EA021164B1 - Diamond drilling bit - Google Patents
Diamond drilling bit Download PDFInfo
- Publication number
- EA021164B1 EA021164B1 EA201200162A EA201200162A EA021164B1 EA 021164 B1 EA021164 B1 EA 021164B1 EA 201200162 A EA201200162 A EA 201200162A EA 201200162 A EA201200162 A EA 201200162A EA 021164 B1 EA021164 B1 EA 021164B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- housing
- working matrix
- annular cavity
- matrix
- working
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной технике, а конкретно к породоразрушающим инструментам, предназначенным для проводки скважин.The invention relates to mining equipment, and in particular to rock cutting tools designed for drilling wells.
Известно алмазное буровое долото, содержащее полый корпус, прикрепленную к нему матрицу с продольными каналами, выходящими в концентричную канавку на торце. (Инструмент для бурения скважин. Недра, М., 1981).A diamond drill bit is known that contains a hollow body, a matrix attached to it with longitudinal channels extending into the concentric groove at the end. (Tool for drilling wells. Nedra, M., 1981).
Недостатком данного алмазного бурового долота является то, что оно приводится во вращательное движение крутящим моментом, созданным вне его конструкции, чем обусловлены потери значений крутящего момента в период передачи.The disadvantage of this diamond drill bit is that it is rotationally driven by the torque created outside of its structure, which results in the loss of torque values during the transmission period.
Прототипом заявляемого изобретения является алмазное буровое долото, содержащее корпус с внутренними продольными отверстиями, связанную с корпусом рабочую матрицу с кольцевыми концентричными канавками на торцевой поверхности и выпускными отверстиями в нижнем окончании, имеющими выход в концентричные канавки (патент РК № 24035 Алмазное буровое долото, бюл. №5-2011).The prototype of the claimed invention is a diamond drill bit containing a housing with internal longitudinal holes, a working matrix connected to the housing with concentric annular grooves on the end surface and outlet openings in the lower end having access to the concentric grooves (patent RK No. 24035 Diamond drill bit, bull. No. 5-2011).
Прототип имеет те же недостатки, что и приведенный аналог, т.е. крутящий момент алмазному буровому долоту также передается извне, что сопровождается неизбежными колебаниями и потерями его значений из-за расстояний передачи и присутствием конструктивных помех вращательному движению алмазного бурового долота.The prototype has the same disadvantages as the above analogue, i.e. torque is also transmitted to the diamond drill bit from the outside, which is accompanied by inevitable fluctuations and loss of its values due to transmission distances and the presence of structural interference with the rotational movement of the diamond drill bit.
Задача изобретения - достижение стабильно высоких значений крутящего момента алмазного бурового долота на контакте с разрушаемой горной породой.The objective of the invention is the achievement of stably high values of the torque of the diamond drill bit in contact with destructible rock.
Технический результат - самовращающаяся под направленным воздействием потока промывочной жидкости рабочая матрица, скользящим контактом по кругу связанная с корпусом алмазного бурового долота.EFFECT: working matrix, self-rotating under a directed influence of the flow of washing liquid, by a sliding contact in a circle connected with the body of a diamond drill bit.
Технический результат достигается тем, что в алмазном буровом долоте, содержащем корпус с внутренними продольными отверстиями, связанную с корпусом рабочую матрицу с кольцевыми концентричными канавками на торцевой поверхности и выпускными отверстиями в нижнем окончании, имеющими выход в концентричные канавки, согласно изобретению корпус и рабочая матрица выполнены с одинаковым диаметром и связаны скользящим контактом по кругу, корпус снабжен присоединенным к нему снизу в осевом положении валом с нижним буртиком, совместно с корпусом образующим кольцевую полость, рабочая матрица оснащена соосно закрепленной на ней сверху втулкой, которая размещена в кольцевой полости по вращению наклонно прикрепленными к ней снаружи полукруглыми лопатками, опирающимися посредством подшипника на нижний буртик вала с возможностью вращения, внутренние продольные отверстия корпуса проведены проходящими в кольцевую полость и направленными на встречные внутренние стенки полукруглых лопаток, при этом сообщающиеся с кольцевой полостью выпускные отверстия просверлены по краям окружности рабочей матрицы, плавно изогнуто выходящими в нижнем окончании горизонтальным участком на концентричные канавки торцевой поверхности противоположно вращению, на внешней поверхности рабочей матрицы снизу доверху выполнены открытые каналы с передними выпуклыми стенками по ходу вращения, периодически совпадающие с ответными каналами, расположенными на теле корпуса и перекрывающимися корпусом между ними при вращении рабочей матрицы относительно последнего.The technical result is achieved in that in a diamond drill bit containing a housing with internal longitudinal holes, a working matrix connected to the housing with concentric annular grooves on the end surface and outlet openings in the lower end having access to the concentric grooves, according to the invention, the housing and the working matrix are made with the same diameter and connected by a sliding contact in a circle, the housing is equipped with a shaft attached to it from below in axial position with a lower flange, together with the housing forming an annular cavity, the working matrix is equipped with a sleeve coaxially mounted on top of it, which is placed in the annular cavity by rotation with semicircular blades obliquely attached to it from the outside, rotatably supported by a bearing on the lower shaft shoulder, the inner longitudinal holes of the housing are passed into the annular cavity and directed towards the oncoming inner walls of the semicircular blades, while the outlet openings communicating with the annular cavity are drilled around the edges of the circumference openings with front convex walls along the direction of rotation, periodically coinciding with the response channels located on the body of the body and overlapping on the outer surface of the working matrix from the bottom to the top, smoothly curved by the horizontal section extending horizontally at the lower end to the concentric grooves of the end surface opposite to rotation the body between them during rotation of the working matrix relative to the latter.
Отличительным признаком изобретения является то, что углубка и формирование скважин осуществляются самовращающейся рабочей матрицей, скользящим контактом по кругу связанной с корпусом алмазного бурового долота.A distinctive feature of the invention is that the recess and the formation of wells are carried out by a self-rotating working matrix, a sliding contact in a circle connected with the body of the diamond drill bit.
Отличительным признаком изобретения является то, что корпус снабжен присоединенным к нему снизу в осевом положении валом с нижним буртиком, совместно с корпусом образующим кольцевую полость, рабочая матрица оснащена соосно закрепленной на ней сверху втулкой, которая размещена в кольцевой полости по вращению наклонно прикрепленными к ней снаружи полукруглыми лопатками, опирающимися посредством подшипника на нижний буртик вала с возможностью вращения, внутренние продольные отверстия корпуса проведены проходящими в кольцевую полость и направленными на встречные внутренние стенки полукруглых лопаток, чем обеспечивается создание нисходящим потоком промывочной жидкости начального крутящего момента в кольцевой полости, образованной корпусом и валом, снижение конструктивных помех вращательному движению рабочей матрицы.A distinctive feature of the invention is that the housing is provided with a shaft attached to it from below in axial position with a lower flange, together with the housing forming an annular cavity, the working matrix is equipped with a sleeve coaxially mounted on top of it, which is placed in the annular cavity by rotation, obliquely attached to it from the outside semicircular blades, supported by bearings on the lower flange of the shaft with the possibility of rotation, the internal longitudinal holes of the housing are held passing in the annular cavity aimed at opposing inner walls of semi-circular blades, which ensures the creation downflow wash liquid starting torque in an annular cavity formed by the housing and the shaft, reducing structural noise rotational movement of the working matrix.
Признаком изобретения является то, что сообщающиеся с кольцевой полостью выпускные отверстия просверлены по краям окружности рабочей матрицы плавно изогнуто выходящими в нижнем окончании горизонтальным участком на концентричные канавки торцевой поверхности противоположно вращению, при протекании через них нисходящего потока промывочной жидкости с плавным поворотом, наибольшие давления возникают у передней по вращению стенки выпускных отверстий, суммарно преобразуемые в крутящий момент рабочей матрицы, при этом горизонтальный участок в нижнем окончании способствует появлению предельных величин реактивной силы истечения промывочной жидкости, по направлению кругового приложения совпадающих с вращением рабочей матрицы и совместно способствующих усилению крутящего момента.A feature of the invention is that the outlet openings communicating with the annular cavity are drilled along the edges of the working matrix circumference smoothly curving out at the lower end to the concentric grooves of the end surface opposite to the rotation, when the downward flow of washing liquid flows through them with a smooth rotation, the greatest pressure arises front of the rotation of the walls of the outlet openings, which are totally converted into the torque of the working matrix, while horizontal runoff at the lower end contributes to the appearance of limiting values of the reactive force of the outflow of the washing fluid, in the direction of circular application coinciding with the rotation of the working matrix and together contributing to the increase of torque.
Выполнение корпуса и рабочей матрицы с одинаковым диаметром и связанными скользящим контактом по кругу на внешней поверхности рабочей матрицы снизу доверху открытых каналов с передними выпуклыми стенками по ходу вращения, периодически совпадающими с ответными каналами, расположенными на теле корпуса и перекрывающимися корпусом между ними при вращении рабочей матри- 1 021164 цы относительно последнего, образует забойное давление промывочной жидкости ниже корпуса, и поворотным восходящим потоком промывочной жидкости забойное давление будет приложено на передние выпуклые стенки открытых каналов, создавая крутящий момент, и при их совпадении с ответными каналами, расположенными на теле корпуса, под воздействием забойного давления происходит ускоренный силовой выброс восходящего потока вверх, сопровождающийся увеличением реактивной силы истечения, одновременно в открытых каналах, перекрытых корпусом, произойдет гидравлический удар и отраженная волна повышенного давления также будет приложена на передние выпуклые стенки открытых каналов, что совокупно с реактивной силой истечения промывочной жидкости создает дополнительный крутящий момент с внешней стороны рабочей матрицы.The execution of the housing and the working matrix with the same diameter and connected by a sliding contact in a circle on the outer surface of the working matrix from the bottom to the top of open channels with front convex walls in the direction of rotation, periodically coinciding with the response channels located on the body of the body and overlapping the case between them during rotation of the working matrix - 1 021164 ts relative to the latter, forms a bottomhole pressure of the flushing fluid below the housing, and a bottom-up pressure of the flushing fluid with a rotary upward flow of flushing fluid det is applied to the front convex walls of the open channels, creating a torque, and when they coincide with the response channels located on the body of the body, under the influence of the bottomhole pressure, an accelerated upward upward flow of force occurs, accompanied by an increase in the reactive force of the outflow, simultaneously in the open channels that are closed case, a hydraulic shock will occur and the reflected wave of increased pressure will also be applied to the front convex walls of the open channels, which together with the reactive system Failure of the outflow of flushing fluid creates additional torque from the outside of the working matrix.
Вкупе с другими признаками изобретения создание забойного давления промывочной жидкости ниже корпуса и прерывисто, выбросно ударно совмещенный интенсивный режим пульсирующего движения напорного восходящего потока позволяют получить суммарный крутящий момент с высокими значениями.Together with other features of the invention, the creation of bottomhole pressure of the flushing fluid below the casing and intermittently, ejection shock combined intensive mode of the pulsating movement of the pressure upward flow allows you to get the total torque with high values.
Совокупность существенно отличительных признаков изобретения имеет причинно-следственную связь, обеспечивает решение задачи и достижение технического результата.The set of essentially distinctive features of the invention has a causal relationship, provides a solution to the problem and the achievement of a technical result.
На фиг. 1 изображен продольный разрез алмазного бурового долота; на фиг. 2 - вид с внешней стороны.In FIG. 1 is a longitudinal section through a diamond drill bit; in FIG. 2 is a view from the outside.
Алмазное буровое долото содержит корпус 1 с внутренними продольными отверстиями 2, связанную с корпусом 1 скользящим контактом по кругу рабочую матрицу 3 с одинаковым диаметром с ним и выпускными отверстиями 4, выходящими в нижнем окончании горизонтальным участком 6 на концентричные канавки 5 торцевой поверхности противоположно вращению.The diamond drill bit contains a housing 1 with internal longitudinal holes 2, connected to the housing 1 by a sliding contact in a circle a working matrix 3 with the same diameter with it and outlet holes 4, facing the lower end of the horizontal section 6 on the concentric grooves 5 of the end surface opposite the rotation.
Корпус 1 снабжен присоединенным к нему снизу в осевом положении валом 7 с нижним буртиком 8, совместно с корпусом 1 образующим кольцевую полость 9.The housing 1 is provided with a shaft 7 attached to it from below in axial position with a lower flange 8, together with the housing 1 forming an annular cavity 9.
Рабочая матрица 3 оснащена соосно закрепленной на ней сверху втулкой 10, которая размещена в кольцевой полости 9 по вращению наклонно прикрепленными к ней снаружи полукруглыми лопатками 11, опирающимися посредством подшипника 12 на нижний буртик 8 вала 7 с возможностью вращения.The working matrix 3 is equipped with a sleeve 10 coaxially mounted on top of it, which is placed in the annular cavity 9 in rotation by semicircular blades 11, which are obliquely attached to it from the outside and are rotatably supported by the bearing 12 on the lower shoulder 8 of the shaft 7.
Внутренние продольные отверстия 2 корпуса 1 проведены проходящими в кольцевую полость 9 и направлены на встречные внутренние стенки полукруглых лопаток 11.The internal longitudinal holes 2 of the housing 1 are held passing into the annular cavity 9 and directed to the oncoming inner walls of the semicircular blades 11.
Сообщающиеся с кольцевой полостью 9 выпускные отверстия 4 просверлены по краям окружности рабочей матрицы 3 плавно изогнуто выходящими в нижнем окончании горизонтальным участком 6 на концентричные канавки 5 торцевой поверхности противоположно вращению.Connected with the annular cavity 9, the outlet 4 is drilled along the edges of the circumference of the working matrix 3 smoothly bent outward at the lower end of the horizontal section 6 on the concentric grooves 5 of the end surface opposite to the rotation.
На внешней поверхности рабочей матрицы 3 снизу доверху выполнены открытые каналы 13 с передними выпуклыми стенками 14 по ходу вращения, периодически совпадающими с ответными каналами 15, расположенными на теле корпуса 1 и перекрывающимися корпусом 1 между ними при вращении рабочей матрицы относительно последнего.On the outer surface of the working matrix 3, open channels 13 are made from the bottom to the top with convex front walls 14 in the direction of rotation, periodically coinciding with the response channels 15 located on the body of the housing 1 and overlapping by the housing 1 between them when the working matrix is rotated relative to the latter.
Алмазное буровое долото работает в следующем порядке.A diamond drill bit operates in the following order.
Нисходящий поток промывочной жидкости, подаваемый по колонне бурильных труб (не показано), соединенной сверху с корпусом 1, по внутренним продольным отверстиям 2 проходит в кольцевую полость 9 и воздействием силой веса столба промывочной жидкости и скоростного напора на наклонно прикрепленные снаружи к втулке 10 полукруглые лопатки 11, опирающиеся посредством подшипника 12 на нижний буртик 8 вала 7, приводит во вращательное движение втулку 10. Крутящий момент от втулки 10 передается рабочей матрице 3, связанной с корпусом 1 скользящим контактом по кругу.The downward flow of flushing fluid supplied through a drill pipe string (not shown) connected from above to the housing 1, through the internal longitudinal holes 2, passes into the annular cavity 9 and the force of the weight of the column of flushing fluid and high-speed pressure on the semicircular blades inclined externally attached to the sleeve 10 11, supported by a bearing 12 on the lower flange 8 of the shaft 7, rotates the sleeve 10. The torque from the sleeve 10 is transmitted to the working matrix 3, which is connected to the housing 1 by a sliding contact on the circle.
Далее нисходящий поток промывочной жидкости из кольцевой полости 9 поступает в сообщающиеся с ней выпускные отверстия 4, поворачивая по плавно изогнутому направлению к выходу на концентричные канавки 5 торцевой поверхности, оказывает давление на передние по вращению стенки, что суммарно с реактивной силой истечения промывочной жидкости через горизонтальный участок 6 противоположно вращению создает крутящий момент для вращения рабочей матрицы 3.Next, the downward flow of washing liquid from the annular cavity 9 enters the outlet openings 4 communicating with it, turning in a smoothly curved direction to the exit to the concentric grooves 5 of the end surface, exerts pressure on the front walls by rotation, which is combined with the reactive force of the outflow of washing liquid through the horizontal section 6 opposite to rotation creates a torque for rotation of the working matrix 3.
После этого ниже корпуса 1 образуется забойное давление промывочной жидкости и напорный восходящий поток, поворачиваясь по направлению открытых каналов 13, воздействует на передние выпуклые стенки 14, усиливая крутящий момент, и при совпадении открытых каналов 13 с ответными каналами 15, расположенными на теле корпуса 1, происходит ускоренный силовой выброс восходящего потока вверх, сопровождающийся увеличением реактивной силы истечения, одновременно в открытых каналах 13, перекрытых корпусом 1, произойдет гидравлический удар и отраженная волна повышенного давления также будет приложена на передние выпуклые стенки 14 открытых каналов 13, что совокупно создает дополнительный крутящий момент с внешней стороны рабочей матрицы 3, осуществляющий углубку и формирование скважины (не показано).After that, downhole pressure of the flushing fluid is formed below the body 1 and the pressure upward flow, turning in the direction of the open channels 13, acts on the front convex walls 14, increasing the torque, and when the open channels 13 coincide with the return channels 15 located on the body of the body 1, there is an accelerated power surge of the upward flow, accompanied by an increase in the reactive force of the outflow, simultaneously in the open channels 13, blocked by the housing 1, a hydraulic shock will occur and reflected in A high pressure wave will also be applied to the front convex walls 14 of the open channels 13, which together creates additional torque from the outside of the working matrix 3, which implements a well and a well formation (not shown).
Принципиальная работоспособность и значительные ресурсы алмазного бурового долота с самовращающейся рабочей матрицей с высокими значениями крутящего момента и минимальными затратами энергии подтверждены экспериментально на буровом стенде, оснащенном буровым станком СКБ-41, промывочным насосом НБ3-320/63 и контрольно-измерительными приборами по замеру расхода и давлений промывочной жидкости, энергии, численных значений крутящего момента и частоты вращения рабочей матрицы относительно корпуса.The basic operability and significant resources of a diamond drill bit with a self-rotating working matrix with high torque values and minimal energy costs were confirmed experimentally on a drill stand equipped with an SKB-41 drill rig, NB3-320 / 63 flushing pump and measuring instruments for measuring flow rate and flushing fluid pressure, energy, numerical values of torque and speed of the working matrix relative to the housing.
- 2 021164- 2 021164
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KZ20111208 | 2011-11-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201200162A1 EA201200162A1 (en) | 2013-05-30 |
| EA021164B1 true EA021164B1 (en) | 2015-04-30 |
Family
ID=48483765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201200162A EA021164B1 (en) | 2011-11-21 | 2011-12-20 | Diamond drilling bit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA021164B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2694982C1 (en) * | 2018-04-16 | 2019-07-18 | Анна Николаевна Гроссу | Blade bit |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116696241B (en) * | 2023-07-31 | 2023-10-13 | 陕西星通石油工程技术有限公司 | On-line monitoring PDC drill bit |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3215215A (en) * | 1962-08-27 | 1965-11-02 | Exxon Production Research Co | Diamond bit |
| SU585270A1 (en) * | 1975-07-14 | 1977-12-25 | Центральный Научно-Исследовательский Геологоразведочный Институт Цветных И Благородных Металлов,Отделение Экспериментальных Исследований | Diamond drill bit |
| RU2161235C1 (en) * | 2000-03-30 | 2000-12-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Буровая техника" | Shock-absorber turbodrill |
-
2011
- 2011-12-20 EA EA201200162A patent/EA021164B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3215215A (en) * | 1962-08-27 | 1965-11-02 | Exxon Production Research Co | Diamond bit |
| SU585270A1 (en) * | 1975-07-14 | 1977-12-25 | Центральный Научно-Исследовательский Геологоразведочный Институт Цветных И Благородных Металлов,Отделение Экспериментальных Исследований | Diamond drill bit |
| RU2161235C1 (en) * | 2000-03-30 | 2000-12-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Буровая техника" | Shock-absorber turbodrill |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2694982C1 (en) * | 2018-04-16 | 2019-07-18 | Анна Николаевна Гроссу | Blade bit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201200162A1 (en) | 2013-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7686102B2 (en) | Jet motor for providing rotation in a downhole tool | |
| CN104632073A (en) | Reverse circulation drilling method of hollow down-hole hammer | |
| CA2787570C (en) | Pulsing tool | |
| JP6777363B2 (en) | Multi-fluid drilling system | |
| CN108131100B (en) | Hydraulic oscillator | |
| CN103256007A (en) | Underground dynamic pressurizing drilling rig | |
| CN105649537B (en) | Rotation self-advancing type mixing jet drill bit with cutting rib | |
| CN2731085Y (en) | Hydraulic self-feeding speed adjustable rotary sand flushing deblocking device | |
| CN109882102B (en) | Connecting rod type friction-reducing oscillation tool | |
| CN113236116B (en) | Composite impact drilling speed increasing device | |
| EA021164B1 (en) | Diamond drilling bit | |
| CA3151750A1 (en) | Powered reaming device | |
| CN103352663A (en) | Drilling centralizer capable of removing rocks and debris beds at bottom of well | |
| CN205477356U (en) | Hydraulic axial impels churn drilling tools | |
| US2336336A (en) | Rotary turbine bit | |
| CN102518398B (en) | Self-advancing type high-pressure jet sprayer for radial horizontal well drilling | |
| CN203701950U (en) | Turbine mixed-flow type underground power pressurization drilling tool | |
| CN110617012B (en) | PDC drill bit with rotary oscillation impact function | |
| CN203655160U (en) | Mixed-flow type underground power pressurizing drilling tool | |
| CN207144825U (en) | A kind of hydroscillator of runner power | |
| CN203547550U (en) | Rotatable hydraulic jetting drill bit | |
| CN114607291A (en) | Sleeve shoe | |
| RU2215114C1 (en) | Washing unit of drilling bit | |
| CN106545298A (en) | A kind of vibration type rotating jet drill bit | |
| CN111021946B (en) | Well drilling speed-increasing process for changing bottom hole confining pressure distribution by middle energy accumulation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |