EP0512330A1 - Drill bit - Google Patents

Drill bit Download PDF

Info

Publication number
EP0512330A1
EP0512330A1 EP92106952A EP92106952A EP0512330A1 EP 0512330 A1 EP0512330 A1 EP 0512330A1 EP 92106952 A EP92106952 A EP 92106952A EP 92106952 A EP92106952 A EP 92106952A EP 0512330 A1 EP0512330 A1 EP 0512330A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drill bit
swirl chamber
assembly
waves
bit according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP92106952A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0512330B1 (en
Inventor
Wsewolod Sergejewitsch Awdujewski
Rifner Wassilowitsch Ganijew
Robert Schakurowitsch Mufasalow
Jurij Petrowitsch Sacharow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wave Tec GmbH
Original Assignee
Wave Tec GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wave Tec GmbH filed Critical Wave Tec GmbH
Publication of EP0512330A1 publication Critical patent/EP0512330A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0512330B1 publication Critical patent/EP0512330B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/08Roller bits
    • E21B10/18Roller bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/18Drilling by liquid or gas jets, with or without entrained pellets
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/24Drilling using vibrating or oscillating means, e.g. out-of-balance masses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

The drill bit according to the invention contains a body (1) to which rock-destroying members - rollers (2) - are fastened. A unit for generating hydrodynamic waves is arranged in the body (1). The unit is designed in the form of a swirl chamber (3) with tangentially arranged inlet passages (4) and with a conically tapering outlet passage (5), the end face of which is rounded off radially. …<IMAGE>…

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein gesteinszerstörendes Bohrwerzeug und betrifft insbesondere einen Bohrmeißel.The present invention relates to a rock-destroying drilling tool and in particular relates to a drill bit.

Zugrundeliegender Stand der TechnikUnderlying state of the art

Es ist ein Bohrmeißel bekannt, der einen Hohlkörper mit daran befestigten gesteinszerstörenden Organen - Rollen - enthält. Im Körper ist ein auswechselbarer Zylinder angeordnet, der bezüglich des ersteren durch Stifte fixiert ist. An den Körper ist durch eine Gewindeverbindung ein Meißelübergangstück angeschlossen, innerhalb dessen axial zum Körper eine Schieberbüchse einer Baugruppe zur Erzeugung hydrodynamischer Wellen mit Seitenkanälen und einem Zentralkanal untergebracht ist, in denen verschleißfeste Aufsätze montiert sind. Das Meißelübergangsstück weist einen inneren Ringansatz auf, der als Stütze für eine die Büchse umfassende und mit dem Bördelrand der Büchse zusammenwirkende Feder dient.A drill bit is known which contains a hollow body with attached stones-destroying organs - rollers. A replaceable cylinder is arranged in the body and is fixed with respect to the former by pins. A chisel transition piece is connected to the body by means of a threaded connection, within which a slide sleeve of an assembly for generating hydrodynamic shafts with side channels and a central channel, in which wear-resistant attachments are mounted, is accommodated axially to the body. The chisel transition piece has an inner ring shoulder, which serves as a support for a spring which surrounds the bush and cooperates with the flanged edge of the bush.

Nach dem Einfahren des Bohrmeißels in ein Bohrloch wird zuerst durch den Zentralkanal der Schieberbüchse gespült. Hierbei wirkt auf den Bördelrand der Büchse eine Kraft ein, die durch ein Druckgefälle am Aufsatz bedingt ist, der im Zentralkanal angeordnet ist. Unter der Wirkung dieser Kraft wird die Feder zusammengedrückt, bis die Seitenkanäle unter die Stirnfläche des Zylinders zu liegen gekommen sind. Hierbei öffnen sich die Seitenkanäle, und der Flüssigkeitsdruck in der Büchse fällt um so viel ab, daß die Feder die Büchse nach oben zurückbringt, bis diese Kanäle überdeckt worden sind, und der Zyklus wiederholt sich. Bei der Abwärtsbewegung der Büchse wird die im Raum zwischen dieser und dem Meißelübergangsstück befindliche Spülflüssigkeit durch Überlauföffnungen nach oben ausgestoßen.After the drill bit has been inserted into a borehole, the valve sleeve is first flushed through the central channel. In this case, a force acts on the flanged edge of the sleeve, which is caused by a pressure drop on the attachment, which is arranged in the central channel. Under the action of this force, the spring is compressed until the side channels come to rest under the end face of the cylinder. Here the side channels open and the fluid pressure in the sleeve drops so much that the spring brings the sleeve back up until these channels have been covered and the cycle repeats. During the downward movement of the sleeve, the flushing liquid located in the space between it and the bit transition piece is expelled upward through overflow openings.

Die Frequenz der Pendelbewegungen der Büchse kann durch die Pumpenleistung und die Querschnittsfläche von Hydromonitoraufsätzen geregelt werden.The frequency of the pendulum movements of the sleeve can be regulated by the pump power and the cross-sectional area of the hydromonitor attachments.

Der bekannte Bohrmeißel genügt den heutigen Forderungen an die Bohrtechnologie nicht und sichert keine effektive Bohrlochsabteufung aus folgenden Gründen:

  • die erzeugten hydrodynamischen Pulsationen der Bohrflüssigkeit tragen zur Gesteinszerstörung wegen deren niedriger Frequenz und geringer Amplitude nicht bei und sichern keine Vergrößerung von Bohrkennziffern - der mechanischen Geschwindigkeit und der Meißelstandlänge;
  • die Kompliziertheit der Konstruktion vom Standpunkt der Herstellung und Montage erhöht die Herstellungskosten;
  • das Vorhandensein beweglicher Baugruppen und Elemente in der Konstruktion gewährleistet keine erforderliche Betriebsdauer und -sicherheit, insbesondere in einem abrasiven Medium der Bohrflüssigkeit.
The well-known drill bit does not meet today's demands on drilling technology and does not ensure effective borehole drilling for the following reasons:
  • the generated hydrodynamic pulsations of the drilling fluid do not contribute to the destruction of the rock due to its low frequency and low amplitude and do not ensure an increase in drilling characteristics - the mechanical speed and the length of the bit;
  • the complexity of the design from the standpoint of manufacture and assembly increases the manufacturing cost;
  • the presence of movable assemblies and elements in the construction does not guarantee the required operating time and safety, especially in an abrasive medium of the drilling fluid.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bohrmeißel mit einer derartigen konstruktiven Ausführung der Baugruppe zur Erzeugung hydrodynamischer Wellen zu schaffen, die durch Erzeugung einer turbulenten Strömung der Bohrflüssigkeit die Ausnutzung der hohen Energie einer gerichteten Wirkung der durch den Flüssigkeitsstrom erzeugten hydrodynamischen Wellen mit einem breiten Frequenzspektrum in der bohrlochnahen Zone und die Erzeugung eines Unterdrucks in dieser ermöglicht.The invention has for its object to provide a drill bit with such a structural design of the assembly for generating hydrodynamic waves, which by generating a turbulent flow of the drilling fluid, the exploitation of the high energy of a directed effect of the hydrodynamic waves generated by the liquid flow with a wide frequency spectrum in the zone near the borehole and the generation of a vacuum in this.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem Bohrmeißel, der einen Körper mit daran befestigten gesteinszerstörenden Organen und mit einer in diesem angeordneten Baugruppe zur Erzeugung hydrodynamischer Wellen enthält, gemäß der Erfindung die Baugruppe zur Erzeugung hydrodynamischer Wellen in Form einer Wirbelkammer mit tangential angeordneten Eintrittskanälen und einem sich kegelig verjüngenden Austrittskanal mit einer abgerundeten Stirnfläche ausgeführt ist.The object is achieved in that in the drill bit, which contains a body with attached rock-destroying organs and with an assembly arranged in it for generating hydrodynamic waves, according to the invention the assembly for generating hydrodynamic waves in the form of a swirl chamber with tangentially arranged inlet channels and a conically tapered outlet channel with a rounded end face.

Dies ist durch die Notwendigkeit bedingt, hydroakustische Wellen zur Aktivierung des Vorganges der Gesteinszerstörung zu erzeugen. Die Wirbelkammern stellen starke hydrodynamische Wellenstrahler mit einem breiten Frequenzspektrum dar. Darüber hinaus erzeugen die Wirbelkammern in der bohrlochnahen Zone einen Unterdruck, was den Vorgang der Zerstörung und einer Sohlenreinigung vom Schlamm fördert. Die Einengung des Austrittskanals der Wirbelkammer ist darauf zurückzuführen, daß bei einer Verringerung des Kanaldurchmessers die Rotationsfrequenz der Flüssigkeit proportional zum Verhältnis der Durchmesser der Wirbelkammer und des Austrittsstutzens ab- und dementsprechend die Frequenz der Wellenstrahlung zunimmt.This is due to the need to generate hydroacoustic waves to activate the process of rock destruction. The vortex chambers are strong hydrodynamic wave emitters with a wide frequency spectrum. In addition, the vortex chambers in the zone near the borehole create a vacuum, which promotes the process of destruction and sole cleaning of the mud. The narrowing of the outlet channel of the swirl chamber is due to the fact that when the Channel diameter the frequency of rotation of the liquid proportional to the ratio of the diameter of the swirl chamber and the outlet nozzle and accordingly the frequency of the wave radiation increases.

Die Ausführung der Stirnfläche des Austrittskanals mit einer radialen Abrundung ist durch die Notwendigkeit bedingt, hydraulische Verluste bei der Lenkung der Bohrflüssigkeit in den Ringraum geringer zu halten, und verbessert auch die Güte des Vakuums in der bohrlochnahen Zone. Es ist zweckmäßig, den Hohlraum der Wirbelkammer kugelförmig auszuführen.The design of the end face of the outlet channel with a radial rounding is due to the need to keep hydraulic losses when directing the drilling fluid into the annulus, and also improves the quality of the vacuum in the zone near the borehole. It is expedient to make the cavity of the swirl chamber spherical.

Die Wahl der Form der Wirbelkammer in Kugelgestalt ist auf eine hohe Amplitude der durch im Selbstschwingungsbetrieb mit einer periodischen hydraulischen Selbstsperrung des Austrittskanals arbeitende Kugelstrahler erzeugten Wellen zurückzuführen.The choice of the shape of the swirl chamber in the shape of a sphere is due to a high amplitude of the waves generated by spherical emitters working in self-oscillation mode with a periodic hydraulic self-locking of the outlet channel.

Es ist bevorzugt, daß die Wirbelkammer mit einem in deren oberen Teil in Richtung ihrer Längsachse angeordneten kegeligen Wellenreflektor versehen ist, wobei der Neigungswinkel der Erzeugenden der Kegelfläche des Reflektors unterhalb des kritischen Wertes des Gleitwinkels einer auf die Kegelfläche einfallenden Welle liegt.It is preferred that the swirl chamber is provided with a conical wave reflector arranged in the upper part thereof in the direction of its longitudinal axis, the angle of inclination of the generatrix of the conical surface of the reflector being below the critical value of the sliding angle of a wave incident on the conical surface.

Die Ausstattung der Wirbelkammer mit dem kegeligen Wellenrefektor gestattet es, einen hydroakustischen und Kavitationsverschleiß des Zentralteiles des Kammerkopfes zu verhindern und die Betriebsdauer des Bohrmeißels zu erhöhen.Equipping the swirl chamber with the tapered shaft reflector allows hydroacoustic and cavitation wear on the central part of the chamber head to be prevented and the service life of the drill bit to be increased.

Die Wahl des Neigungswinkels XX der Erzeugenden der Kegelfläche des Wellenreflektors nicht oberhalb des kritischen Wertes 0'des Gleitwinkels der akustischen Einfallswelle ist dadurch bedingt, daß die Grenzfläche der zwei Medien (Spülflüssigkeit und Metall) mit unterschiedlichen Dichten und Kompressibilitäten eine Reflexions-, Absorptions- und brechende Fläche darstellt. Ist der Gleitwinkel 0 der Einfallswelle nicht größer als der kritische Gleitwinkel 0', ist also 0 < 0', findet eine Totalreflexion statt. Derartige Welle überträgt keine Energie aus dem ersten Medium (Spülflüssigkeit) in das zweite Medium (Metall), weshalb die Gesamtenergie der Einfallswelle zum ersten Medium rückgestrahlt wird. Als Gleitwinkel wird ein Winkel zwischen der Wellenausbreitungsrichtung und der Grenzfläche bezeichnet. Der Kosinus des kritischen Gleitwinkels 0' ist gleich dem Brechnungskoeffizienten des zweiten Mediums in Bezug auf das erste (Snelliussches Gesetz) d. h.

cos 0' = n = c/c₁,

Figure imgb0001


worin

c
die Schallgeschwindigkeit in der Spülflüssigkeit;
c₁
die Schallgeschwindigkeit im Metall;
n
der Brechungskoeffizient
sind.The choice of the angle of inclination XX of the generatrix of the conical surface of the wave reflector not above the critical value 0'd of the slip angle of the acoustic incident wave is due to the fact that the interface of the two media (rinsing liquid and metal) with different densities and compressibilities has a reflection, absorption and represents refractive surface. If the glide angle 0 of the incident wave is not greater than the critical glide angle 0 ', that is 0 <0', total reflection takes place. Such a wave does not transmit energy from the first medium (rinsing liquid) to the second medium (metal), which is why the total energy of the incident wave is reflected back to the first medium. An angle between the Direction of wave propagation and the interface. The cosine of the critical slip angle 0 'is equal to the refractive index of the second medium with respect to the first (Snellius's law) ie

cos 0 '= n = c / c₁,
Figure imgb0001


wherein
c
the speed of sound in the rinsing liquid;
c₁
the speed of sound in the metal;
n
the refractive index
are.

Es ist vorteilhaft, die Baugruppe zur Erzeugung hydrodynamischer Wellen mit einer Resonanzkammer zu versehen, deren Hohlraum mit dem Hohlraum der Wirbelkammer verbunden und in der ein Kolben mit einer Stange, mit der Möglichkeit einer Verschiebung in Längsrichtung, untergebracht ist.It is advantageous to provide the assembly for generating hydrodynamic waves with a resonance chamber, the cavity of which is connected to the cavity of the swirl chamber and in which a piston with a rod, with the possibility of displacement in the longitudinal direction, is accommodated.

Dies ist durch die Notwendigkeit bedingt, die erzeugten Wellen auf eine Resonanzfrequenz bei verschiedenen Durchflußmengen und Dichten der Bohrflüssigkeit abzustimmen. Die Abstimmung auf die Resonanzfrequenz erfolgt durch Verschiebung des Kolbens mittels einer Schneckenstange und durch Änderung des Volumens der Resonanzkammer unter dem Kolben.This is due to the need to tune the waves generated to a resonant frequency at different flow rates and densities of the drilling fluid. The tuning to the resonance frequency takes place by moving the piston by means of a worm rod and by changing the volume of the resonance chamber under the piston.

Der erfindungsgemäß ausgeführte Bohrmeißel sichert eine hohe Effektivität der Bohrlochsabteufung. Außerdem ermöglicht er eine Wellenkolmatation der Bohrlochwand beim Durchfahren geologisch komplizierter Horizonte (in Nachfall-, Schluckzonen, bei Wasser-, Erdöl-, Erdgasaustritten). Die Anwendung des angemeldeten Bohrmeißels gestattet es auch, die mechanische Bohrgeschwindigkeit und die Meißelstandlänge wesentlich zu steigern.The drill bit designed according to the invention ensures a high effectiveness of the borehole sinking. In addition, it enables shaft colmatation of the borehole wall when passing through geologically complex horizons (in fall-up, swallowing zones, in the event of water, oil, or gas leaks). The application of the registered drill bit also allows the mechanical drilling speed and the length of the bit to be increased significantly.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung soll nachstehend an einem konkreten Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

  • Fig. 1 die Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Bohrmeißels;
  • Fig. 2 einen erfindungsgemäßen kegeligen Wellenreflektor;
  • Fig. 3 die Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Bohrmeißels, mit einer in dessen Körper ausgeführten Wirbelkammer;
  • Fig 4 einen IV-IV-Schnitt nach Fig. 2;
  • Fig. 5 die Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Bohrmeißels mit einer Wirbelkammer;
  • Fig. 6 die Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Bohrmeißels mit einer Resonanzkammer;
  • Fig. 7 eine Skizze zur Veranschaulichung der Arbeit des erfindungsgemäßen Bohrmeißels in einem Bohrloch.
The present invention is to be explained in more detail below using a specific exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings. It shows:
  • 1 shows the overall view of a drill bit according to the invention;
  • 2 shows a conical wave reflector according to the invention;
  • 3 shows the overall view of the drill bit according to the invention, with a swirl chamber executed in its body;
  • 4 shows an IV-IV section according to FIG. 2;
  • 5 shows the overall view of the drill bit according to the invention with a swirl chamber;
  • 6 shows the overall view of the drill bit according to the invention with a resonance chamber;
  • Fig. 7 is a sketch to illustrate the work of the drill bit according to the invention in a borehole.

Beste Ausführungsform der ErfindungBest embodiment of the invention

Der erfindungsgemäße Bohrmeißel enthält einen Körper 1 (Fig. 1) mit daran befestigten gesteinszerstörenden Organen - Rollen 2. Im Körper 1 ist eine Baugruppe zur Erzeugung hydrodynamischer Wellen angeordnet, die eine Wirbelkammer 3 mit tangential verlaufenden Eintrittskanälen 4 darstellt. Die Wirbelkammer 3 hat einen sehr kegelig verjüngenden Austrittskanal 5. Die Stirnfläche 6 dieses Kanals 5 ist radial abgerundet ausgeführt. Die Wirbelkammer 3 ist mit einem kegeligen Wellenreflektor 7 (Fig. 1, 2) versehen. Der kegelige Reflektor 7 dient zur Verhinderung eines Verschleißes des Kopfes der Wirbelkammer 3 unter der Einwirkung von hydroakustischen und Hydrostoß- Hochfrequenz- und Ultraschallwellen und tritt als hydroakustischer Wellenkonzentrator auf.The drill bit according to the invention contains a body 1 (FIG. 1) with attached rock-destroying organs - rollers 2. In the body 1 there is an assembly for generating hydrodynamic waves, which represents a swirl chamber 3 with tangential inlet channels 4. The vortex chamber 3 has a very conically tapering outlet channel 5. The end face 6 of this channel 5 is radially rounded. The swirl chamber 3 is provided with a conical wave reflector 7 (Fig. 1, 2). The conical reflector 7 serves to prevent wear of the head of the swirl chamber 3 under the action of hydroacoustic and hydro shock, high-frequency and ultrasonic waves and occurs as a hydroacoustic wave concentrator.

Als Körper der Wirbelkammer 3 (Fig. 3, 4) kann auch der Körper 1 des Bohrmeißels 1 dienen.The body 1 of the drill bit 1 can also serve as the body of the swirl chamber 3 (FIGS. 3, 4).

Um die Amplitude der erzeugten Wellen und die Effektivität des Gesteinszerstörung zu erhöhen, kann die Wirbelkammer 3 (fig. 5) in Kugelform mit tangentialen Eintrittskanälen 4 und einem zentralen Austrittskanal 5 ausgeführt werden.In order to increase the amplitude of the waves generated and the effectiveness of the rock destruction, the swirl chamber 3 (FIG. 5) can be designed in a spherical shape with tangential inlet channels 4 and a central outlet channel 5.

Zur Erhöhung der Bohrleistung kann die Wirbelkammer 3 (Fig. 6) mit einer Resonanzkammer 8 ausgestattet werden, in deren Innerem ein Kolben 9 mit einer Stange 10 untergebracht ist. Durch Ein- und Ausschrauben der Stange 1 wird das Volumen der Kammer 8 unter dem Kolben 9 geändert.To increase the drilling capacity, the swirl chamber 3 (FIG. 6) can be equipped with a resonance chamber 8, in the interior of which a piston 9 with a rod 10 is accommodated. By screwing the rod 1 in and out, the volume of the chamber 8 under the piston 9 is changed.

Der Bohrmeißel arbeitet wie folgt. Die Bohrflüssigkeit wird durch einen Bohrstrang 11 (Fig. 7) in die tangential gerichteten Eintrittskanäle 4 geleitet. Ferner strömt die Bohrflüssigkeit durch die tangentialen Kanäle 4 in die Wirbelkammer 3 ein. In der Wirbelkammer 3 wird die Bohrflüssigkeit in Rotation versetzt und durch den Austrittskanal 5 in den Ringraum gerichtet.The drill bit works as follows. The drilling fluid is passed through a drill string 11 (FIG. 7) into the tangentially directed inlet channels 4. Furthermore, the drilling fluid flows through the tangential channels 4 into the swirl chamber 3. In the swirl chamber 3, the drilling fluid is set in rotation and directed through the outlet channel 5 into the annular space.

Infolge der Einengung des Austrittskanals 5 nimmt an dessen Ausgang die Intensität der Rotation der Bohrflüssigkeit sprunghaft zu. Durch die kinetische Energie der turbulenten Strömung wird die Bohrflüssigkeit in radial devergierenden Richtungen in den Ringraum gelenkt. Hierbei wird in der Wirbelkammer 3 und in der Zentralzone der Sohle ein Unterdruck erzeugt. Infolge eines periodischen Durchbruches der Bohrflüssigkeit aus der bohrlochnahen Zone in die Wirbelkammer 3 werden in der bohrlochnahen Zone leistungsstarke hydrodynamische Druckimpulse von der Selbstschwingungsart erzeugt. Die Amplitude und die Frequenz der erzeugten Wellen hängen von den geometrischen Parametern der Wirbelkammer 3, dem Druckgefälle in der Einrichtung, der Dichte und der Menge der durchzupumpenden Flüssigkeit ab.As a result of the narrowing of the outlet channel 5, the intensity of the rotation of the drilling fluid increases suddenly at its outlet. The kinetic energy of the turbulent flow directs the drilling fluid into the annulus in radially declining directions. A negative pressure is generated in the swirl chamber 3 and in the central zone of the sole. As a result of a periodic breakthrough of the drilling fluid from the zone near the borehole into the swirl chamber 3, powerful hydrodynamic pressure pulses of the self-oscillation type are generated in the zone near the borehole. The amplitude and frequency of the waves generated depend on the geometric parameters of the swirl chamber 3, the pressure drop in the device, the density and the amount of liquid to be pumped through.

Die durch die Baugruppe erzeugten hydroakustischen Wellen breiten sich hauptsächlich in zwei Richtungen aus: nach innen der Wirbelkammer 3 und auf Bohrlochsohle. Die nach innen gerichteten hydroakustischen Wellen werden durch den kegeligen Wellenreflektor 7 aufgenommen, von dessen Kegelfläche total reflektiert und zerstreut, ohne eine zerstörende Wirkung auf den Kopf der Wirbelkammer 3 ausgeübt zu haben. Dadurch werden die Betriebssicherheit und -dauer des Meißels erhöht, während die auf die Bohrlochsohle gerichteten hydroakustischen Wellen der Zentralteil der Bohrlochsohle intensiv zerstören und in manch einem Gestein einer zahnförmigen mechanischen Gesteinszerstörung überlegen sind.The hydroacoustic waves generated by the assembly mainly spread in two directions: towards the inside of the swirl chamber 3 and onto the bottom of the borehole. The inwardly directed hydroacoustic waves are picked up by the conical wave reflector 7, from the conical surface of which is totally reflected and scattered, without having a destructive effect on the head of the swirl chamber 3. This increases the operational safety and duration of the chisel, while the hydroacoustic waves directed at the bottom of the borehole intensively destroy the central part of the bottom of the borehole and are superior to tooth-shaped mechanical stone destruction in some rocks.

Die Anwendung des angemeldeten Bohrmeißels gestattet es, die mechanische Bohrgeschwindigkeit und die Meißelstandlänge gegenüber den Prototypen und den besten einsetzbaren Meißeln wesentlich zu erhöhen.The application of the registered drill bit allows the mechanical drilling speed and the length of the bit to be significantly increased compared to the prototypes and the best applicable bits.

Die Effektivität wird durch Erzeugung einer hohen Wellenenergie gerichteter Wirkung in der bohrlochnahen Zone erzielt. Darüber hinaus sorgt der vorliegende Meißel für eine Wellenkolmatation der Bohrlochwand beim Durchfahren geologisch komplizierter Horizonte (in Nachfall-, Schluckzonen, bei Wasser-, Erdöl-, Erdgasaustritten).The effectiveness is achieved by generating a high wave energy directed effect in the zone near the borehole. In addition, the present chisel ensures wave colmatation of the borehole wall when passing through geologically complex horizons (in fall-up, swallowing zones, in the event of water, oil, natural gas leaks).

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Die Erfindung kann bei der Bohrlochabteufung unter Benutzung von gesteinszerstörenden Organen des Rollentyps eingesetzt werden.The invention can be used in well drilling using rock-destroying roll-type organs.

Claims (4)

Bohrmeißel, der einen Körper (1) mit daran befestigten gesteinszerstörenden Organen und mit einer in diesem angeordneten Baugruppe zur Erzeugung hydrodynamischer Wellen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe zur Erzeugung hydrodynamischer Wellen in Form einer Wirbelkammer (3) mit tangential angeordneten Eintrittskanälen (4) und einem sich kegelig verjüngenden Austrittskanal (5) mit eienr abgerundeten Stirnfläche ausgeführt ist.Drill bit which contains a body (1) with attached rock-destroying organs and with an assembly arranged therein for generating hydrodynamic waves, characterized in that the assembly for generating hydrodynamic waves in the form of a swirl chamber (3) with tangentially arranged inlet channels (4) and a conically tapering outlet channel (5) with a rounded end surface. Bohrmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum der Wirbelkammer (3) kugelförmig ausgeführt ist.Drill bit according to claim 1, characterized in that the cavity of the swirl chamber (3) is spherical. Bohrmeißel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (3) mit einem in deren oberem Teil in Richtung ihrer Längsachse angeordneten kegeligen Wellenrefektor (7) versehen ist, wobei der Neigungswinkel (φ) der Erzeugenden der Kegelfläche des Reflektors (7) unterhalb des kritischen Wertes (0') des Gleitwinkels (0) einer auf die Kegelfläche einfallenden Welle liegt.Drill bit according to claims 1 and 2, characterized in that the swirl chamber (3) is provided with a conical wave reflector (7) arranged in its upper part in the direction of its longitudinal axis, the angle of inclination (φ) of the generatrix of the conical surface of the reflector (7 ) is below the critical value (0 ') of the sliding angle (0) of a shaft incident on the conical surface. Bohrmeißel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe zur Erzeugung hydrodynamischer Wellen mit einer Resonanzkammer (8) versehen ist, deren Hohlraum mit dem Hohlraum der Wirbelkammer (3) verbunden und in der ein Kolben (9) mit einer Stange (10) mit der Möglichkeit einer Verschiebung in Längsrichtung untergebracht ist.Drill bit according to claims 1 and 2, characterized in that the assembly for generating hydrodynamic waves is provided with a resonance chamber (8), the cavity of which is connected to the cavity of the swirl chamber (3) and in which a piston (9) is connected to a rod ( 10) is housed with the possibility of displacement in the longitudinal direction.
EP92106952A 1991-05-06 1992-04-23 Drill bit Expired - Lifetime EP0512330B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4928471 1991-05-06
SU4928471 1991-05-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0512330A1 true EP0512330A1 (en) 1992-11-11
EP0512330B1 EP0512330B1 (en) 1996-09-18

Family

ID=21570314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP92106952A Expired - Lifetime EP0512330B1 (en) 1991-05-06 1992-04-23 Drill bit

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5303784A (en)
EP (1) EP0512330B1 (en)
JP (1) JP2610749B2 (en)
CA (1) CA2068005C (en)
DE (1) DE59207153D1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL9302146A (en) * 1993-05-05 1995-07-03 Kt Bjuro Tekhn Sredstv Burenia Drill chuck equipped with swirl nozzles and swirl nozzle for use in the drill chuck.
RU2555852C1 (en) * 2014-06-11 2015-07-10 Виталий Анатольевич Ясашин Roller bit

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6338390B1 (en) * 1999-01-12 2002-01-15 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for drilling a subterranean formation employing drill bit oscillation
US20020148606A1 (en) * 2001-03-01 2002-10-17 Shunfeng Zheng Method and apparatus to vibrate a downhole component by use of acoustic resonance
US7980332B1 (en) 2010-10-25 2011-07-19 Hall David R Downhole centrifugal drilling fluid separator

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4687066A (en) * 1986-01-15 1987-08-18 Varel Manufacturing Company Rock bit circulation nozzle
GB2224054A (en) * 1988-09-29 1990-04-25 Shell Int Research Drill bit equipped with vortex nozzles and vortex nozzle for use in the bit

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3105560A (en) * 1960-01-04 1963-10-01 Maria N Zublin Weight controlled vibratory drilling device
US3416487A (en) * 1966-03-22 1968-12-17 Green Eng Co Method and apparatus for generating and applying sonic energy
US3441094A (en) * 1966-08-05 1969-04-29 Hughes Tool Co Drilling methods and apparatus employing out-of-phase pressure variations in a drilling fluid
US3415330A (en) * 1967-02-10 1968-12-10 Gen Dynamics Corp Hydroacoustic apparatus
US3532174A (en) * 1969-05-15 1970-10-06 Nick D Diamantides Vibratory drill apparatus
US3610347A (en) * 1969-06-02 1971-10-05 Nick D Diamantides Vibratory drill apparatus
US4512420A (en) * 1980-07-17 1985-04-23 Gill Industries, Inc. Downhole vortex generator
US4475603A (en) * 1982-09-27 1984-10-09 Petroleum Instrumentation & Technological Services Separator sub

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4687066A (en) * 1986-01-15 1987-08-18 Varel Manufacturing Company Rock bit circulation nozzle
GB2224054A (en) * 1988-09-29 1990-04-25 Shell Int Research Drill bit equipped with vortex nozzles and vortex nozzle for use in the bit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL9302146A (en) * 1993-05-05 1995-07-03 Kt Bjuro Tekhn Sredstv Burenia Drill chuck equipped with swirl nozzles and swirl nozzle for use in the drill chuck.
RU2555852C1 (en) * 2014-06-11 2015-07-10 Виталий Анатольевич Ясашин Roller bit

Also Published As

Publication number Publication date
EP0512330B1 (en) 1996-09-18
JP2610749B2 (en) 1997-05-14
JPH06257367A (en) 1994-09-13
US5303784A (en) 1994-04-19
CA2068005A1 (en) 1992-11-07
DE59207153D1 (en) 1996-10-24
CA2068005C (en) 1998-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004009427T2 (en) HYDRAULIC DRILLING DEVICE, ESPECIALLY HYDRAULIC DRILLING MACHINE IN THE BOREOUR
EP0392544B1 (en) Drilling tool
DE10392218B4 (en) Impact drills for drilling in the oil industry with fluid propulsion and its use
DE1533607C3 (en) Earth drilling method and apparatus for carrying out this method
DE60306757T2 (en) PUNCH BITCH AND APPLICATION THEREOF
AT382681B (en) VALVE DEVICE FOR DEEP HOLES
EP0512331B1 (en) Device for cleaning the well-bore-surrounding-zone
EP0324870B1 (en) Self-steering drill string pipe for rotating drill strings of rock drilling machines
RU196747U1 (en) WELL CLEANING DEVICE
DE10328609B3 (en) Wet-drilling tool for drilling a hole in the ground comprises a passage device having a tubular dome with an inlet opening above a collecting container and a connecting rod connection for a boring rod
EP0512330B1 (en) Drill bit
EP0512329B1 (en) Core bit with hydrodynamic core destruction
DE19652530A1 (en) Downhole hammer
EP2029851B1 (en) Mud shaft for the drill string of a rotary percussive drilling rig, impact stack for a mud shaft and rotary percussive drilling rig
DE102010010036B4 (en) Drilling device with sealing arrangement and method for operating a drill drive unit
EP0334806A1 (en) Rock core bit
DE2541795A1 (en) Deep well rotary drill rig - with hydraulically superimposed percussive and/or rotary oscillating motion
DE55982C (en) Core bit for deep emery drilling to extract rock cores
RU12837U1 (en) HYDRAULIC BREEDING DESTRUCTION TOOL
DE102004032551B4 (en) wellhead
DE3024218A1 (en) Cluster down-the-hole drill - for large-dia. wells with separate rotation of each hammer superimposed to common rotation
DE2337519A1 (en) Cleaning head for channels and pipes - has cleaning nozzle with propelling nozzles for forward and backward propelling and cutting head
DE3343565A1 (en) Deep-hole hammer
DE950181C (en) Impact drill drive for deep drill
SU909089A1 (en) Directional well-drilling apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE GB IT

17P Request for examination filed

Effective date: 19930318

17Q First examination report despatched

Effective date: 19930802

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

ITF It: translation for a ep patent filed

Owner name: STUDIO FERRARIO

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE GB IT

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 19960919

REF Corresponds to:

Ref document number: 59207153

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19961024

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 19990201

Year of fee payment: 8

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 19990322

Year of fee payment: 8

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20000423

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20000423

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20010201

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 20050423