BR112021006683A2

BR112021006683A2 - non-flat cutting tooth of convex ridge type and diamond drill

Info

Publication number: BR112021006683A2
Application number: BR112021006683-7A
Authority: BR
Inventors: Javier Davila; Liang Zhao; Xiaomin Chen; Demin Chen; Xiongwen Yang; Yonghong Wang; Yu Liu
Original assignee: Cnpc Usa Corporation
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2021-07-27
Also published as: WO2020076358A1

Abstract

DENTE DE CORTE NÃO PLANO DO TIPO CUME CONVEXO E BROCA DE DIAMANTE. A presente invenção fornece dente de corte não plano e uma broca de diamante. O dente de corte não plano e a broca de diamante têm grande capacidade de resistência ao impacto e resistência ao embolamento. De acordo com as características da formação perfurada, os dentes de corte são dispostos na broca de modo diferente, o que pode melhorar a velocidade mecânica e a metragem da broca.NON FLAT CUTTING TOOTH OF CONVEX RIDGE AND DIAMOND DRILL TYPE. The present invention provides a non-flat cutting tooth and a diamond bit. The non-flat cutting tooth and diamond bit have great impact resistance and resistance to curling. According to the characteristics of the drilled formation, the cutting teeth are arranged on the drill differently, which can improve the mechanical speed and yardage of the drill.

Description

"NON-PLANT CUTTING TOOTH OF CONVEX RIDGE AND DIAMOND DRILL TYPE" DESCRIPTIVE REPORT RELATED ORDERS

[0001] Este Pedido reivindica prioridade e o benefício do Pedido de Patente US 16/155,359, depositado em 09 de outubro de 2018 e intitulado “Dente de Corte Não Plano do Tipo Cume Convexo e Broca de Diamante”, que é especificamente incorporado por referência em sua totalidade neste documento.[0001] This Application claims priority and the benefit of US Patent Application 16/155,359, filed October 9, 2018 and entitled "Convex Ridge Non-Flat Cutting Tooth and Diamond Drill", which is specifically incorporated by reference. in its entirety in this document.

FIELD

[0002] A revelação se refere, em geral, a um dente de corte e broca. A revelação se refere especificamente a um cortador compacto de diamante policristalino para uso no campo de brocas para exploração de petróleo e operações de perfuração.[0002] The revelation refers, in general, to a cutting tooth and drill. The disclosure specifically relates to a compact polycrystalline diamond cutter for use in the field of drill bits for oil exploration and drilling operations.

BACKGROUND

[0003] Atualmente, brocas de diamante são amplamente utilizadas na exploração de petróleo e operação de perfuração. Esse tipo de broca consiste de uma parte de corpo de broca e dente de corte de folha composta de diamante, a parte de corpo de broca é feita de material de carboneto de tungstênio sinterizado ou é formada através do processamento de um material metálico como um substrato, e o dente de corte de folha composta de diamante é soldado à extremidade frontal da face de corte da lâmina da broca. No processo de perfuração, a folha composta de diamante corta a rocha e resiste a grande impacto da rocha ao mesmo tempo. Eles são propensos a danos do impacto, quando perfurando em uma formação de alto teor de cascalho ou uma formação dura, resultando em danos às faces de corte. Por outro lado, quando perfurando em xisto, lamito e outras formações, os detritos produzidos pelo corte através de folha composta de diamante podem facilmente formar uma longa faixa de detritos. Devido ao grande tamanho deste tipo de detrito, ele irá facilmente se ligar às lâminas e parte do corpo da broca, para formar embolamento, tal que as faces de trabalho de corte das lâminas da broca são envoltas e incapazes de continuar o trabalho, levando, afinal, à diminuição da velocidade mecânica, nenhuma metragem de perfuração e outras questões. A taxa diária é muito alta durante o processo de perfuração. A substituição da broca em virtude da baixa resistência ao impacto ou como resultado da velocidade mecânica diminuída, devido ao embolamento, trará altos custos econômicos, então, se tornou uma prioridade principal melhorar efetivamente a capacidade de resistência ao impacto e resistência ao embolamento da broca.[0003] Currently, diamond bits are widely used in oil exploration and drilling operation. This type of drill consists of a drill body part and cutting tooth of diamond composite sheet, the drill body part is made of sintered tungsten carbide material or is formed by processing a metallic material as a substrate. , and the diamond composite sheet cutting tooth is welded to the front end of the drill blade cutting face. In the drilling process, the diamond composite sheet cuts through the rock and resists heavy rock impact at the same time. They are prone to impact damage when drilling into a high gravel formation or a hard formation, resulting in damage to the cut faces. On the other hand, when drilling in shale, mudstone and other formations, the debris produced by cutting through a diamond composite sheet can easily form a long band of debris. Due to the large size of this type of debris, it will easily bind to the blades and part of the bit body to form a bulge such that the cutting working faces of the bit blades are enveloped and unable to continue the work, leading to, after all, to mechanical speed decrease, no drilling footage and other issues. The daily rate is too high during the drilling process. Replacement of the drill due to low impact strength or as a result of decreased mechanical speed due to bundling will bring high economic costs, so it has become a top priority to effectively improve the impact strength and bundling resistance of the drill.

[0004] Aplicações de perfuração de fundo de poço para óleo e gás são desafiadoras devido à alta temperatura, alta pressão, impacto e abrasão. A vida útil e o desempenho tanto da broca, quanto do cortador compacto de diamante policristalino (PDC) são diminuídos pelo calor, estresses ao redor dos cortadores individuais, e abrasão. Seria vantajoso ter um cortador PDC com geometria melhorada para resfriamento e evacuação de corte e eficiência.[0004] Downhole drilling applications for oil and gas are challenging due to high temperature, high pressure, impact and abrasion. The life and performance of both the drill and the compact polycrystalline diamond (PDC) cutter are diminished by heat, stresses around the individual cutters, and abrasion. It would be advantageous to have a PDC cutter with improved geometry for cooling and cutting evacuation and efficiency.

SUMMARY

[0005] Uma realização da revelação é um dente de corte compreendendo um corpo cilíndrico, em que a superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico é melhorada com três cumes de corte, em que a extremidade interna de cada um dos cumes de corte se estende a um triângulo no vértice de um triângulo de Reuleaux na parte de extremidade do corpo cilíndrico, em que a extremidade externa de cada um dos cumes de corte se estende até a borda externa da superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico, em que as superfícies da parte de extremidade do corpo cilíndrico em cada lado de cada um dos cumes de corte são chanfros de corte; e três pontos de corte, cada um localizado no triângulo no vértice de um triângulo de Reuleaux na parte final do corpo cilíndrico.[0005] One embodiment of the disclosure is a cutting tooth comprising a cylindrical body, wherein the surface of the end portion of the cylindrical body is enhanced with three cutting ridges, wherein the inner end of each of the cutting ridges extends to a triangle at the apex of a Reuleaux triangle at the end portion of the cylindrical body, where the outer edge of each of the cutting ridges extends to the outer edge of the surface of the end portion of the cylindrical body, where the surfaces of the end part of the cylindrical body on each side of each of the cutting ridges are cutting chamfers; and three cut points, each located in the triangle at the apex of a Reuleaux triangle at the end of the cylindrical body.

[0006] Em uma realização, o corpo cilíndrico compreende uma base formada de material de carboneto de tungstênio e uma camada de diamante policristalino conectada ao topo da base, os cumes de corte estão localizados na superfície superior da camada de diamante policristalino. Em uma realização, o ângulo entre as cristas de corte é de 80º – 140º. Em uma realização, o comprimento de cada um dos cumes de corte é o mesmo. Em uma realização, o dente de corte ainda compreende uma superfície chanfrada na extremidade externa de cada um dos cumes de corte. Em uma realização, o tamanho do chanfro da superfície chanfrada está entre 0,014 e 0,022 polegadas. Em uma realização, o raio do centro do dente de corte até onde o triângulo encontra o triângulo de Reuleaux é 0,173 polegadas. Em uma realização, o raio do centro do dente de corte até onde está o vértice mais externo do triângulo é de 0,150-0,450 polegadas. Em uma realização, a altura de um painel traseiro do centro do triângulo de Reuleaux até a borda interna da superfície chanfrada é de 0,046-0,054 polegadas. Em uma realização, um ângulo de cone da borda interna da superfície chanfrada até o centro do triângulo de Reuleaux é 2,50º - 10,00º.[0006] In one embodiment, the cylindrical body comprises a base formed of tungsten carbide material and a polycrystalline diamond layer connected to the top of the base, the cutting ridges are located on the upper surface of the polycrystalline diamond layer. In one embodiment, the angle between the cut ridges is 80° - 140°. In one embodiment, the length of each of the cutting ridges is the same. In one embodiment, the cutting tooth further comprises a chamfered surface on the outer end of each of the cutting ridges. In one embodiment, the bevel size of the beveled surface is between 0.014 and 0.022 inches. In one embodiment, the radius from the center of the cutting tooth to where the triangle meets the Reuleaux triangle is 0.173 inches. In one embodiment, the radius from the center of the cutting tooth to the outermost vertex of the triangle is 0.150-0.450 inches. In one embodiment, the height of a back panel from the center of the Reuleaux triangle to the inner edge of the beveled surface is 0.046-0.054 inches. In one embodiment, a cone angle from the inner edge of the beveled surface to the center of the Reuleaux triangle is 2.50º - 10.00º.

[0007] Uma realização da revelação é uma broca de diamante, compreendendo: um corpo de broca equipado com um canal de água axial no mesmo, uma parte de conexão é formada em uma extremidade do corpo de broca, a outra extremidade do corpo de broca é fornecida com uma pluralidade de furos de água que podem se comunicar com o canal de água; uma pluralidade de lâminas conectadas à outra extremidade do corpo de broca na direção circunferencial, um lado de cada lâmina equipado com uma pluralidade de dentes de corte lado a lado, a pluralidade de dentes de corte pode compreender dentes de corte das realizações acima.[0007] One realization of the revelation is a diamond drill, comprising: a drill body equipped with an axial water channel therein, a connecting part is formed at one end of the drill body, the other end of the drill body is provided with a plurality of water holes that can communicate with the water channel; a plurality of blades connected to the other end of the drill body in circumferential direction, one side of each blade equipped with a plurality of cutting teeth side by side, the plurality of cutting teeth may comprise cutting teeth of the above embodiments.

[0008] O objeto da presente invenção é fornecer um dente de corte não plano do tipo cume convexo tendo grande resistência ao impacto e resistência ao embolamento. Os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são montados sobre uma broca, para aumentar a velocidade mecânica e a metragem da broca.[0008] The object of the present invention is to provide a non-flat cutting tooth of the convex ridge type having great impact strength and resistance to curling. Convex ridge-type non-flat cutting teeth are mounted on a drill to increase the mechanical speed and yardage of the drill.

[0009] Outro objeto da presente invenção é fornecer uma broca de diamante, dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos na broca, o que pode efetivamente melhorar a resistência ao impacto e a resistência ao embolamento da broca, de modo a aumentar a velocidade mecânica e a metragem da broca.[0009] Another object of the present invention is to provide a diamond drill, convex ridge type non-flat cutting teeth are arranged on the drill, which can effectively improve the impact strength and resistance to curling of the drill, so as to increase the mechanical speed and the length of the drill.

[0010] Os objetos da presente invenção acima podem ser alcançados através do emprego das seguintes soluções técnicas:[0010] The objects of the present invention above can be achieved by employing the following technical solutions:

[0011] A presente invenção fornece um dente de corte não plano do tipo cume convexo compreendendo um corpo cilíndrico, a superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico é fornecida com um cume convexo de corte principal e dois cumes convexos não cortantes, a extremidade interna do cume convexo de corte principal e as extremidades internas dos dois cumes convexos não cortantes convergem na superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico, a extremidade externa do cume convexo de corte principal e as extremidades externas dos dois cumes convexos não cortantes se estendem para as bordas externas da superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico, as superfícies da parte de extremidade do corpo cilíndrico em ambos os lados do cume convexo de corte principal são chanfros de corte.[0011] The present invention provides a convex ridge type non-planar cutting tooth comprising a cylindrical body, the surface of the end portion of the cylindrical body is provided with a main cutting convex ridge and two non-cutting convex ridges, the inner end of the main cutting convex ridge and the inner ends of the two blunt convex ridges converge on the surface of the end portion of the cylindrical body, the outer end of the main cutting convex ridge and the outer ends of the two blunt convex ridges extend towards the outer edges of the barrel end portion surface, barrel end portion surfaces on both sides of the main cutting convex ridge are cutting chamfers.

[0012] Em uma realização preferida, a superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico entre os dois cumes convexos não cortantes é um chanfro traseiro.[0012] In a preferred embodiment, the surface of the end portion of the cylindrical body between the two non-cutting convex ridges is a rear chamfer.

[0013] Em uma realização preferida, a superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico entre os dois cumes convexos não cortantes é um painel traseiro.[0013] In a preferred embodiment, the surface of the end portion of the cylindrical body between the two non-cutting convex ridges is a back panel.

[0014] Em uma realização preferida, o corpo cilíndrico compreende uma base formada de material de carboneto de tungstênio e uma camada de diamante policristalino conectada ao topo da base, o cume convexo de corte principal e os dois cumes convexos não cortantes são localizados sobre a superfície superior da camada de diamante policristalino.[0014] In a preferred embodiment, the cylindrical body comprises a base formed of tungsten carbide material and a layer of polycrystalline diamond connected to the top of the base, the main cutting convex ridge and the two non-cutting convex ridges are located on the top surface of polycrystalline diamond layer.

[0015] Em uma realização, o corpo cilíndrico compreende uma base incluindo, mas sem limitação, aço rápido, aço carbono, titânio, cobalto, ou carboneto de tungstênio. Em uma realização, a camada no topo da base é composta de uma camada de diamante incluindo, mas sem limitação, diamante com aglomerado de metal, diamante com aglomerado de resina, diamante chapeado, diamante com aglomerado de cerâmica, diamante policristalino, compósito de diamante policristalino, ou ferramentas de diamante soldado a alta temperatura.[0015] In one embodiment, the cylindrical body comprises a base including, but not limited to, high speed steel, carbon steel, titanium, cobalt, or tungsten carbide. In one embodiment, the layer on top of the base is composed of a diamond layer including, but not limited to, diamond with metal bead, diamond with resin bead, plated diamond, diamond with ceramic bead, polycrystalline diamond, diamond composite polycrystalline, or high temperature welded diamond tools.

[0016] Em uma realização preferida, o ângulo entre os dois chanfros de corte é 150º a 175º.[0016] In a preferred embodiment, the angle between the two cutting chamfers is 150° to 175°.

[0017] Em uma realização, o ângulo entre os dois chanfros de corte é 90º a 175º.[0017] In one embodiment, the angle between the two cutting chamfers is 90° to 175°.

[0018] Em uma realização preferida, o comprimento do cume convexo de corte principal é igual àquele dos cumes convexos não cortantes.[0018] In a preferred embodiment, the length of the main cutting convex ridge is equal to that of the non-cutting convex ridges.

[0019] Em uma realização, o comprimento do cume convexo de corte principal não é igual àquele dos cumes convexos não cortantes.[0019] In one embodiment, the length of the main cutting convex ridge is not equal to that of the non-cutting convex ridges.

[0020] Em uma realização preferida, o comprimento do cume convexo de corte principal é maior do que aquele dos cumes convexos não cortantes.[0020] In a preferred embodiment, the length of the main cutting convex ridge is greater than that of the non-cutting convex ridges.

[0021] Em uma realização, o comprimento do cume convexo de corte principal é menor do que aquele dos cumes convexos não cortantes.[0021] In one embodiment, the length of the main cutting convex ridge is less than that of the non-cutting convex ridges.

[0022] Em uma realização preferida, o comprimento do cume convexo de corte principal é 1/2-2/3 vezes o diâmetro do corpo cilíndrico.[0022] In a preferred embodiment, the length of the main cut convex ridge is 1/2-2/3 times the diameter of the cylindrical body.

[0023] A presente invenção também fornece uma broca de diamante, compreendendo:[0023] The present invention also provides a diamond drill, comprising:

[0024] um corpo de broca equipado com um canal de água axial no mesmo, uma parte de conexão é formada em uma extremidade do corpo de broca, a outra extremidade do corpo de broca é fornecida com uma pluralidade de furos de água que podem se comunicar com o canal de água;[0024] a drill body equipped with an axial water channel therein, a connecting part is formed at one end of the drill body, the other end of the drill body is provided with a plurality of water holes that can be connected. communicate with the water channel;

[0025] uma pluralidade de lâminas conectadas à outra extremidade do corpo de broca na direção circunferencial, um lado de cada lâmina equipado com uma pluralidade de dentes de corte lado a lado, a pluralidade de dentes de corte compreende ditos dentes de corte não planos do tipo cume convexo.[0025] a plurality of blades connected to the other end of the drill body in the circumferential direction, one side of each blade equipped with a plurality of side-by-side cutting teeth, the plurality of cutting teeth comprises said non-planar cutting teeth of the convex ridge type.

[0026] Em uma realização preferida, a lâmina tem uma superfície de lado interno e de lado externo, uma superfície de topo da lâmina é conectada entre a superfície do lado interno e superfície do lado externo. A pluralidade dos dentes de corte é disposta sobre a borda externa da superfície do topo da lâmina e próximo à superfície do lado interno; a superfície do topo da lâmina compreende uma parte do centro, uma parte da ponta, uma parte do ressalto e uma parte de proteção da bitola, conectadas por sua vez, que são estendidas a partir do diâmetro do eixo central do corpo de broca para o exterior, a parte do centro está próxima do eixo central do corpo de broca, a parte de proteção da bitola está localizada sobre a parede lateral do corpo de broca e os dentes de corte são distribuídos através da parte do centro, da parte da ponta, da parte do ressalto e da parte de proteção da bitola da lâmina.[0026] In a preferred embodiment, the blade has an inner side and an outer side surface, a top surface of the blade is connected between the inner side surface and the outer side surface. The plurality of cutting teeth are disposed on the outer edge of the top surface of the blade and close to the inner side surface; the top surface of the blade comprises a center part, a tip part, a shoulder part and a gauge guard part, connected in turn, which are extended from the diameter of the center axis of the drill body to the outside, the center part is close to the center axis of the drill body, the shield part of the gauge is located on the side wall of the drill body and the cutting teeth are distributed through the center part, of the tip part, of the shoulder part and the protection part of the blade gauge.

[0027] Em uma realização preferida, uma pluralidade de lâminas é ainda fornecida com uma pluralidade de dentes de corte secundários. Os dentes de corte secundários são dispostos na fileira de trás dos dentes de corte ao longo da direção de corte rotativa do corpo de broca, a pluralidade dos dentes de corte secundários inclui o dente de corte não plano do tipo cume convexo.[0027] In a preferred embodiment, a plurality of blades is further provided with a plurality of secondary cutting teeth. The secondary cutting teeth are arranged in the rear row of the cutting teeth along the rotary cutting direction of the drill body, the plurality of the secondary cutting teeth include the non-planar cutting tooth of the convex ridge type.

[0028] Em uma realização preferida, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos sobre a parte do centro da lâmina.[0028] In a preferred embodiment, the non-planar cutting teeth of the convex ridge type are disposed over the center part of the blade.

[0029] Em uma realização preferida, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos sobre a parte de ressalto da lâmina.[0029] In a preferred embodiment, the non-planar cutting teeth of the convex ridge type are disposed on the shoulder part of the blade.

[0030] Em uma realização preferida, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos sobre a parte da ponta da lâmina.[0030] In a preferred embodiment, the non-planar cutting teeth of the convex ridge type are disposed on the tip part of the blade.

[0031] Em uma realização preferida, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos sobre a parte de proteção da bitola da lâmina.[0031] In a preferred embodiment, the non-flat cutting teeth of the convex ridge type are disposed on the protective part of the blade gauge.

[0032] Em uma realização preferida, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos sobre mais do que uma parte da lâmina.[0032] In a preferred embodiment, the non-planar cutting teeth of the convex ridge type are disposed over more than one part of the blade.

[0033] Em uma realização preferida, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos sobre as partes de centro, de ressalto, da ponta, e da bitola da lâmina.[0033] In a preferred embodiment, the non-planar cutting teeth of the convex ridge type are disposed on the center, shoulder, tip, and gauge portions of the blade.

[0034] Em uma realização preferida, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo e os dentes de corte são dispostos em um arranjo escalonado ao longo da direção axial do corpo da broca.[0034] In a preferred embodiment, the convex ridge type non-planar cutting teeth and the cutting teeth are arranged in a staggered arrangement along the axial direction of the drill body.

[0035] Em uma realização preferida, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo e os dentes de corte são dispostos em um arranjo alinhado ao longo da direção axial do corpo da broca.[0035] In a preferred embodiment, the convex ridge type non-planar cutting teeth and the cutting teeth are arranged in an aligned arrangement along the axial direction of the drill body.

[0036] As características e vantagens dos dentes de corte não planos do tipo cume convexo e da broca de diamante de acordo com a presente invenção são:[0036] The characteristics and advantages of the convex ridge type non-planar cutting teeth and the diamond drill according to the present invention are:

[0037] 1. O dente de corte não plano do tipo cume convexo da presente invenção muda o design do dente de corte cilíndrico plano tradicional para um dente de corte não plano do tipo cume convexo, que pode melhorar muito a capacidade de resistência ao impacto na direção positiva do dente de corte; além disso, o principal cume convexo de corte, que está localizado na extremidade externa da borda da superfície superior da camada de diamante policristalino, age como um ponto de corte. No processo de corte, os detritos podem ser automaticamente formados em dois ramos do ponto de corte, e podem ser espremidos para fora dos chanfros de corte em ambos os lados do cume convexo de corte principal, tal que os detritos são impedidos de deslizarem para a parte de corpo da lâmina, ao longo da superfície superior da camada de diamante policristalino e formarem embolamento, melhorando muito, assim, a capacidade de resistência ao embolamento do dente de corte.[0037] 1. The convex ridge type non-flat cutting tooth of the present invention changes the design of the traditional flat cylindrical cutting tooth to a convex ridge type non-flat cutting tooth, which can greatly improve the impact resistance capacity in the positive direction of the cutting tooth; in addition, the main convex cutting ridge, which is located at the outer edge of the upper surface edge of the polycrystalline diamond layer, acts as a cutting point. In the cutting process, debris can be automatically formed into two branches from the cutting point, and can be squeezed out of the cutting grooves on either side of the main cutting convex ridge, such that debris is prevented from sliding into the cutting edge. blade body part, along the upper surface of the polycrystalline diamond layer and form curling, thus greatly improving the curling resistance ability of the cutting tooth.

[0038] 2. Quando perfurando em uma formação em que seja fácil formar embolamento, a broca de diamante da presente invenção arranja os dentes de corte não planos do tipo cume convexo na parte do centro, tal que o tamanho dos detritos produzidos pelos dentes de corte na parte do centro possa ser reduzido, e os detritos possam ser mais facilmente transportados para fora do fundo de um poço por fluido de perfuração, reduzindo, assim, o risco de embolamento da broca. Além disso, quando perfurando em uma formação com teor de cascalho e semelhantes, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos sobre a parte de ressalto, de modo a melhorar a capacidade de resistência ao impacto da broca. Ademais, quando perfurando em uma formação de alto impacto, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos sobre a parte de ressalto e o lado de fora da parte da ponta, de modo a melhorar a capacidade de resistência a impacto dos dentes de corte nestas áreas, e para melhorar a vida da broca. Naturalmente, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo podem também ser dispostos na posição dos dentes de corte secundários da lâmina da broca de diamante, para acomodar as necessidades de perfuração em diferentes formações.[0038] 2. When drilling in a formation where it is easy to form a bundle, the diamond bit of the present invention arranges the convex ridge type non-planar cutting teeth in the center part, such that the size of the debris produced by the teeth of cut in the center part can be reduced, and debris can be more easily transported out of the bottom of a well by drilling fluid, thus reducing the risk of bit curling. In addition, when drilling in a formation with gravel content and the like, the non-flat cutting teeth of the convex ridge type are arranged on the shoulder portion, so as to improve the impact strength capacity of the drill. Furthermore, when drilling in a high impact formation, the convex ridge type non-flat cutting teeth are arranged on the shoulder part and the outside of the tip part, so as to improve the impact strength of the teeth. of cutting in these areas, and to improve the life of the drill. Naturally, the convex ridge type non-flat cutting teeth can also be arranged in the position of the secondary cutting teeth of the diamond bit blade, to accommodate the drilling needs in different formations.

[0039] O acima mencionado delineou de forma um tanto quanto ampla as características da presente revelação a fim de que a descrição detalhada que segue possa ser melhor entendida. Características e vantagens adicionais da revelação serão doravante descritas, que formam o assunto das Reivindicações.[0039] The foregoing has outlined rather broadly the features of the present disclosure in order that the detailed description which follows may be better understood. Additional features and advantages of disclosure will be described below, which form the subject of the Claims.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0040] A fim de que a maneira pela qual o acima enumerado e outras melhorais e objetos da revelação sejam obtidas, uma descrição mais particular da revelação brevemente descrita acima será proporcionada por referência a realizações específicas da mesma, que são ilustradas nos desenhos em apenso. Entendendo que estes desenhos representam apenas realizações típicas da revelação e, portanto, não devem ser considerados limitadores de seu escopo, a revelação será descrita com especificidade e detalhes adicionais através do uso dos desenhos em anexo, em que:[0040] In order that the manner in which the above and other improvements and objects of the disclosure are obtained, a more particular description of the disclosure briefly described above will be provided by reference to specific embodiments thereof, which are illustrated in the accompanying drawings. . Understanding that these drawings represent only typical realizations of the disclosure and, therefore, should not be considered as limiting its scope, the disclosure will be described with specificity and additional details through the use of the attached drawings, in which:

[0041] A FIG. 1 é uma vista em perspectiva de um dente de corte não plano do tipo cume convexo em conformidade com uma realização revelada neste documento;[0041] FIG. 1 is a perspective view of a convex ridge-type non-planar cutting tooth in accordance with an embodiment disclosed herein;

[0042] A FIG. 2 é uma vista frontal de um dente de corte não plano do tipo cume convexo em conformidade com uma realização revelada neste documento;[0042] FIG. 2 is a front view of a convex ridge-type non-planar cutting tooth in accordance with an embodiment disclosed herein;

[0043] A FIG. 3 é um desenho esquemático de um dente de corte não plano do tipo cume convexo em conformidade com uma realização revelada neste documento;[0043] FIG. 3 is a schematic drawing of a convex ridge type non-planar cutting tooth in accordance with an embodiment disclosed herein;

[0044] A FIG. 4 é um desenho esquemático de um dente de corte não plano do tipo cume convexo em conformidade com outra realização revelada neste documento;[0044] FIG. 4 is a schematic drawing of a convex ridge type non-planar cutting tooth in accordance with another embodiment disclosed herein;

[0045] A FIG. 5 é um corte de uma broca de diamante tendo dentes de corte não planos do tipo cume convexo, em conformidade com uma realização revelada neste documento;[0045] FIG. 5 is a cut of a diamond bit having non-planar cutting teeth of the convex ridge type, in accordance with an embodiment disclosed herein;

[0046] A FIG. 6 é uma vista em perspectiva do arranho de dentes de uma broca de diamante tendo dentes de corte não planos do tipo cume convexo em conformidade com uma realização revelada neste documento;[0046] FIG. 6 is a perspective view of the tooth grating of a diamond drill having convex ridge type non-planar cutting teeth in accordance with an embodiment disclosed herein;

[0047] A FIG. 7 é uma vista em perspectiva do arranho de dentes de uma broca de diamante tendo dentes de corte não planos do tipo cume convexo em conformidade com outra realização revelada neste documento.[0047] FIG. 7 is a perspective view of the tooth grating of a diamond bit having non-planar convex ridge-type cutting teeth in accordance with another embodiment disclosed herein.

[0048] A FIG. 8 representa cortes formados ao longo do plano de clivagem da rocha dura e quebradiça.[0048] FIG. 8 represents cuts formed along the cleavage plane of the hard and brittle rock.

[0049] A FIG. 9 representa cortes formados, quando perfurando em arenito e lamito.[0049] FIG. 9 represents cuts formed when drilling in sandstone and mudstone.

[0050] A FIG. 10 representa uma vista em perspectiva do arranjo de dentes de uma broca de diamante tendo uma pluralidade de dentes de corte secundários, em conformidade com uma realização revelada neste documento.[0050] FIG. 10 is a perspective view of the tooth arrangement of a diamond bit having a plurality of secondary cutting teeth, in accordance with an embodiment disclosed herein.

[0051] A FIG. 11 representa uma vista lateral de um dente de corte não plano do tipo cume convexo, em conformidade com uma realização revelada neste documento.[0051] FIG. 11 is a side view of a convex ridge-type non-planar cutting tooth, in accordance with an embodiment disclosed herein.

[0052] A FIG. 12A representa uma vista superior de um cortador PDC.[0052] FIG. 12A depicts a top view of a PDC cutter.

[0053] A FIG. 12B representa uma vista em seção transversal do cortador PDC mostrado na Fig. 12A ao longo da linha A-A.[0053] FIG. 12B is a cross-sectional view of the PDC cutter shown in Fig. 12A along line A-A.

[0054] A FIG. 12C representa uma vista em seção transversal do cortador PDC mostrado na Fig. 12A ao longo da linha D-D.[0054] FIG. 12C is a cross-sectional view of the PDC cutter shown in Fig. 12A along line D-D.

[0055] A FIG. 13 representa uma vista em perspectiva de cima do cortador PDC mostrado na Fig. 12A.[0055] FIG. 13 is a top perspective view of the PDC cutter shown in Fig. 12A.

[0056] A FIG. 14 representa uma vista em perspectiva de baixo do cortador PDC mostrado na Fig. 12A.[0056] FIG. 14 is a perspective view from below of the PDC cutter shown in Fig. 12A.

[0057] A FIG. 15 representa uma vista lateral do cortador PDC mostrado na Fig. 12A.[0057] FIG. 15 represents a side view of the PDC cutter shown in Fig. 12A.

[0058] A FIG. 16 representa o dente de corte em relação à formação.[0058] FIG. 16 represents the cutting tooth in relation to formation.

DETAILED DESCRIPTION

[0059] Os particulares mostrados neste documento são a título de exemplo e para fins de discussão ilustrativa das realizações preferidas da presente revelação apenas e são apresentados na causa de fornecer o que se acredita ser a descrição mais útil e facilmente entendida dos princípios e aspectos conceituais de várias realizações da revelação. A respeito disso, nenhuma tentativa é feita para mostrar detalhes estruturais da revelação em mais detalhes do que é necessário para o fundamental entendimento da revelação, a descrição tomada com os desenhos tornando aparente para aqueles versados na técnica como as diversas formas da revelação podem ser realizadas na prática.[0059] The particulars shown in this document are by way of example and for purposes of illustrative discussion of the preferred embodiments of the present disclosure only and are presented for the sake of providing what is believed to be the most useful and easily understood description of the principles and conceptual aspects of various achievements of the revelation. In this regard, no attempt is made to show structural details of the disclosure in more detail than is necessary for fundamental understanding of the disclosure, the description taken with the drawings making it apparent to those skilled in the art how the various forms of the disclosure may be carried out. in practice.

[0060] EXEMPLOS[0060] EXAMPLES

[0061] Exemplo 1[0061] Example 1

[0062] Referindo-se às Figs. 1 e 2, é revelado um dente de corte não plano do tipo cume convexo, que compreende um corpo cilíndrico 1, a superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico 1 é fornecida com um cume convexo de corte principal 11 e dois cumes convexos não cortantes 12, a extremidade interna do cume convexo de corte principal 11 e as extremidades internas dos dois cumes convexos não cortantes 12 convergem na superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico 1, a extremidade externa do cume convexo de corte principal 11 e as extremidades externas dos dois cumes convexos não cortantes 12 se estendem para a borda externa 13 da superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico 1, as superfícies da parte de extremidade do corpo cilíndrico 1 em ambos os lados do cume convexo de corte principal 11 são chanfros de corte 14. As superfícies chanfradas 18 estão presentes.[0062] Referring to Figs. 1 and 2, there is disclosed a convex ridge type non-planar cutting tooth comprising a cylindrical body 1, the surface of the end portion of the cylindrical body 1 is provided with a main cutting convex ridge 11 and two non-cutting convex ridges 12, the inner end of the main cutting convex ridge 11 and the inner ends of the two non-cutting convex ridges 12 converge on the surface of the end portion of the cylindrical body 1, the outer end of the main cutting convex ridge 11 and the outer ends of the two blunt convex ridges 12 extend to the outer edge 13 of the cylindrical body end portion surface 1, the cylindrical body end portion surfaces 1 on both sides of the main cutting convex ridge 11 are cutting chamfers 14 Beveled surfaces 18 are present.

[0063] Especificamente, o corpo cilíndrico 1 compreende uma base 15 formada de material de carboneto de tungstênio e uma camada de diamante policristalino 16 conectada ao topo da base, o cume convexo de corte principal 11 e os dois cumes convexos não cortantes 12 estão localizados na superfície superior da camada de diamante policristalino 16, e uma pluralidade de furos de posicionamento de soldagem 151 são dispostos na superfície inferior da base 15.[0063] Specifically, the cylindrical body 1 comprises a base 15 formed of tungsten carbide material and a polycrystalline diamond layer 16 connected to the top of the base, the main cutting convex ridge 11 and the two non-cutting convex ridges 12 are located on the upper surface of the polycrystalline diamond layer 16, and a plurality of welding positioning holes 151 are disposed on the lower surface of the base 15.

[0064] As propriedades materiais do diamante policristalino são determinadas principalmente pela escala de partículas selecionadas durante a sinterização, o diamante policristalino tendo uma dimensão de partícula média entre 1 μm a 50 μm após a sinterização. Quanto menor o tamanho da partícula, mais alta a resistência ao desgaste do diamante policristalino sinterizado, mas a resistência ao impacto correspondente é menor. Na presente invenção, através da testagem da resistência ao desgaste do dente de corte não plano do tipo cume convexo por teste do torneiro (estava como lathe) vertical, é descoberto que o desgaste do dente de corte não plano do tipo cume convexo é relativamente menor do que aquele do dente plano convencional. Assim, tamanho de partícula menor deve ser utilizado para sinterização. A dimensão de partícula média da camada de diamante policristalino 16 é de 1 μm a 25 μm de acordo com a presente invenção.[0064] The material properties of polycrystalline diamond are mainly determined by the scale of particles selected during sintering, polycrystalline diamond having an average particle size between 1 µm to 50 µm after sintering. The smaller the particle size, the higher the wear resistance of the sintered polycrystalline diamond, but the corresponding impact strength is lower. In the present invention, by testing the wear resistance of the convex ridge type non-flat cutting tooth by testing the vertical turner (was like lathe), it is found that the wear of the convex ridge type non-flat cutting tooth is relatively less than that of the conventional flat tooth. Thus, smaller particle size must be used for sintering. The average particle size of the polycrystalline diamond layer 16 is from 1 µm to 25 µm in accordance with the present invention.

[0065] Além disso, a extremidade interna do cume convexo de corte principal 11 e as extremidades internas dos dois cumes convexos não cortantes 12 convergem no meio da superfície superior da camada de diamante policristalino 16, a extremidade externa do cume convexo de corte principal 11 e as extremidades externas dos dois cumes convexos não cortantes 12 se estendem para a borda externa 13 da superfície superior da camada de diamante policristalino 16. As superfícies chanfradas 18 estão presentes. Vistos do topo da camada de diamante policristalino 16, o cume convexo de corte principal 11 e os dois cumes convexos não cortantes 12 formam um padrão substancialmente do tipo “Y”, e o cume convexo de corte principal 11 e os dois cumes convexos não cortantes 12 dividem a superfície superior da camada de diamante policristalino 16 em três superfícies. A superfície superior da camada de diamante policristalino 16 localizada em ambos os lados do cume de corte principal 11 são chanfros de corte 14, os chanfros de corte 14 se estendem ao longo de uma direção axial a partir do centro do corpo cilíndrico 1 para fora e para baixo. A superfície superior da camada de diamante policristalino 16 entre os dois cumes convexos não cortantes 12 (isto é, a superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico 1) é uma superfície traseira 17. Isto é, os chanfros de corte 14 são divididos pela superfície traseira 17 no lado longe da extremidade externa do cume convexo de corte principal 11, e os chanfros de corte 14 não se encontram na extremidade distante.[0065] In addition, the inner end of the main cutting convex ridge 11 and the inner ends of the two non-cutting convex ridges 12 converge in the middle of the upper surface of the polycrystalline diamond layer 16, the outer end of the main cutting convex ridge 11 and the outer ends of the two uncut convex ridges 12 extend to the outer edge 13 of the upper surface of the polycrystalline diamond layer 16. Bevel surfaces 18 are present. Viewed from the top of the polycrystalline diamond layer 16, the main cut convex ridge 11 and the two blunt convex ridges 12 form a substantially “Y” pattern, and the main cut convex ridge 11 and the two blunt convex ridges 12 divide the top surface of the polycrystalline diamond layer 16 into three surfaces. The upper surface of the polycrystalline diamond layer 16 located on either side of the main cutting ridge 11 are cutting chamfers 14, the cutting chamfers 14 extend along an axial direction from the center of the cylindrical body 1 towards the outside and down. The upper surface of the polycrystalline diamond layer 16 between the two non-cutting convex ridges 12 (i.e., the surface of the end portion of the cylindrical body 1) is a back surface 17. That is, the cutting chamfers 14 are divided by the surface rear 17 on the far side of the outer end of the main cutting convex ridge 11, and the cutting chamfers 14 do not meet at the far end.

[0066] Quando cortando xisto, lamito e outras formações com o dente de corte não plano do tipo cume convexo, os dois chanfros de corte 14 separam os detritos em forma de faixa cortados pela folha composta de diamante plana convencional em dois detritos de tamanhos menores. As superfícies chanfradas 18 estão presentes. As partes dos dois chanfros de corte 14, que estão distantes do ponto de corte 131, são divididas pelo painel traseiro 17, e não convergem diretamente na superfície da lâmina da broca, de modo que os detritos não serão ligados diretamente à lâmina da broca em mais casos, mas serão dispersados ao longo dos dois chanfros de corte 14 em fluido de perfuração e serão conduzidos para fora do fundo de um poço, o que reduzirá muito o embolamento produzido por detritos ligados à lâmina da broca e envolvendo a face de trabalho de corte, melhorando, assim, a vida da broca, aumentando a velocidade mecânica e metragem da broca.[0066] When cutting shale, mudstone and other formations with the convex ridge type non-planar cutting tooth, the two cutting chamfers 14 separate the strip-shaped debris cut by the conventional flat diamond composite sheet into two smaller sized debris . Beveled surfaces 18 are present. The portions of the two cutting chamfers 14, which are distant from the cutting point 131, are divided by the rear panel 17, and do not converge directly on the surface of the drill blade, so debris will not be directly attached to the drill blade at more cases, but will be dispersed along the two cutting chamfers 14 in drilling fluid and will be driven off the bottom of a well, which will greatly reduce the buckle produced by debris attached to the drill blade and surrounding the working face of cutting, thus improving the life of the drill, increasing the mechanical speed and yardage of the drill.

[0067] Após o corte da rocha com os dentes de corte não planos do tipo cume convexo e dentes de corte planos convencionais nos mesmos parâmetros de teste, a análise de filtragem do grau de grossura dos detritos através da peneira, pode ser visto que a razão dos detritos passando através da peneira #40 (detritos finos) para detritos produzidos pelos dentes de corte não planos do tipo cume convexo é maior do que aquela dos detritos passando através da peneira #40 para detritos produzidos por dentes de corte planos convencionais, e que a razão dos detritos não passando através da peneira #40 (detritos grossos) para detritos produzidos pelos dentes de corte não planos do tipo cume convexo é menor do que aquela dos detritos não passando através da peneira #40 para detritos produzidos pelos dentes de corte planos convencionais, o que mostra que os dentes de corte não planos do tipo cume convexo podem produzir detritos mais finos sob as mesmas condições de corte, melhorando, assim, a capacidade de carregar os detritos para fora do fundo de um poço por fluido de perfuração, e reduzindo o risco de formação de embolamento da broca.[0067] After cutting the rock with convex ridge type non-flat cutting teeth and conventional flat cutting teeth in the same test parameters, the filtering analysis of the coarseness of the debris through the sieve, it can be seen that the the ratio of debris passing through the #40 sieve (fine debris) to debris produced by convex ridge type non-flat cutting teeth is greater than that of debris passing through the #40 sieve to debris produced by conventional flat cutting teeth, and that the ratio of debris not passing through the #40 sieve (coarse debris) to debris produced by the non-flat convex ridge type cutting teeth is less than that of debris not passing through the #40 sieve to debris produced by the cutting teeth conventional flat cutting teeth, which shows that convex ridge-type non-flat cutting teeth can produce finer debris under the same cutting conditions, thus improving capacity. from carrying debris out of the bottom of a well by drilling fluid, and reducing the risk of drill tangling.

[0068] A camada de diamante policristalino 16 da presente invenção é projetada para adotar um cume convexo não plano, que tem resistência ao impacto mais alta do que folha composta de diamante plana convencional. Ao realizar experimentos de determinação de referência utilizando a máquina de teste de fadiga por impacto, os números de desempenho de resistência ao impacto de ambos podem ser obtidos e comparados. A camada composta de uma amostra de teste é fixada sobre o volante da máquina de teste de fadiga por impacto através de uma braçadeira especial, um motor faz com que o volante gire. Em toda revolução para a posição das nove horas, a amostra de teste impacta um bloco de ataque fixado no lado esquerdo e suportado por uma mola, girando o volante para impacto repetido, até que a amostra de teste é destruída. A propriedade de fadiga por impacto da amostra foi avaliada pelo número de impactos registrados antes da falha. Se ocorrer dano no processo de teste de impacto, o teste deve ser parado imediatamente; e, se o impacto for de até 12.000 vezes e a amostra não estiver danificada ainda, o teste deve também ser parado. (No teste de fato, porque há efeitos de atraso no contador e no volante, o número de fato do impacto da amostra pode ser levemente acima de 12.000 após a parada). Após quatro dentes de corte, que são sinterizados com diamantes de diferentes tamanhos de grão, serem usinados em dentes de corte não planos do tipo cume convexo, eles resistem ao teste de fadiga por impacto e são comparados com dentes de corte planos com diamante sinterizado do mesmo tamanho. Os resultados do experimento mostram que a capacidade de resistência ao impacto de direção positiva dos dentes de corte não planos do tipo cume convexo é muito mais alta do que aquela de dentes de corte planos convencionais.[0068] The polycrystalline diamond layer 16 of the present invention is designed to adopt a non-planar convex ridge, which has higher impact strength than conventional flat diamond composite sheet. By performing benchmarking experiments using the impact fatigue testing machine, the impact strength performance numbers of both can be obtained and compared. The composite layer of a test sample is fixed onto the flywheel of the impact fatigue testing machine by a special clamp, an engine causes the flywheel to rotate. In every revolution to the nine o'clock position, the test specimen impacts an attack block attached to the left side and supported by a spring, rotating the flywheel for repeated impact, until the test specimen is destroyed. The impact fatigue property of the sample was evaluated by the number of impacts recorded before failure. If damage occurs in the crash test process, the test must be stopped immediately; and if the impact is up to 12,000 times and the sample is not yet damaged, the test must also be stopped. (In fact testing, because there are delay effects on the counter and steering wheel, the actual sample impact number may be slightly above 12,000 after stopping). After four cutting teeth, which are sintered with diamonds of different grain sizes, are machined into convex ridge type non-flat cutting teeth, they withstand the impact fatigue test and are compared with sintered diamond flat cutting teeth. same size. The results of the experiment show that the positive direction impact strength of non-flat convex ridge cutting teeth is much higher than that of conventional flat cutting teeth.

[0069] Em uma realização da presente invenção, como mostrado nas FIG. 3 e 4, a superfície traseira 17 é um chanfro traseiro, isto é, o chanfro traseiro é inclinado para fora e para baixo do plano horizontal ao longo da direção axial. Nesta realização, o cume convexo de corte principal 11 e os dois cumes convexos não cortantes 12 dividem a superfície superior da camada de diamante policristalino 16 em três declines, isto é, dois chanfros de corte 14 e um chanfro traseiro. O cume convexo de corte principal 11 e os dois cumes convexos não cortantes 12 podem ser utilizados como cumes de ferramenta, quando cortando rochas. Neste caso, o cume convexo não cortante 12 é transformado no cume convexo de corte principal 11, após ser utilizado, o dente de corte pode ser girado um certo ângulo para outro cume convexo por brasagem e ser reutilizado como nova ferramenta de cume. Por exemplo, quando o cume convexo de corte principal 11 é utilizado como um cume de ferramenta para cortar rocha, após ser utilizado, girando o dente de corte não plano do tipo cume convexo para uma posição que um cume convexo não cortante 12 age como um novo cume de ferramenta, tal que o dente de corte não plano do tipo cume convexo pode ser utilizado repetidamente. O dente de corte não plano do tipo cume convexo desta realização é utilizado em broca reparável.[0069] In an embodiment of the present invention as shown in FIG. 3 and 4, the rear surface 17 is a rear chamfer, i.e. the rear chamfer is slanted outwards and downwards from the horizontal plane along the axial direction. In this embodiment, the main cutting convex ridge 11 and the two non-cutting convex ridges 12 divide the upper surface of the polycrystalline diamond layer 16 into three declines, i.e., two cutting chamfers 14 and a rear chamfer. The main cutting convex ridge 11 and the two non-cutting convex ridges 12 can be used as tool ridges when cutting rocks. In this case, the non-cutting convex ridge 12 is transformed into the main cutting convex ridge 11, after being used, the cutting tooth can be rotated a certain angle to another convex ridge by brazing and reused as a new ridge tool. For example, when the main cutting convex ridge 11 is used as a tool ridge for cutting rock, after being used, rotating the convex ridge type non-flat cutting tine to a position that a blunt convex ridge 12 acts as a new tool ridge, such that the non-flat cutting tooth of the convex ridge type can be used repeatedly. The convex ridge-type non-flat cutting tooth of this embodiment is used in a repairable drill.

[0070] Em outra realização da presente invenção, referindo-se à Fig. 1, a superfície traseira 17 é um painel traseiro, isto é, o painel traseiro é paralelo ao plano horizontal, e os dois chanfros de corte são inclinados para fora e para baixo do plano horizontal sozinhos na direção axial. Isto é, nesta realização, o cume convexo de corte principal 11 e os dois cumes convexos não cortantes 12 dividem a superfície superior da camada de diamante policristalino 16 em dois declives e um plano, e o cume convexo de corte principal 11 é utilizado como cume de ferramenta para cortar rochas. O dente de corte não plano do tipo cume convexo desta realização é utilizado em broca irreparável.[0070] In another embodiment of the present invention, referring to Fig. 1, the back surface 17 is a back panel, i.e. the back panel is parallel to the horizontal plane, and the two cutting chamfers are slanted outwards and down from the horizontal plane alone in the axial direction. That is, in this embodiment, the main cut convex ridge 11 and the two non-cut convex ridges 12 divide the upper surface of the polycrystalline diamond layer 16 into two slopes and a plane, and the main cut convex ridge 11 is used as the ridge of tool for cutting rocks. The convex ridge-type non-flat cutting tooth of this embodiment is used in an irreparable drill.

[0071] Em diferentes aplicações, de acordo com a demanda de custo, o número de declives da superfície superior da camada de diamante policristalino 16 da presente invenção é projetada para dois ou três, a fim de otimizar o custo de fabricação.[0071] In different applications, according to cost demand, the number of slopes of the upper surface of the polycrystalline diamond layer 16 of the present invention is designed to two or three, in order to optimize the manufacturing cost.

[0072] Em uma realização, referindo-se à Fig. 2, o ângulo θ entre os dois chanfros de corte 14 é 150º a 175º. O ângulo θ é determinado pelas necessidades da formação de fato. Do teste de laboratório da razão de desgaste do dente de corte não plano do tipo cume convexo, descobriu- se que quanto menor o ângulo, menor a razão de desgaste do dente. Portanto, quando perfurando em formação alto abrasiva, o valor do ângulo θ deve ser maior. Em uma realização da presente invenção, em uma formação de alto impacto, mas de média abrasão, o valor do ângulo θ é 160º. Em uma formação alto abrasiva, tal como formação de arenito,[0072] In one embodiment, referring to Fig. 2, the angle θ between the two cutting chamfers 14 is 150° to 175°. The angle θ is determined by the needs of the actual training. From the laboratory testing of the wear ratio of the convex ridge type non-flat cutting tooth, it was found that the smaller the angle, the lower the tooth wear ratio. Therefore, when drilling in high abrasive formation, the angle θ value must be larger. In one embodiment of the present invention, in a high impact but medium abrasion formation, the angle θ value is 160°. In a high abrasive formation, such as sandstone formation,

o valor do ângulo θ pode ser 170º a 175º. O ângulo θ da presente invenção pode ser projetado para valor diferente, de acordo com os requisitos de desempenho, de modo a otimizar os resultados da operação.the value of angle θ can be 170° to 175°. The angle θ of the present invention can be designed to different value, according to the performance requirements, so as to optimize the operation results.

[0073] Em uma realização, o cume de corte principal 11 tem um comprimento de 1/2 a 2/3 vezes do diâmetro do corpo cilíndrico 1, os benefícios deste tipo de design são melhorar a capacidade de impacto e resistência ao embolamento do dente de corte não plano do tipo cume convexo.[0073] In one embodiment, the main cutting ridge 11 has a length of 1/2 to 2/3 times the diameter of the cylindrical body 1, the benefits of this type of design are to improve the impact capacity and resistance to curling of the tooth. non-planar cut of the convex ridge type.

[0074] Em uma realização particular, mostrada na Fig. 3, o dente de corte não plano do tipo convexo é um dente de corte rotacionalmente simétrico de 120 graus, isto é, o ângulo entre o cume convexo de corte principal 11 e os dois cumes convexos não cortantes 12 é 120 graus, respectivamente, o ângulo entre os dois cumes convexos não cortantes 12 é também 120 graus, e o comprimento do cume convexo de corte principal 11 é igual àquela dos cumes convexos não cortantes 12. Em outra realização, mostrada na Fig. 4, o dente de corte não plano do tipo cume convexo não é um dente de corte rotacionalmente simétrico, isto é, o ângulo entre os dois cumes convexos não cortantes 12 é maior do que os ângulos entre o cume convexo de corte principal 11 e os dois cumes convexos não cortantes 12. Nesta realização, o cume convexo de corte principal 11 tem um comprimento maior do que aquele dos cumes convexos não cortantes 12.[0074] In a particular embodiment, shown in Fig. 3, the non-planar cutting tooth of the convex type is a rotationally symmetrical cutting tooth of 120 degrees, that is, the angle between the main cutting convex ridge 11 and the two blunt convex ridges 12 is 120 degrees, respectively, the angle between the two blunt convex ridges 12 is also 120 degrees, and the length of main cut convex ridge 11 is equal to that of blunt convex ridges 12. In another embodiment, shown in Fig. 4, the convex ridge type non-planar cutting tooth is not a rotationally symmetrical cutting tooth, that is, the angle between the two non-cutting convex ridges 12 is greater than the angles between the cutting convex ridge main 11 and the two blunt convex ridges 12. In this embodiment, the main cut convex ridge 11 has a longer length than that of the blunt convex ridges 12.

[0075] A Fig. 11 representa uma vista lateral de um dente de corte não plano do tipo cume convexo com cume de corte 19.[0075] Fig. 11 represents a side view of a non-planar cutting tooth of the convex ridge type with cutting ridge 19.

[0076] O processo de fabricação do dente de corte não plano do tipo cume convexo da presente invenção é como se segue:[0076] The manufacturing process of the convex ridge type non-flat cutting tooth of the present invention is as follows:

[0077] Em primeiro lugar, a folha composta de diamante do tipo plano convencional é fabricada por sinterização de alta temperatura e alta pressão, e, depois, é processada por esmerilhamento sem centro, após o diâmetro externo alcançar os requisitos de design, polimento da camada superior da folha composta de diamante para tipo plano convencional na pedra de molar diamante, e, então, o declive do topo requerido é usinado na superfície da camada de compósito de diamante por corte a laser. O processo não precisa de formação única do declive do diamante requerido durante a sinterização.[0077] First, the conventional flat type diamond composite sheet is manufactured by high temperature and high pressure sintering, and then processed by centerless grinding, after the outer diameter meets the design requirements, polishing the top layer of diamond composite sheet for conventional flat type into diamond molar stone, and then the required top slope is machined into the surface of diamond composite layer by laser cutting. The process does not require the unique formation of the diamond slope required during sintering.

[0078] EDM é um tipo de método para processar o tamanho dos materiais, que emprega o fenômeno da corrosão produzida por descarga de faísca. Em uma variação de baixa voltagem, EDM realiza descarga de faísca em meio líquido. EDM é uma descarga autoexcitável, que é caracterizada como se segue: antes da descarga, há uma voltagem mais alta entre os dois eletrodos utilizados na descarga da faísca, quando os dois eletrodos estão próximos, o dielétrico entre eles é quebrado, a descarga de faísca será gerada. No processo de quebra, a resistência entre os dois eletrodos diminui abruptamente, a voltagem entre os dois eletrodos é, assim, diminuída abruptamente. O canal de faísca deve ser prontamente extinto após a manutenção de um tempo de desvio, a fim de manter uma característica de “polo frio” da descarga de faísca, isto é, não há tempo suficiente para transmitir a energia térmica produzida pela energia de canal para a profundidade do eletrodo. A energia de canal pode corroer o eletrodo parcialmente. Quando processando folha composta de diamante com EDM, uma vez que o cobalto metálico catalisador residual produzido no processo de sinterização de folha composta de diamante tendo condutividade, a folha composta de diamante pode ser utilizada como eletrodos na EDM, e, assim, pode ser usinada por EDM.[0078] EDM is a type of method to process the size of materials, which employs the phenomenon of corrosion produced by spark discharge. In a low voltage range, EDM performs spark discharge in a liquid medium. EDM is a self-excitable discharge, which is characterized as follows: before discharge, there is a higher voltage between the two electrodes used in spark discharge, when the two electrodes are close together, the dielectric between them is broken, the spark discharge will be generated. In the breaking process, the resistance between the two electrodes abruptly decreases, the voltage between the two electrodes is thus abruptly decreased. The spark channel must be promptly extinguished after maintaining a diversion time in order to maintain a "cold pole" characteristic of the spark discharge, i.e. there is not enough time to transmit the thermal energy produced by the channel energy for the electrode depth. Channel energy can partially corrode the electrode. When processing diamond composite sheet with EDM, since the residual catalyst metal cobalt produced in the diamond composite sheet sintering process having conductivity, the diamond composite sheet can be used as electrodes in EDM, and thus can be machined by EDM.

[0079] EDM pode evitar o erro causado pela incapacidade de controlar precisamente o encolhimento do diamante durante o processo de sinterização. A tecnologia de EDM pode efetivamente controlar a precisão da usinagem, e reduzir os danos à camada de diamante durante o processo de usinagem. Dente do tipo cume convexo formado por usinagem por descarga elétrica tem características de alta precisão do processamento, baixo custo, danos pequenos à superfície da camada de diamante e assim sucessivamente. Quando processando o dente de corte não plano do tipo cume convexo, pode-se pré-fabricar camada de compósito de diamante do tipo plano primeiro, e depois realizar usinagem de precisão através de EDM. O custo de todo o processo pode ser reduzido, a precisão da usinagem é satisfeita, e os danos à superfície da camada de compósito de diamante é mínimo. Não há necessidade de desenvolver montagem de cavidade de sinterização para a camada de compósito de diamante, tendo, assim, boa flexibilidade e baixo custo.[0079] EDM can avoid error caused by inability to precisely control diamond shrinkage during the sintering process. EDM technology can effectively control machining accuracy, and reduce damage to the diamond layer during the machining process. Convex ridge type tooth formed by electrical discharge machining has characteristics of high processing precision, low cost, small damage to the surface of the diamond layer, and so on. When processing convex ridge type non-flat cutting tooth, you can prefabricate flat type diamond composite layer first, and then perform precision machining through EDM. The cost of the entire process can be reduced, machining accuracy is satisfied, and damage to the surface of the diamond composite layer is minimal. There is no need to develop sinter cavity assembly for the diamond composite layer, thus having good flexibility and low cost.

[0080] Os dentes de corte não planos do tipo cume convexo da presente invenção mudam o design do dente de corte cilíndrico plano tradicional em dente de corte não plano do tipo cume convexo, que pode melhorar muito a capacidade de resistência ao impacto de direção positiva do dente de corte. Além disso, o cume convexo de corte principal 11, que está localizado na extremidade externa da borda 13 da superfície superior da camada de diamante policristalino 16, age como um ponto de corte 131. As superfícies chanfradas 18 estão presentes. No processo de corte, os detritos podem ser automaticamente formados em dois ramos a partir do ponto de corte 131, e podem ser espremidos para fora dos chanfros de corte 14 em ambos os lados do cume convexo de corte principal 11, tal que os detritos são impedidos de deslizar para a parte do corpo da lâmina ao longo da superfície superior da camada de diamante policristalino 16 e de formar embolamento, melhorando muito a capacidade da resistência ao embolamento da broca.[0080] The convex ridge type non-flat cutting teeth of the present invention change the traditional flat cylindrical cutting tooth design into convex ridge type non-flat cutting tooth, which can greatly improve the impact resistance capacity of positive direction of the cutting tooth. In addition, the main cut convex ridge 11, which is located at the outer edge of edge 13 of the top surface of the polycrystalline diamond layer 16, acts as a cut point 131. Bevel surfaces 18 are present. In the cutting process, the debris can be automatically formed into two branches from the cut point 131, and can be squeezed out of the cut grooves 14 on either side of the main cut convex ridge 11, such that the debris is prevented from slipping into the blade body part along the upper surface of the polycrystalline diamond layer 16 and from forming curl, greatly improving the curling resistance capability of the drill.

[0081] Exemplo 2[0081] Example 2

[0082] Como mostrado na Fig. 5, a presente invenção também fornece uma broca de diamante, que compreende um corpo de broca 3 e uma pluralidade de lâminas 4, em que: o corpo de broca 3 é equipado com um canal de água axial 31 no mesmo, uma parte de conexão 32 é formada em uma extremidade do corpo de broca 3, a outra extremidade do corpo de broca 3 é fornecida com uma pluralidade de furos de água 33 que podem se comunicar com o canal de água 31; uma pluralidade de lâminas 4 conectadas à outra extremidade do corpo de broca 3 na direção circunferencial, um lado de cada lâmina 4 equipado com uma pluralidade de dentes de corte 5 lado a lado, a pluralidade de dentes de corte 5 compreende dentes de corte não planos do tipo cume convexo 10,[0082] As shown in Fig. 5, the present invention also provides a diamond drill, comprising a drill body 3 and a plurality of blades 4, wherein: the drill body 3 is equipped with an axial water channel 31 therein, a connecting part 32 is formed at one end of the drill body 3, the other end of the drill body 3 is provided with a plurality of water holes 33 which can communicate with the water channel 31; a plurality of blades 4 connected to the other end of the drill body 3 in the circumferential direction, one side of each blade 4 equipped with a plurality of cutting teeth 5 side by side, the plurality of cutting teeth 5 comprise non-planar cutting teeth of the 10 convex ridge type,

conforme descrito no Exemplo 1.as described in Example 1.

[0083] Especificamente, o corpo de broca 3 é substancialmente cilíndrico, a parte de conexão 32 tem uma seção rosqueada e é utilizada para conectar em uma coluna de perfuração. A energia é transmitida à broca de diamante pela coluna de perfuração. Há o canal de água 31 na parte do meio do corpo de broca 3, e o canal de água 31 se comunica com a parte de conexão 32, a outra extremidade do corpo de broca 3 é fornecida com uma pluralidade de furos de água 33, que podem se comunicar com o canal de água 31.[0083] Specifically, the drill body 3 is substantially cylindrical, the connecting part 32 has a threaded section and is used to connect in a drill string. Energy is transmitted to the diamond bit through the drill string. There is the water channel 31 in the middle part of the drill body 3, and the water channel 31 communicates with the connecting part 32, the other end of the drill body 3 is provided with a plurality of water holes 33, that can communicate with the water channel 31.

[0084] Uma pluralidade de lâminas 4 conectadas à extremidade do corpo de broca 3 fornecida com uma pluralidade de furos de água 33. Na presente invenção, a lâmina 4 tem uma superfície lateral interna 41 e uma superfície lateral externa 42, uma superfície superior 43 da lâmina é conectada entre a superfície lateral interna 41 e a superfície lateral externa 42. A pluralidade dos dentes de corte 5 é disposta sobre a borda externa da superfície superior 43 da lâmina e próxima à superfície lateral interna 42; ademais, a superfície superior 43 da lâmina compreende uma parte do centro 431, uma parte da ponta 432, uma parte de ressalto 433 e uma parte de proteção de bitola 434 conectadas por sua vez, que são estendidas a partir do diâmetro do eixo central do corpo de broca 3 para o exterior, a parte do centro 431 está próxima do eixo central do corpo de broca 3, a parte de proteção da bitola 434 está localizada sobre a parede lateral do corpo de broca 3 e os dentes de corte 5 são distribuídos através da parte do centro 431, da parte da ponta 432, da parte do ressalto 433 e da parte de proteção da bitola 434 da lâmina 4.[0084] A plurality of blades 4 connected to the end of the drill body 3 provided with a plurality of water holes 33. In the present invention, the blade 4 has an inner side surface 41 and an outer side surface 42, an upper surface 43 of the blade is connected between the inner side surface 41 and the outer side surface 42. The plurality of cutting teeth 5 are disposed on the outer edge of the upper surface 43 of the blade and close to the inner side surface 42; furthermore, the upper surface 43 of the blade comprises a center portion 431, a point portion 432, a shoulder portion 433 and a gauge guard portion 434 connected in turn, which are in turn extended from the diameter of the central axis of the drill body 3 to the outside, the center part 431 is close to the center axis of the drill body 3, the gauge guard part 434 is located on the side wall of the drill body 3 and the cutting teeth 5 are distributed through the center part 431, the point part 432, the shoulder part 433 and the gauge guard part 434 of the blade 4.

[0085] Em que, em uma realização, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo 10 e dentes de corte 5 são dispostos em arranjo escalonado ao longo da direção axial do corpo da broca 3, isto é, entre a pluralidade de dentes de corte 10 dispostos sobre a borda externa da superfície superior 43 da lâmina e próxima à superfície lateral interna 42, dentes de corte planos tradicionais convencionais 5 são dispostos entre os dois dentes de corte não planos do tipo cume convexo 10.[0085] Wherein, in one embodiment, the convex ridge-type non-planar cutting teeth 10 and cutting teeth 5 are arranged in staggered arrangement along the axial direction of the drill body 3, i.e., between the plurality of teeth cutting edges 10 disposed on the outer edge of the upper surface 43 of the blade and close to the inner side surface 42, conventional traditional flat cutting teeth 5 are disposed between the two non-planar cutting teeth of the convex ridge type 10.

[0086] Se o embolamento for formado durante a perfuração, é normalmente porque os detritos começam a se reunir na posição da parte do centro 431 da broca, porque, nesta região, devido ao espaço limitado das lâminas 4 e área em que lama pulverizada dos furos de água 33 flui através sendo pequena, a região tem a capacidade mínima de descarregar detritos. Portanto, na aplicação de formação de fácil embolamento, o dente de corte do tipo cume convexo pode ser disposto na posição da parte do centro 431 da broca, para reduzir a possibilidade de formação de embolamento da broca.[0086] If the bunching is formed during drilling, it is usually because the debris begins to gather at the position of the center part 431 of the drill, because in this region, due to the limited space of the blades 4 and area in which the mud sprayed from the Water holes 33 flows through being small, the region has minimal ability to discharge debris. Therefore, in the easily bunched-forming application, the convex ridge-type cutting tooth can be arranged in the position of the center portion 431 of the drill, to reduce the possibility of bunching of the drill.

[0087] Como mostrado na Fig. 6, em uma realização da presente invenção, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos sobre a parte do centro 431 da lâmina 4. Quando perfurando em formação de fácil embolamento, muitas vezes, devido ao arranjo da broca e à limitação do limite de potência da bomba de lama de solo, é fácil para a broca gerar embolamento da parte do centro. Os dentes de corte do tipo cume convexo podem ser dispostos na posição da parte do centro 431, tal que o tamanho dos detritos produzidos pelos dentes localizados na parte do centro 431 pode ser reduzido, e os detritos sejam mais fáceis de serem carregados para fora pelo fluido de perfuração, a fim de reduzir o risco da formação de embolamento de broca.[0087] As shown in Fig. 6, in one embodiment of the present invention, the convex ridge type non-planar cutting teeth are disposed over the center portion 431 of the blade 4. When piercing in easy-to-bundle formation, often Due to the arrangement of the bit and the power limit limitation of the soil mud pump, it is easy for the bit to generate center part curl. The convex ridge-type cutting teeth can be arranged in the position of the center portion 431, such that the size of the debris produced by the teeth located on the center portion 431 can be reduced, and the debris is easier to be carried out by the drilling fluid in order to reduce the risk of drill curling.

[0088] Como mostrado na Figura 7, em outra realização, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos sobre a parte de ressalto 433 da lâmina 4. Quando perfurando em formações com alto teor de cascalho e assim sucessivamente, porque os dentes localizados na parte de ressalto têm uma linha de velocidade e potência de corte mais altas, eles são mais propensos a resistirem a impacto positivo, quando a broca vibra no fundo do poço, causando o dano à folha composta de diamante, reduzindo a velocidade mecânica e metragem. Neste caso, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos sobre a parte de ressalto 433, para melhorar a capacidade de resistência a impacto da broca.[0088] As shown in Figure 7, in another embodiment, the convex ridge type non-planar cutting teeth are disposed on the shoulder portion 433 of the blade 4. When drilling in formations with high gravel content and so on, because the teeth located in the shoulder part have a higher line speed and cutting power, they are more likely to resist positive impact, when the bit vibrates at the bottom of the well, causing damage to the diamond composite sheet, reducing mechanical speed and footage. In this case, convex ridge type non-flat cutting teeth are arranged on the shoulder portion 433 to improve the impact strength of the drill.

[0089] Naturalmente, em outras realizações, os dentes de corte na broca de diamante podem também todos serem dentes de corte não planos do tipo cume convexo. Este tipo de broca pode ser utilizado na formação de facilmente severo embolamento. Os dentes de corte não planos do tipo cume convexo na parte do centro podem melhorar a propriedade de antiembolamento da broca. O custo da broca empregando todos os dentes de corte não planos do tipo cume convexo é mais alto do que a broca de diamante na Fig. 7.[0089] Of course, in other embodiments, the cutting teeth on the diamond bit can also all be non-flat cutting teeth of the convex ridge type. This type of drill can be used to easily form severe tangle. Non-flat cutting teeth of the convex ridge type in the center part can improve the anti-tangle property of the drill. The cost of the bit employing all convex ridge type non-flat cutting teeth is higher than the diamond bit in Fig. 7.

[0090] Além disso, o dente na parte de ressalto normalmente suporta a potência de corte máxima durante a perfuração. Quando perfurando em formação de alto impacto, porque os dentes localizados na parte de ressalto têm uma velocidade de linha mais alta, eles são fáceis de suportar a força do impacto da direção circunferencial, que leva ao colapso dos dentes. Quando perfurando neste tipo de formação, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos sobre a parte de ressalto e no lado externo da parte de ponta, de modo a melhorar a capacidade de resistência ao impacto dos dentes de corte nestas áreas, e para melhorar a vida da broca.[0090] In addition, the tooth on the shoulder portion normally supports the maximum cutting power during drilling. When drilling in high impact formation, because the teeth located in the shoulder portion have a higher line speed, they are easy to withstand the impact force of the circumferential direction, which leads to tooth collapse. When drilling in this type of formation, the convex ridge type non-planar cutting teeth are arranged on the shoulder part and on the outside of the nose part, in order to improve the impact strength of the cutting teeth in these areas, and to improve drill life.

[0091] Em outra realização da presente invenção, uma pluralidade de lâminas 4 é ainda fornecida com uma pluralidade de dentes de corte secundários 45. Fig. 10. Os dentes de corte secundários 45 são dispostos na fileira traseira dos dentes de corte 5 ao longo da direção de corte rotativa do corpo de broca, a pluralidade de dentes de corte secundários 45 inclui dentes de corte não planos do tipo cume convexo 10. Especificamente, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo 10 podem também depor sobre a superfície superior 43 da parte de ressalto 433 da lâmina, isto é, na posição dos dentes de corte secundários 45. Quando os dentes de corte não planos do tipo cume convexo depõem sobre a superfície superior 43 (isto é, na posição dos dentes de corte secundário 45) da parte de ressalto 433 da lâmina, eles são “embutidos” dentro das lâminas 4 por brasagem.[0091] In another embodiment of the present invention, a plurality of blades 4 is further provided with a plurality of secondary cutting teeth 45. Fig. 10. Secondary cutting teeth 45 are disposed in the rear row of cutting teeth 5 along of the rotary cutting direction of the drill body, the plurality of secondary cutting teeth 45 include convex ridge type non-planar cutting teeth 10. Specifically, convex ridge type non-planar cutting teeth 10 may also lay on the upper surface 43 of the shoulder portion 433 of the blade, i.e. at the position of the secondary cutting teeth 45. When the non-planar cutting teeth of the convex ridge type lay down on the upper surface 43 (i.e., at the position of the secondary cutting teeth 45 ) of the shoulder part 433 of the blade, they are “embedded” inside the blades 4 by brazing.

[0092] Na broca de diamante da presente invenção, os dentes de corte não planos do tipo cume convexo são dispostos na parte do centro[0092] In the diamond drill of the present invention, the non-planar cutting teeth of the convex ridge type are arranged in the center part.

431, na parte da ponta 432 e na parte do ressalto 433 da lâmina 4 da broca, para acomodar as necessidades de perfuração de diferentes formações.431, in the tip part 432 and in the shoulder part 433 of the blade 4 of the drill, to accommodate the drilling needs of different formations.

[0093] Exemplo 3[0093] Example 3

[0094] Descrição de sua funcionalidade, quando perfurando em rocha dura e quebradiça[0094] Description of its functionality when drilling in hard and brittle rock

[0095] O cortador convexo induz um ponto de concentração de estresse, quando a broca fura em uma formação heterogênea e engata em rocha mais dura. Outras que não as cisalhas de corte planas regulares da rocha, a rocha cria um ponto de iniciação de rachadura e o cume de contato. A rocha quebra através de seu plano de clivagem através de cada lado e forma dois cortes ao longo do plano de clivagem, como mostrado na Figura 8.[0095] The convex cutter induces a stress concentration point when the bit drills into a heterogeneous formation and engages harder rock. Other than the regular flat rock cut shears, rock creates a crack initiation point and contact ridge. The rock breaks through its cleavage plane through each side and forms two cuts along the cleavage plane, as shown in Figure 8.

[0096] Exemplo 4[0096] Example 4

[0097] Descrição da perfuração em arenito e lamito e o indicador para vida de trabalho da broca[0097] Description of drilling in sandstone and mudstone and indicator for drill working life

[0098] Quando perfurando em arenito e lamito, o cortador de cume convexo cria uma deformação da rocha. Figura 9. O ângulo entre dois planos laterais do cume de corte é projetado para estar dentro de uma extensão tal que os cortes de lamito flexível formarão uma forma de cortes única e serão evacuados como um todo. Diferente de uma broca PDC regular, quando a broca está chegando no fim de sua vida e os cortes associados são fragmentados, comparado com os cortes quando a broca é nova, essa broca de corte do tipo cume convexo sempre cria esse corte em forma de V e a largura desta forma de V cresce mais, quando a broca está chegando no fim da sua vida.[0098] When drilling in sandstone and mudstone, the convex ridge cutter creates a deformation of the rock. Figure 9. The angle between two lateral planes of the cutting ridge is designed to be within such a range that the flexible mudstone cuts will form a single cut shape and will be evacuated as a whole. Unlike a regular PDC bit, when the bit is nearing the end of its life and the associated cuts are fragmented compared to the cuts when the bit is new, this convex ridge cut bit always creates this V-shaped cut. and the width of this V-shape grows more when the drill is nearing the end of its life.

[0099] Exemplo 5[0099] Example 5

[00100] Descrição de perfuração em arenito e lamito e a melhora na eficiência[00100] Description of drilling in sandstone and mudstone and the improvement in efficiency

[00101] Como mostrado na Figura 9, quando perfurando em arenito e lamito ao longo de toda a vida de trabalho da broca, os cortes são formados com forma de V, indicando que o plano livre de cortes é menor do que os cortes criados pela broca de corte de superfície plana regular. A partir da resposta da perfuração, é mostrado que o torque requerido para a broca de corte do tipo cume convexo é menor do que para a broca de corte de superfície plana, o que significa que uma eficiência de perfuração melhor é alcançada.[00101] As shown in Figure 9, when drilling in sandstone and mudstone throughout the working life of the drill, the cuts are formed in a V shape, indicating that the cut-free plane is smaller than the cuts created by the regular flat surface cutting bit. From the drilling response, it is shown that the torque required for the convex ridge cutter bit is less than for the flat surface cutter bit, which means that better drilling efficiency is achieved.

[00102] Exemplo 6[00102] Example 6

[00103] Aplicações de perfuração de fundo de poço para óleo e gás são desafiadoras, devido à alta temperatura, alta pressão, impacto e abrasão. A vida útil e desempenho tanto da broca, quanto do cortador PDC são diminuídos pelo calor, estresses ao redor de cortadores individuais e abrasão. Colocar um cone no centro do cortador cria uma nova geometria, que aumentará a vida útil dos cortadores PDC individuais, ao diminuir a temperatura interna e deslocar o calor para a periferia. Adicionalmente, este desenho também melhorará a perfuração, ao reduzir os estresses sobre a borda do cortador e limpar os cortes de forma mais eficaz. Em uma realização, as características do cortador incluem dissipação de calor da ponta do cortador, melhoramento da evacuação de cortes, e bordas mais afiadas reduzem estresses no quadro de diamante.[00103] Downhole drilling applications for oil and gas are challenging due to high temperature, high pressure, impact and abrasion. The life and performance of both the drill and the PDC cutter are diminished by heat, stresses around individual cutters and abrasion. Placing a cone in the center of the cutter creates a new geometry that will extend the life of individual PDC cutters by lowering the internal temperature and displacing heat to the periphery. Additionally, this design will also improve perforation by reducing stresses on the cutter edge and cleaning the cuts more effectively. In one embodiment, cutter features include heat dissipation from the cutter tip, improved cut evacuation, and sharper edges reduce stresses on the diamond frame.

[00104] Referindo-se às Fig. 12A, 12B e 12C, é revelado um dente de corte, que compreende um corpo cilíndrico 1201, a superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico 1201 é fornecida com três cumes de corte 1212, os cumes de corte 1212 se estendem em triângulos 1220 nos vértices de um triângulo de Reuleaux na parte de extremidade do corpo cilíndrico 1201. A extremidade externa dos cumes de corte 1212 se estende para a borda externa 1213 da superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico 1201. As superfícies da parte de extremidade do corpo cilíndrico 1201 em ambos os lados dos cumes de corte 1212 são chanfros de corte 1214. As superfícies chanfradas 1218 estão presentes.[00104] Referring to Figs. 12A, 12B and 12C, a cutting tooth comprising a cylindrical body 1201 is disclosed, the surface of the end portion of the cylindrical body 1201 is provided with three cutting ridges 1212, the ridges cutters 1212 extend in triangles 1220 at the vertices of a Reuleaux triangle on cylindrical body end portion 1201. The outer end of cut ridges 1212 extends to outer edge 1213 of the cylindrical body end portion surface 1201. The surfaces of the end portion of the cylindrical body 1201 on either side of the cutting ridges 1212 are cutting chamfers 1214. The chamfering surfaces 1218 are present.

[00105] Especificamente, o corpo cilíndrico 1201 compreende uma base 1215 formada de material de carboneto de tungstênio e uma camada de diamante policristalino 1216 conectada ao topo da base. Os cumes de corte 1212 estão localizados sobre a superfície superior da camada de diamante policristalino 1216.[00105] Specifically, the cylindrical body 1201 comprises a base 1215 formed of tungsten carbide material and a layer of polycrystalline diamond 1216 connected to the top of the base. Cutting ridges 1212 are located on the top surface of polycrystalline diamond layer 1216.

[00106] As propriedades materiais do diamante policristalino são determinadas principalmente pela escala de partículas selecionadas durante a sinterização, o diamante policristalino tendo uma dimensão de partícula médio entre 1 μm a 50 μm após a sinterização. Quanto menor o tamanho da partícula, maior a resistência ao desgaste do diamante policristalino sinterizado, mas a resistência ao impacto correspondente é menor. Em uma realização, a dimensão de partícula média da camada de diamante policristalino sinterizado 1216 é de 1 μm a 25 μm.[00106] The material properties of polycrystalline diamond are mainly determined by the scale of particles selected during sintering, polycrystalline diamond having an average particle size between 1 µm to 50 µm after sintering. The smaller the particle size, the greater the wear resistance of the sintered polycrystalline diamond, but the corresponding impact strength is lower. In one embodiment, the average particle size of the 1216 sintered polycrystalline diamond layer is from 1 µm to 25 µm.

[00107] As extremidades internas dos cumes de corte 1212 se estendem em triângulos 1220 nos vértices de um triângulo de Reuleaux no meio da superfície superior da camada de diamante policristalino[00107] The inner ends of the 1212 cut ridges extend in 1220 triangles at the apexes of a Reuleaux triangle in the middle of the upper surface of the polycrystalline diamond layer

1216. A extremidade externa dos cumes de corte 1212 se estendem para a borda externa 1213 da superfície superior da camada de diamante policristalino 1216. As superfícies chanfradas 1218 estão presentes. Vistos do tipo da camada de diamante policristalino 1216, os cumes de corte 1212 formam um triângulo de Reuleaux com triângulos em seus vértices. A superfície superior da camada de diamante policristalino 1216 localizada em ambos os lados dos cumes de corte 1212 são chanfros de corte 1214, os chanfros de corte 1214 se estendem ao longo de uma direção axial a partir dos triângulos 1220 nos vértices do triângulo de Reuleaux sobre a superfície superior da camada de diamante policristalino 1216 para fora e para baixo. Em uma realização, o triângulo pode ser qualquer triângulo circular. A superfície superior da camada de diamante policristalino 1216 entre os cumes de corte 1212 (isto é, a superfície da parte de extremidade do corpo cilíndrico 1201) é o chanfro de corte 1214.1216. The outer end of the cut ridges 1212 extend to the outer edge 1213 of the top surface of the polycrystalline diamond layer 1216. Bevel surfaces 1218 are present. Viewed from the 1216 polycrystalline diamond layer type, the 1212 cut ridges form a Reuleaux triangle with triangles at its apexes. The top surface of polycrystalline diamond layer 1216 located on either side of cut ridges 1212 are cut bevels 1214, cut bevels 1214 extend along an axial direction from triangles 1220 at vertices of Reuleaux triangle over the top surface of 1216 polycrystalline diamond layer outward and downward. In one realization, the triangle can be any circular triangle. The upper surface of the polycrystalline diamond layer 1216 between the cutting ridges 1212 (i.e., the surface of the end portion of the cylindrical body 1201) is the cutting chamfer 1214.

[00108] Em uma realização, referindo-se à Fig. 14, o ângulo θ entre os dois chanfros de corte 1214 é 140º a 180º. O ângulo θ é determinado pelas necessidades da formação de fato. O ângulo θ pode ser projetado para diferentes valores, de acordo com os requisitos de desempenho,[00108] In one embodiment, referring to Fig. 14, the angle θ between the two cutting chamfers 1214 is 140° to 180°. The angle θ is determined by the needs of the actual training. Angle θ can be designed to different values, according to performance requirements,

otimizando, assim, os resultados da operação.thus optimizing the results of the operation.

[00109] Em uma realização, o cume de corte 1212 tem um comprimento de 1/4 a 1/10 vezes o diâmetro do corpo cilíndrico 1201.[00109] In one embodiment, the cutting ridge 1212 has a length of 1/4 to 1/10 times the diameter of the cylindrical body 1201.

[00110] Em uma realização, mostrada na Fig. 12A, o dente de corte é um dente de corte rotacionalmente simétrico de 120 graus, isto é, o ângulo entre os cumes de corte 1212 é 120 graus.[00110] In one embodiment, shown in Fig. 12A, the cutting tooth is a rotationally symmetrical cutting tooth of 120 degrees, that is, the angle between the cutting ridges 1212 is 120 degrees.

[00111] Em uma realização, o raio a partir da localização em que o triângulo 1220 encontra o triângulo de Reuleaux tem 0,173 polegada. Em uma realização, os raios a partir da localização do vértice mais externo do triângulo 1220 tem 0,200 polegada. Fig. 12A. Em uma realização, a altura do painel traseiro é de 0,046 a 0,054 polegada a partir do centro do triângulo de Reuleaux para a borda interna da superfície chanfrada[00111] In one embodiment, the radius from the location where triangle 1220 meets Reuleaux's triangle is 0.173 inches. In one embodiment, the radii from the location of the outermost vertex of triangle 1220 are 0.200 inches. Fig. 12A. In one embodiment, the height of the back panel is 0.046 to 0.054 inches from the center of the Reuleaux triangle to the inner edge of the beveled surface.

1218. Em uma realização, a altura do painel traseiro é de 0,050 polegada a partir do centro do triângulo de Reuleaux para a borda interna da superfície chanfrada 1218. Fig. 12B. Em uma realização, o tamanho do chanfro da superfície chanfrada 1218 varia de 0,014 a 0,022 polegada. Em uma realização, o tamanho do chanfro da superfície chanfrada 1218 é de 0,018 polegada. Fig. 12B. Em uma realização, o cume de corte 1212 tem 0,120 polegada a partir do fundo da camada de diamante policristalino 1216. Em uma realização, o corpo cilíndrico 1201 tem uma superfície chanfrada mais baixa 1222 na extremidade oposta à camada de diamante policristalino 1216. Em uma realização, a superfície chanfrada inferior 1222 tem entre 0,030-0,45 polegada de altura e tem um ângulo de 40º-50º. Em uma realização, o ângulo da superfície chanfrada inferior 1222 é 45º. Fig. 12B. Em uma realização, o ângulo do cone é 2,5º. Fig. 12C. O ângulo do cone é o ângulo entre o centro do triângulo de Reuleaux e a borda interna da superfície chanfrada 1218. Fig. 12C.1218. In one embodiment, the height of the back panel is 0.050 inches from the center of the Reuleaux triangle to the inner edge of the beveled surface 1218. Fig. 12B. In one embodiment, the bevel size of the 1218 bevel surface ranges from 0.014 to 0.022 inches. In one embodiment, the bevel size of the 1218 bevel surface is 0.018 inches. Fig. 12B. In one embodiment, cutting ridge 1212 is 0.120 inches from the bottom of polycrystalline diamond layer 1216. In one embodiment, cylindrical body 1201 has a lower bevel surface 1222 at the end opposite polycrystalline diamond layer 1216. embodiment, the bottom chamfered surface 1222 is between 0.030-0.45 inches high and has an angle of 40°-50°. In one embodiment, the angle of the bottom chamfered surface 1222 is 45°. Fig. 12B. In one embodiment, the cone angle is 2.5°. Fig. 12C. The cone angle is the angle between the center of the Reuleaux triangle and the inner edge of the beveled surface 1218. Fig. 12C.

[00112] A Fig. 13 representa uma vista em perspectiva de cima do cortador PDC mostrado na Fig. 12A. A Fig. 14 representa uma vista em perspectiva de baixo do cortador PDC mostrado na Fig. 12A. A Fig. 15 representa uma vista lateral do cortador PDC mostrado na Fig. 12A. Em uma realização, o dente de corte pode ter 0,625 polegada de diâmetro. Em uma realização, o dente de corte pode ter 0,528 a 0,536 polegada de altura. Em uma realização, o dente de corte tem 0,532 polegada de altura. A Fig. 16 representa o dente de corte em relação à formação.[00112] Fig. 13 is a perspective view from above of the PDC cutter shown in Fig. 12A. Fig. 14 is a perspective view from below of the PDC cutter shown in Fig. 12A. Fig. 15 represents a side view of the PDC cutter shown in Fig. 12A. In one embodiment, the cutting tooth can be 0.625 inches in diameter. In one embodiment, the cutting tooth can be 0.528 to 0.536 inches high. In one embodiment, the cutting tooth is 0.532 inches high. Fig. 16 represents the cutting tooth in relation to formation.

[00113] O acima descrito são diversas realizações da presente invenção. Com base nos conteúdos revelados na presente invenção, aqueles versados na técnica podem fazer várias modificações ou variações, sem se distanciarem do espírito e escopo da invenção.[00113] The above are several embodiments of the present invention. Based on the contents disclosed in the present invention, those skilled in the art can make various modifications or variations, without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims

1. Cutting Tooth, characterized in that it comprises: a cylindrical body, in which the surface of the end part of the cylindrical body is provided with three cutting ridges, wherein the inner end of each of the cutting ridges extends to a triangle at the apex of a Reuleaux triangle at the cylindrical body end portion, where the outer end of each of the cutting ridges extends to the outer edge of the cylindrical body end portion surface, where the portion surfaces ends of the cylindrical body on each side of each of the cutting ridges are cutting chamfers; and three cut points, each located in the triangle at the apex of a Reuleaux triangle at the end of the cylindrical body.

2. Cutting Tooth according to Claim 1, characterized in that the cylindrical body comprises a base formed of tungsten carbide material and a layer of polycrystalline diamond connected to the top of the base, the cutting ridges are located on the upper surface of polycrystalline diamond layer.

A Cutting Tooth, according to Claim 1, characterized in that the angle between the cutting crests is 80º - 140º.

4. Cutting tooth according to Claim 1, characterized in that the length of each of the cutting ridges is the same.

Cutting tooth according to Claim 1, characterized in that it further comprises a chamfered surface at the outer end of each of the cutting ridges.

A Cutting Tooth according to Claim 5, characterized in that the chamfer size of the chamfered surface is between 0.014 and 0.022 inches.

7. Cutting Tooth according to Claim 1, characterized in that the radius from the center of the cutting tooth to where the triangle meets the Reuleaux triangle is 0.173 inches.

A Cutting Tooth according to Claim 1, characterized in that the radius from the center of the cutting tooth to where the outermost vertex of the triangle is 0.150-0.450 inches.

A Cutting Tooth according to Claim 5, characterized in that the height of a rear panel from the center of the Reuleaux triangle to the inner edge of the chamfered surface is 0.046-0.054 inches.

10. Cutting Tooth according to Claim 9, characterized in that a cone angle from the inner edge of the chamfered surface to the center of the Reuleaux triangle is 2.50º - 10.00º.

11. Diamond Drill, characterized in that it comprises: a drill body equipped with an axial water channel in it, a connecting part is formed at one end of the drill body, the other end of the drill body is provided with a plurality of water holes that can communicate with the water channel; a plurality of blades connected to the other end of the drill body in the circumferential direction, one side of each blade equipped with a plurality of side-by-side cutting teeth, the plurality of cutting teeth comprise cutting teeth as defined in Claim 1.

12. Diamond Drill, characterized in that it comprises: a drill body equipped with an axial water channel therein, a connecting part is formed at one end of the drill body, the other end of the drill body is provided with a plurality of water holes that can communicate with the water channel; a plurality of blades connected to the other end of the drill body in the circumferential direction, one side of each blade equipped with a plurality of side-by-side cutting teeth, the plurality of cutting teeth comprise cutting teeth as defined in Claim 2.

13. Diamond Drill, characterized in that it comprises: a drill body equipped with an axial water channel in it, a connecting part is formed at one end of the drill body, the other end of the drill body is provided with a plurality of water holes that can communicate with the water channel; a plurality of blades connected to the other end of the drill body in the circumferential direction, one side of each blade equipped with a plurality of side-by-side cutting teeth, the plurality of cutting teeth comprise cutting teeth as defined in Claim 3.

14. Diamond Drill, characterized in that it comprises:

a drill body equipped with an axial water channel therein, a connecting part is formed at one end of the drill body, the other end of the drill body is provided with a plurality of water holes that can communicate with the water channel; a plurality of blades connected to the other end of the drill body in the circumferential direction, one side of each blade equipped with a plurality of side-by-side cutting teeth, the plurality of cutting teeth comprise cutting teeth as defined in Claim 4.

15. Diamond Drill, characterized in that it comprises: a drill body equipped with an axial water channel in it, a connecting part is formed at one end of the drill body, the other end of the drill body is provided with a plurality of water holes that can communicate with the water channel; a plurality of blades connected to the other end of the drill body in the circumferential direction, one side of each blade equipped with a plurality of side-by-side cutting teeth, the plurality of cutting teeth comprise cutting teeth as defined in Claim 5.

16. Diamond Drill, characterized in that it comprises: a drill body equipped with an axial water channel in it, a connecting part is formed at one end of the drill body, the other end of the drill body is provided with a plurality of water holes that can communicate with the water channel;

a plurality of blades connected to the other end of the drill body in the circumferential direction, one side of each blade equipped with a plurality of side-by-side cutting teeth, the plurality of cutting teeth comprise cutting teeth as defined in Claim 6.

17. Diamond Drill, characterized in that it comprises: a drill body equipped with an axial water channel in it, a connecting part is formed at one end of the drill body, the other end of the drill body is provided with a plurality of water holes that can communicate with the water channel; a plurality of blades connected to the other end of the drill body in the circumferential direction, one side of each blade equipped with a plurality of side-by-side cutting teeth, the plurality of cutting teeth comprise cutting teeth as defined in Claim 7.

18. Diamond Drill, characterized in that it comprises: a drill body equipped with an axial water channel in it, a connecting part is formed at one end of the drill body, the other end of the drill body is provided with a plurality of water holes that can communicate with the water channel; a plurality of blades connected to the other end of the drill body in the circumferential direction, one side of each blade equipped with a plurality of side-by-side cutting teeth, the plurality of cutting teeth comprise cutting teeth as defined in Claim 8.

19. Diamond Drill, characterized in that it comprises: a drill body equipped with an axial water channel in it, a connecting part is formed at one end of the drill body, the other end of the drill body is provided with a plurality of water holes that can communicate with the water channel; a plurality of blades connected to the other end of the drill body in the circumferential direction, one side of each blade equipped with a plurality of side-by-side cutting teeth, the plurality of cutting teeth comprise cutting teeth as defined in Claim 9.

20. Diamond Drill, characterized in that it comprises: a drill body equipped with an axial water channel in it, a connecting part is formed at one end of the drill body, the other end of the drill body is provided with a plurality of water holes that can communicate with the water channel; a plurality of blades connected to the other end of the drill body in the circumferential direction, one side of each blade equipped with a plurality of side-by-side cutting teeth, the plurality of cutting teeth comprise cutting teeth as defined in Claim 10.