6 установлена упорная пята 14 с каналами 15 для прохода в пяте охлаждающего воздуха, идущего по каналам 2 и 16 с выходом 17 и 18 на беговые дорожки. Каналы 17 и 18 в предпочтительном варианте выведены на ненагруженные секторы (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7), за пределами нижней нагруженной части.At the end of axle 6, a persistent heel 14 with
Исследования характера нагружения и износа элементов опор качения показали, что во время работы нагрузку от реакции забоя воспринимают на беговых дорожках цапфы лапы секторы с центральным углом, не превышающим 120°. Поэтому каналы 17 и 18 выполнены с учетом этого обстоятельства, с тем чтобы нагрузка на беговые дорожки под роликами в зонах выхода отверстий была минимальной или отсутствовала вообще - в соответствии с эпюрами нагружения "а" и "b" (фиг.4, 5). Из этих же соображений в ненагруженной зоне выполнены отверстия 19, 20 с выходами на поверхность лапы 21 и 22 для отвода охлаждающего агента из полости опоры через тело цапфы лапы к поверхности спинки лапы (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).Studies of the nature of the loading and wear of the elements of rolling bearings showed that during operation, the load from the reaction of the face is perceived on the treadmills of the paw axle with sectors with a central angle not exceeding 120 °. Therefore, the
Варианты выхода указанных отверстий на спинке лапы могут быть различными. Например, как показано на позиции 21 - на радиальной поверхности спинки, обращенной в сторону стенки скважины, или, как показано на позиции 22, - на боковой поверхности лапы (фиг.8). Последний вариант более предпочтителен с точки зрения предотвращения возможности затирания и перекрытия выходного отверстия выбуренной породой. Такое выполнение канала способствует не только снижению возможности его засорения выбуренными частицами породы, но и повышению эжекционного эффекта, способствующего интенсивности очистки забоя от выбуренной породы. Позицией 25 обозначено уплотнительное кольцо, предохраняющее от попадания частиц выбуренной породы в полость опоры во время бурения. Сечение уплотнительного кольца может быть различной формы (например, О-образной, как показано на фиг.1). Позицией 26 (фиг.1) обозначен фильтр, предназначенный для предохранения от попадания выбуренной породы в опору. Его конструкция может быть разной (щелевой, сеточной и др.). Желательно, чтобы площади сечения отверстий внутри цапфы лапы и на выходе из лапы были примерно одинаковыми и не препятствовали прохождению охлаждающего воздуха.The options for the exit of these holes on the back of the legs can be different. For example, as shown at
Работа бурового долота осуществляется следующим образом. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, создаваемых буровым станком, долото начинает вращаться вокруг своей оси, а шарошки с породоразрушающими зубками начинают вращаться еще и вокруг своих осей, что способствует разрушению породы. Для того чтобы удалить с забоя выбуренную породу и обеспечить охлаждение опор долота, от компрессора подается сжатый воздух по трубному пространству к долоту, а затем по затрубному пространству между стенками трубы и скважины вместе с выбуренной породой подается на поверхность (к устью скважины). 60-70% всего воздушного потока подается через сопло 4 на забой, а 30-40% потока подается через каналы 2, через отверстие 15 в пяте, центральный осевой канал 16 и каналы 17 и 18 непосредственно на роликовые беговые дорожки, интенсивно охлаждает их и тела качения, способствуя повышению их работоспособности. Система каналов и направления охлаждающих потоков показаны на фиг.1, 2, 3, 4, 5 и 8 стрелками.The work of the drill bit is as follows. Under the influence of axial load and torque created by the drilling rig, the bit begins to rotate around its axis, and cones with rock-cutting teeth begin to rotate around their axes as well, which contributes to the destruction of the rock. In order to remove drill cuttings from the bottom and ensure cooling of the bit supports, compressed air is supplied from the compressor through the pipe space to the bit, and then along the annular space between the pipe and well walls along with the cuttings, it is supplied to the surface (to the wellhead). 60-70% of the total air flow is supplied through the nozzle 4 to the face, and 30-40% of the flow is supplied through channels 2, through the
Преимуществом предлагаемого бурового долота являются герметизация опоры, защищающая от попадания в нее абразивных частиц выбуренной породы, неизбежного для любых вариантов открытых, негерметизированных опор, непосредственный и эффективный контакт потока охлаждающего агента с беговыми дорожками и телами качения опоры, выход потока в затрубное пространство, способствующий возникновению эжекционного эффекта при подъеме и выносе с забоя частиц разрушенной породы.The advantage of the proposed drill bit is the sealing of the support, which protects against ingress of abrasive particles of drill cut, which is inevitable for any type of open, unsealed support, direct and effective contact of the coolant flow with the treadmills and rolling elements of the support, and the flow exit into the annulus, which contributes to ejection effect during the lifting and removal from the face of particles of destroyed rock.
Высокая надежность в работе позволяет достигнуть требуемый результат - резко увеличить стойкость долота за счет повышения стойкости опоры, повысить проходку и механическую скорость бурения.High reliability in operation allows you to achieve the desired result - to sharply increase the durability of the bit by increasing the stability of the support, to increase penetration and mechanical drilling speed.
Возможность осуществления изобретения подтверждается успешными стендовыми и промысловыми испытаниями опытных образцов буровых долот по предлагаемому изобретению.The possibility of carrying out the invention is confirmed by successful bench and field trials of prototypes of drill bits according to the invention.
Источники информацииInformation sources
1. Авторское свидетельство №1406331, кл. Е 21 В 10/18, опубл. 30.08.88 г. (аналог).1. Copyright certificate No. 1406331, cl. E 21
2. Авторское свидетельство №1423722, кл. Е 21 В 10/22, опубл. 15.09.88 г. (прототип).2. Copyright certificate No. 1423722, cl. E 21
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004128376/03A RU2276247C1 (en) | 2004-09-23 | 2004-09-23 | Drilling bit with air-tight bearings for drilling wells with well bottom flushing with air |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004128376/03A RU2276247C1 (en) | 2004-09-23 | 2004-09-23 | Drilling bit with air-tight bearings for drilling wells with well bottom flushing with air |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004128376A RU2004128376A (en) | 2006-03-10 |
RU2276247C1 true RU2276247C1 (en) | 2006-05-10 |
Family
ID=36115687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004128376/03A RU2276247C1 (en) | 2004-09-23 | 2004-09-23 | Drilling bit with air-tight bearings for drilling wells with well bottom flushing with air |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2276247C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2435282A (en) * | 2006-02-21 | 2007-08-22 | Halliburton Energy Serv Inc | Roller cone drill bit with debris flow paths through associated support arms |
RU2486329C2 (en) * | 2011-05-18 | 2013-06-27 | Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") | Drill bit with blowing face by air and sealing of rolling cutter bearings |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101285629B1 (en) * | 2012-11-30 | 2013-07-12 | 주식회사 인스턴 | A wash equipment for microdrill bit |
-
2004
- 2004-09-23 RU RU2004128376/03A patent/RU2276247C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2435282A (en) * | 2006-02-21 | 2007-08-22 | Halliburton Energy Serv Inc | Roller cone drill bit with debris flow paths through associated support arms |
US7484572B2 (en) | 2006-02-21 | 2009-02-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Roller cone drill bit with debris flow paths through associated support arms |
GB2435282B (en) * | 2006-02-21 | 2011-01-12 | Halliburton Energy Serv Inc | Roller cone drill bit with debris flow paths through associated support arms |
RU2486329C2 (en) * | 2011-05-18 | 2013-06-27 | Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") | Drill bit with blowing face by air and sealing of rolling cutter bearings |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004128376A (en) | 2006-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4453836A (en) | Sealed hard-rock drill bit | |
US3990525A (en) | Sealing system for a rotary rock bit | |
US3921735A (en) | Rotary rock bit with cone mouth air screen | |
CA1148137A (en) | Sealed and lubricated rock bit with air protected seal ring | |
US4098358A (en) | Drill bit with hard-faced bearing surfaces | |
CA1081686A (en) | Drill bit air clearing system | |
CA1171071A (en) | Rotary drill bit | |
RU2276247C1 (en) | Drilling bit with air-tight bearings for drilling wells with well bottom flushing with air | |
EP0018394A1 (en) | Rotary rock drill bit. | |
CA1167088A (en) | Cooled journal bearing | |
US3534823A (en) | Drill bit | |
CA1186301A (en) | Spaced button thrust surface for earth boring bit | |
US4549820A (en) | Opposed button thrust surfaces for earth boring bits | |
CA2034628A1 (en) | Rotary cone type rock bits | |
CA1048489A (en) | Sealing system for a rotary rock bit | |
EP2990587B1 (en) | Semi-sealed rotary drill tool | |
AU2015308964B2 (en) | By-pass fluid passageway for drill tool | |
CA1210752A (en) | Sealed hard-rock drill bit | |
RU2199644C2 (en) | Cone drill bit | |
RU2285782C1 (en) | Drilling cone bit | |
JPS6017919B2 (en) | drill bit with single cutting head |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060924 |