БУРИЛЬНАЯ КОМПОНОВКА Российский патент 2016 года по МПК E21B10/40 E21B10/64 E21B7/20 E21B17/46 

Изобретение относится к бурильной компоновке для выполнения скважины в грунте или горной породе, которая содержит пилотное долото, бурящее среднюю часть скважины, и буровую коронку, бурящую скважину кольцевым забоем, в таком варианте в ситуации бурения буровая коронка устанавливается вокруг пилотного долота, и вращение и ударные воздействия направляются от пилотного долота на буровую коронку с помощью упомянутых поверхностей, установленных между долотами и передающих ударные воздействия, и буровая коронка отводится вокруг пилотного долота и может устанавливаться на него, и, дополнительно, накладное кольцо, которое может фиксироваться к буровой коронке, расположено вокруг буровой коронки для соединения с трубой обсадной колонны, которая должна втягиваться в пробуренную скважину к буровой коронке с помощью упомянутого накладного кольца.

Бурильная компоновка согласно вышеупомянутой преамбуле известна, например, из публикации WO 2004/057148, в которой показанная буровая коронка является относительно длинной в аксиальном направлении, поскольку верхняя часть буровой коронки содержит первую фланцевую часть, содержащую выступы, выполненные, например, из твердого сплава. После фланцевой части имеется часть обсадной колонны, на которой вначале выполняется канавка и после этого фиксирующие фасонные отверстия, с помощью которых буровая коронка фиксируется к пилотному долоту. Также режущий башмак является относительно длинным в аксиальном направлении, когда режущий башмак устанавливается, повышая длину, по существу, в аксиальном направлении как канавок, так и фиксирующих фасонных отверстий, расположенных на части обсадной колонны буровой коронки. Также корпус пилотного долота является длинным в аксиальном направлении, и длина, требуемая противостоящими фасонными деталями, стыкующимися с фиксирующими фасонными отверстиями буровой коронки, является только его малой частью, составляя меньше четверти.

С помощью бурильной компоновки согласно изобретению можно получить значительные улучшения существующей техники согласно публикации WO 2004/057148, поскольку изобретение позволяет сконструировать предельно короткую буровую коронку. Отличие изобретения состоит в том, что накладное кольцо устанавливается вокруг периферии буровой коронки таким способом, что из частей, принимающих участие в возвратно-поступательном перемещении для фиксирования накладного кольца и буровой коронки, по меньшей мере, две располагаются с разных сторон линии L, когда устройство собрано, данная линия проходит, по существу, через среднюю точку поверхности, передающей вращение буровой коронки.

Преимущество изобретения состоит в том, что буровая коронка становится значительно короче в аксиальном направлении благодаря новому расположению и способу установки накладного кольца. Точно так же длина, требуемая для накладного кольца, становится меньше. Толщина цилиндрической части буровой коронки должна, вместе с тем, иметь некоторую величину вследствие установки твердосплавных элементов, в таком варианте толщина цилиндрической части обеспечивает выполнение канавок на наружной поверхности буровой коронки для прикрепления накладного кольца. В некоторых случаях даже одной канавки достаточно для накладного кольца, но две или даже несколько канавок не слишком увеличивают длину накладного кольца. Накладное кольцо устанавливается, наиболее предпочтительно, с помощью горячей посадки или сварки сверху буровой коронки. Кроме того, промывочная канавка становится короче при укорачивании буровой коронки, в данном случае дросселирование, вызванное промывочным потоком и происходящее в пневматической линии бурения, уменьшается, и скорость бурения увеличивается. Когда элементы, принимающие участие в фиксации накладного кольца, например, пружинящие стопорные кольца, располагаются согласно изобретению относительно профилей буровой коронки, канавка без разрыва достаточной длины остается на буровой коронке как противостоящая поверхность для пружинящих стопорных колец накладного кольца, несмотря на наличие фасонных отверстий буровой коронки.

Изобретение описано более подробно ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.

На фиг.1 показана буровая коронка согласно изобретению и накладное кольцо в сечении.

На фиг.2 показано положение накладного кольца относительно буровой коронки.

На фиг.3 показан вид сбоку пилотного долота.

На фиг.4 показаны канавки байонетного крепления, выполненные на буровой коронке.

На фиг.1 показана буровая коронка 1, имеющая цилиндрический корпус. Передняя часть корпуса содержит фланцевую часть 14, образующую удлинение, фланцевая часть имеет длину h2 в аксиальном направлении, и к данной фланцевой части прикреплены твердосплавные выступы 13. Цилиндрическая часть, направленная назад от фланцевой части 14, содержит две канавки 12 на своей наружной поверхности, к данным канавкам прикреплено накладное кольцо 2 таким способом, что кольцевые выступы 13 внутренней поверхности накладного кольца располагаются в упомянутых канавках 12. Цилиндрическая часть буровой коронки 1 также имеет фасонные отверстия для скрепления с противостоящими фасонными деталями пилотного долота известным способом. Фасонные отверстия содержат поверхности, передающие ударные воздействия в аксиальном направлении, такие как поверхности 4 и 6, и поверхности 5, передающие вращение.

Поверхность 4 имеет подъем, в частности, поверхность, поднимающуюся с постоянным углом наклона. Данная цилиндрическая часть, расположенная сзади фланцевой части 14 буровой коронки 1, содержит, по существу, только противостоящие фасонные отверстия 12 для кольцевых выступов накладного кольца 2 и противостоящие фасонные отверстия 4-6; 5; 16; 17 под фиксирующие фасонные детали 7-9 пилотного долота 10.

Вышеупомянутые фасонные отверстия 4-6 размещаются на одном месте на цилиндрической части буровой коронки 1 с накладным кольцом 2. Накладное кольцо 2 имеет длину h1 в аксиальном направлении. Фасонные отверстия 4-6 требуют длины от цилиндрической части, по существу, одной величины с накладным кольцом 2. Буровая коронка 1 должна, таким образом, иметь короткую конструкцию в аксиальном направлении. Фасонные отверстия 4-6 проходят через цилиндрическую часть буровой коронки. Вследствие этого канавки 12 в буровой коронке не обязательно являются непрерывными канавками вокруг цилиндрической части.

На фиг.3 показано пилотное долото 10, которое имеет фиксирующие фасонные детали 7-9, соединяющиеся известным способом с противостоящими фасонными отверстиям буровой коронки 1. При этом возможно сокращение длины головки пилотного долота 10 с винтовой поперечиной, в сравнении с известными головками с винтовыми поперечинами, благодаря использованию буровой коронки и накладного кольца согласно изобретению.

На фиг.4 показано фасонное отверстие под байонетное крепление в буровой коронке. Имеется вертикальная канавка 18 на внутренней поверхности буровой коронки 1, и на конце ее имеется горизонтальная часть 17. Выступающая деталь, например четырехугольная, расположенная на стороне пилотного долота, перемещается при данном решении вначале к концу вертикальной канавки 18 известным способом и при реверсе пилотного долота перемещается вплотную к поверхности 5, расположенной на конце горизонтальной канавки 17, и функционирует как часть, передающая вращение пилотного долота на буровую коронку. Также данная деталь может передавать ударные воздействия на буровую коронку в своем фиксирующем положении, передавая ударные воздействия на поверхность 16 буровой коронки 1. В данном варианте глубины канавок 17 и 18 меньше толщины стенки буровой коронки 1.

Изобретение относится к бурильным компоновкам для выполнения скважины в грунте или горной породе. Технический результат заключается в уменьшении длины буровой коронки и увеличении скорости бурения. Бурильная компоновка содержит пилотное долото, бурящее среднюю часть скважины, и буровую коронку, бурящую скважину кольцевым забоем. При бурении буровая коронка установлена вокруг пилотного долота, и вращение и ударные усилия бурения направляются от пилотного долота на буровую коронку с помощью фасонных отверстий и деталей, установленных между долотами и передающих мощность, при этом буровая коронка выполнена с возможностью отведения, перемещаясь вокруг пилотного долота, и с возможностью установки на него. Накладное кольцо, выполненное с возможностью скрепления с буровой коронкой, установлено вокруг буровой коронки для соединения с трубой обсадной колонны, втягивающейся в бурящуюся скважину к буровой коронке с помощью накладного кольца. Буровая коронка содержит, по меньшей мере, две кольцевые канавки на наружной окружности, в данных кольцевых канавках установлены с возможностью вращения и перемещения в нужных пределах в аксиальном направлении бура части, участвующие в фиксации, такие как пружинящие стопорные кольца, и расположенные на внутренней поверхности накладного кольца, при этом накладное кольцо установлено вокруг периферии буровой коронки таким способом, что из частей, участвующих в возвратно-поступательном перемещении, фиксирующих накладное кольцо и буровую коронку, по меньшей мере, две расположены с разных сторон от линии, когда устройство собрано, причем данная линия проходит, по существу, через среднюю точку поверхности, передающей вращение буровой коронки. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Бурильная компоновка для выполнения скважины в грунте или горной породе, содержащая пилотное долото (10), бурящее среднюю часть скважины, и буровую коронку (1), бурящую скважину кольцевым забоем, в варианте ситуации бурения буровая коронка (1) установлена вокруг пилотного долота (10) и вращение и ударные усилия бурения направляются от пилотного долота (10) на буровую коронку (1) с помощью фасонных отверстий и деталей (4-6), (7-9), (15, 16), установленных между долотами и передающих мощность, при этом буровая коронка (1) выполнена с возможностью отведения, перемещаясь вокруг пилотного долота (10), и с возможностью установки на него, и дополнительно накладное кольцо (2), выполненное с возможностью скрепления с буровой коронкой (1), установлено вокруг буровой коронки (1) для соединения с трубой обсадной колонны, втягивающейся в бурящуюся скважину к буровой коронке (1) с помощью накладного кольца, отличающаяся тем, что буровая коронка (1) содержит, по меньшей мере, две кольцевые канавки (12) на наружной окружности, в данных кольцевых канавках установлены с возможностью вращения и перемещения в нужных пределах в аксиальном направлении бура части, участвующие в фиксации, такие как пружинящие стопорные кольца (13), и расположенные на внутренней поверхности накладного кольца (2), при этом накладное кольцо (2) установлено вокруг периферии буровой коронки (1) таким способом, что из частей (13), участвующих в возвратно-поступательном перемещении, фиксирующих накладное кольцо (2) и буровую коронку (1), по меньшей мере, две расположены с разных сторон от линии (L), когда устройство собрано, причем данная линия проходит, по существу, через среднюю точку поверхности (5), передающей вращение буровой коронки (1).

2. Бурильная компоновка по п. 1, отличающаяся тем, что задняя часть, часть периферии, фланцевой части (14) буровой коронки (1) содержит, по существу, только противостоящие фасонные отверстия (12) фиксирующих фасонных деталей (13) накладного кольца (2) и противостоящие фасонные отверстия (4-6), (5, 16, 17) фиксирующих деталей (7-9) пилотного долота (10).

3. Бурильная компоновка по п. 1, отличающаяся тем, что фасонные поверхности и детали (4-6), (7-9), (5, 16) долота (1), (10), время от времени передающие усилия и ударные воздействия, расположены, по существу, на том участке цилиндрической части буровой коронки (1), которая начинается от фланцевой части (14) и кончается на вспомогательной режущей кромке буровой коронки (1).

4. Бурильная компоновка по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность буровой коронки (1) выполнена ровной, без профилей, которые отходят от нее к пилотному долоту (10).

5. Бурильная компоновка по п. 1, отличающаяся тем, что части (4-6), противостоящие фиксирующим фасонным деталям (7-9), выполненным на пилотном долоте (10), расположенные на периферийной части буровой коронки (1), являются фасонными отверстиями, направленными через периферийную часть буровой коронки (1).

6. Бурильная компоновка по п. 1, отличающаяся тем, что фасонные отверстия (5, 16, 17), противостоящие фиксирующим фасонным деталям, выполненным на пилотном долоте (10), расположенные на периферийной части буровой коронки (1), являются поверхностями и канавками, выполненными на периферийной части буровой коронки (1), проходящими к ее внутренней поверхности, причем поверхности и канавки не проходят сквозь стенку периферийной части.

7. Бурильная компоновка по п. 1, отличающаяся тем, что поверхность, расположенная на периферийной части буровой коронки (1) и принимающая ударные воздействия от пилотного долота (10), является поверхностью с подъемом (4).