узел бурового долота

Формула изобретения

1. Узел долота для бурового устройства ударного действия и роторного бурения или только роторного бурения, содержащий направляющее долото (1), предназначенное для бурения центра ствола скважины и соединенное с направляющим долотом буровое кольцевое долото, предназначенное для бурения внешней окружности ствола скважины, расположенные между направляющим долотом (1) и кольцевым долотом (2) поверхности, передающие ударное действие и/или вращательное движение от направляющего долота на кольцевое долото, средство, вводящее защитную трубу (10) в ствол скважины во время бурения, отличающийся тем, что между направляющим долотом (1) и кольцевым долотом(2) размещено средство блокирования вращения и осевого перемещения, совместно выполненное в заднем крае затылочной части(5) кольцевого долота и расположенное на той части диаметра, которая больше диаметра (Ds) не имеющей пазов внутренней поверхности кольцевого долота и которая выполнена с возможностью плотного вмещения в ней фиксирующего выступа (7) затылочной части (5) направляющего долота (1), при этом затылочная часть имеет противопазовую часть (3, 4, 15) для выступа (7), выполненную в стенке затылочной части (5) и имеющую поверхности, одна часть (4) которых выполнена с возможностью передачи вращательного движущего усилия кольцевого долота (2), при этом их часть (3), примыкающая к части (4), создает усилие, выталкивающее кольцевое долото из ствола скважины.

2. Узел долота по п.1, отличающийся тем, что часть (14) направляющего долота (1) имеет изменение диаметра позади кольцевого долота (2) со стороны направления бурения, при этом передний край части (14) имеет выступ (7), выполненный для взаимодействия с поверхностями (3, 4) на затылочной части (5) кольцевого долота (2).

3. Узел долота по п.1, отличающийся тем, что затылочная часть (5) кольцевого долота (2) имеет формирующую угол смещения часть (6) и часть (3, 4), которая формирует закрывающий паз для соединения направляющего долота (1) с кольцевым долотом (2).

4. Узел долота по п.1, отличающийся тем, что задний край затылочной части (5) кольцевого долота (2) содержит, по меньшей мере, формирующую угол смещения часть (6) и выборочную одну часть или несколько частей (15), не формирующих угол смещения, и упомянутые части выполнены как одна и единая поверхность, воспринимающая ударное действие от направляющего долота (1).

5. Узел долота по п.1, отличающийся тем, что в затылочной части (5) кольцевого долота (1) выполнены несколько формирующих угол смещения частей (6) и несколько пазов (3), (4).

Приоритет:

пп.1-5, 23.12.2002 г.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к узлу долота для бурового устройства ударного действия и роторного бурения или только роторного бурения, содержащему направляющее долото, предназначенное для бурения центра ствола скважины, и соединенное с направляющим долотом кольцевое долото, предназначенное для бурения внешней окружности, расположенные между направляющим долотом и кольцевым долотом поверхности, передающие ударное действие и/или вращательное движение от направляющего долота на кольцевое долото, узел, вводящий защитную трубу в ствол скважины во время бурения.

Из уровня техники согласно, помимо прочих документов, из описания патента Великобритании 959955, известно буровое устройство, которое аналогично упоминаемому выше устройству имеет центральное долото и кольцевое долото, установленное на среднем долоте и зафиксированное в нем байонетным соединением. На внутренней поверхности кольцевого долота выполнены продольные пазы и поперечные пазы, оканчивающиеся в определенном местоположении. При монтировании кольцевого долота в среднем долоте кронштейны (опоры) среднего долота сначала вводят вдоль продольных пазов и затем поворотом того и другого долота вокруг себя кронштейны доходят до концов пересекающихся пазов. Продольные пазы при этом также служат проходом для промывочного средства.

Из более позднего патента Финляндии FI-96518 известна аналогичная байонетная фиксация того и другого долота, и в этом осуществлении также продольный паз байонетной фиксации действует в качестве промывочного канала.

Недостаток байонетной фиксации этого типа заключается в том, что внутреннюю поверхность пазов кольцевого долота необходимо обрабатывать в двух отдельных направлениях либо внутреннюю поверхность необходимо обработать таким образом, чтобы обязательно остались кронштейны, направленные к центру кольцевого долота. Выполнение внутренней поверхности кольцевого долота в виде прямой цилиндрической поверхности невозможно. Помимо этого, в связи с упоминаемым выше техническим решением возникали трудности в ходе бурения при введении среднего долота назад в ствол скважины с кольцевым долотом для фиксации. В этих случаях повторной установки почти невозможно определить, когда в байонетной фиксации произошло продольное перемещение и когда именно нужно повернуть среднее долото, чтобы произошла фиксация. Это трудно сделать в стволе скважины большой длины, и поэтому нередко бурение начинается, когда байонетная фиксация еще не завершена полностью.

Для устранения упоминаемых выше недостатков в отношении кольцевого долота и среднего долота разработана новая конструкция, отличающаяся тем, что в узле долота средство блокирования поворота и осевого перемещения между кольцевым долотом и направляющим долотом выполнено в затылочной части заднего края кольцевого долота, и упомянутое средство расположено в той части диаметра, которая превышает диаметр Ds внутренней поверхности, не имеющей пазов, причем на затылочной упомянутой части диаметра вставленный в направляющее долото фиксирующий выступ вмещается в затылочной части, имеющей форму противоположного зазора, форма которого соответствует упомянутому выступу и который выполнен в стенке затылочной части, причем форма упомянутого зазора имеет поверхности, одна часть которых выполнена с возможностью передачи усилия вращательного движения на кольцевое долото, и их другая примыкающая часть передает усилие для выведения кольцевого долота из ствола скважины.

Преимущество узла долота согласно настоящему изобретению заключается в том, что механическая обработка кольцевого долота или, соответственно, среднего долота, т.е. направляющего долота, легко выполнима, т.к. согласно изобретению, например, внутренней поверхностью кольцевого долота является цилиндрическая поверхность без пазов и кронштейнов. На внешней поверхности направляющего долота должны быть выполнены пазы и фасонные формы, но на внешней поверхности этого компонента их выполнить легко. В затылочной части кольцевого долота должны быть выполнены фасонные формы, но для их характера это выполнение механической обработки представляет собой самые обычные формы механической обработки. Направляющее долото можно удалить из ствола скважины во время бурения и установить его вновь. Осуществление настоящего изобретения гарантирует, что это долото будет направлено в свое место по отношению к кольцевому долоту простым поворотом в правильном направлении. При этом вталкивание направляющего долота в осевом направлении к кольцевому долоту и в нее вводит упомянутые компоненты во взаимную фиксацию, когда противоположные передающие ударное действие поверхности выполнены наклонными. При помощи направляющего долота из ствола скважины можно удалить кольцевое долото и защитную трубу путем, например, одновременного поворота направляющего долота в фиксирующем направлении.

Ниже приводится описание изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.

Фиг.1 - вид сбоку переднего конца бурового устройства.

Фиг.2 - конец бурового устройства и сечение защитной трубы и бурового башмака.

Фиг.3 - буровое устройство с не закрепленным кольцевым долотом и направляющим долотом.

Фиг.4 - другой вариант фиксации.

Фиг.5 - вид по диагонали кольцевого долота.

Фиг.1 показывает буровое устройство, содержащее направляющее долото, т.е. среднее долото 1 и кольцевое долото 2, и расположенный далее буровой башмак 9 и защитную трубу 10.

Фиг.2 показывает более подробное изображение конструкции. В затылочной части 5 механической обработкой на внутренней поверхности цилиндрического кольцевого долота выполнены фасонные формы, такие как формирующая смещающую поверхность форма 6 и зазор 3, 4. Направляющее долото 1, частично внутри кольцевого долота 2, имеет изменение диаметра позади затылочной части 5 кольцевого долота 2, т.е. части 14, за счет чего увеличен наружный диаметр. В переднем крае этой части 14 обеспечена противоположная форма 7, соответствующая формам затылочной части 5 кольцевого долота 2. Фиг.2 также показывает, в сечении, вид с частично удаленной защитной трубой 10, где показаны буровой башмак 9, защитная труба 10, среднее долото 11, сварное соединение 16 и ударный заплечик 12 бурового долота 1.

Канал 13 выполнен с возможностью пропускания через него обломков бурения с помощью промывочного средства спереди долота. Канал представляет собой продольный паз на поверхности направляющего долота 1. Внутренняя поверхность кольцевого долота 2 не имеет ни паза, ни фасонной формы, сообщающихся с каналом 13 промывки.

Фиг.2 отдельно показывает кольцевое долото 2, имеющее внутренний диаметр Ds. Внутренняя поверхность представляет собой гладкую обработанную резанием цилиндрическую поверхность. В затылочной части 5 кольцевого долота 2 между долотами 1 и 2 обеспечены три средства, выполняющие фиксацию. Этими средствами являются: формирующая смещающую поверхность часть 6 и, наиболее предпочтительно, выполненная в виде зазора часть с противоположной поверхностью 4 по меньшей мере для поворотного усилия и с противоположной поверхностью для тягового усилия, т.е. для вытягивания кольцевого долота назад из ствола скважины. Формирующая смещающую поверхность часть 6 также предназначена для передачи ударного действия или усилия в направлении бурения. Буровое долото 1 передает вращающее усилие кольцевому долоту 2. Согласно одному из осуществлений ударное действие проводится долоту 1, при этом ударное действие передается кольцевому долоту 2 по поверхности 6. Передающая ударное действие форма может быть по существу формой поверхности смещения, т.е. наклонной. Вталкивание направляющего долота 1 в кольцевое долото 2 принудительно вводит оба долота во взаимное блокирующее состояние. При этом продолжение поверхности 6, формирующей смещающую поверхность, может иметь и другую форму помимо формирующей смещающую поверхность части 15. Поверхность 6, формирующая смещающую поверхность, передает ударное действие, и передача ударного действия кольцевому долоту 2 обусловливает вращательное движение именно в направлении направо, т.е. удерживает оба долота во взаимной блокировке.

Соответственно, направляющее долото 1 имеет формирующую смещающую поверхность часть 8 и выступ 7, входящий в зазор 3, 4 просто за счет поворота направляющего долота. В положении горизонтального бурения, обеспечиваемом переустановкой направляющего долота 1, направляющее долото нужно ненамного втолкнуть с помощью буровой штанги. В положении вертикального бурения направляющее долото 1 и буровые штанги своим весом содействуют взаимной блокировке направляющего долота 1 с кольцевым долотом 2. Несмотря на то, что кольцевое долото 2 может при этом ненамного повернуться при повторной установке направляющего долота 1 в стволе скважины, тем не менее эта повторная установка, равно как и раскрепление, действует безотказно.

В известных осуществлениях байонетной фиксации одновременный с вращением поворот кольцевого долота может помешать фиксации и, соответственно, успешному раскреплению.

От направляющего долота 1 все ударное действие к кольцевому долоту 2 проводится к заднему концу затылочной части кольцевого долота 2, в результате чего можно использовать долотообразную заднюю поверхность.

Зазоры 3, 4, 15 могут быть круглыми или криволинейными, и при этом выступ также будет круглым или иметь аналогичную форму. Зазоры 3, 4, 15 могут быть угловыми, включая прямые части, и соответственно выступ тоже будет угловым. Фиг.4 показывает форму зазора и выполнение выступа, причем осевой люфт выступа 7 можно выполнить очень небольшим. В этом случае также весь задний край кольцевого долота 2 является наклонным, т.е. образует смещающую поверхность. Местонахождение промывочного канала 13 полностью независимое от закрывающих элементов 3, 4, 7, поскольку в целом закрывающие элементы расположены от геометрической оси устройства далее, чем промывочный паз 13.

Фиг.5 является диагональным видом кольцевого долота 2: показана гладкая цилиндрическая поверхность, действующая в качестве внутренней поверхности, и формы зазоров, выполненные в затылочной части 5, имеют передающие ударное действие поверхности 3, 4, 15 и 16.