RU100545U1

RU100545U1 - DRILL BIT

Info

Publication number: RU100545U1
Application number: RU2010135041/03U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Николаевич Башкатов; Владимир Иванович Черкасов; Алексей Евгеньевич Кравченко; Владимир Юрьевич Бебенин; Юрий Николаевич Бей; Владислав Иванович Антонишин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Московский опытный завод буровой техники"
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2010-12-20

Abstract

Полезная модель относится к горной промышленности, в частности к буровым долотам и может быть использовано при создании лопастных долот для бурения сплошным забоем нефтяных, гидрогеологических, геологоразведочных, дренажных и других скважин технического назначения, проходимых в мягких и средней крепости горных породах. В буровом долоте, состоящем из корпуса и лопастей ступенчатой формы с породоразрушающими элементами - резцами, передние поверхности резцов расположены в плоскостях с угловым смещением относительно диаметральной плоскости и направлены в сторону вращения долота. Предлагаемое техническое решение бурового долота обеспечивает более эффективный режим разрушения горной породы резцами, облегченные условия разрушения периферийной части забоя скважины и, тем самым, увеличивает рабочий ресурс долота. 1 н.п. ф-лы, 2 ил. The utility model relates to the mining industry, in particular to drill bits and can be used to create paddle bits for continuous drilling of oil, hydrogeological, exploration, drainage and other technical wells drilled in soft and medium-sized rock formations. In the drill bit, consisting of a casing and stepped blades with rock cutting elements - cutters, the front surfaces of the cutters are located in planes with an angular offset relative to the diametrical plane and are directed in the direction of rotation of the bit. The proposed technical solution of the drill bit provides a more effective mode of rock destruction by cutters, lightweight conditions for the destruction of the peripheral part of the bottom of the well and, thereby, increases the working life of the bit. 1 n.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к горной промышленности, в частности к буровым долотам и может быть использовано при создании лопастных долот для бурения сплошным забоем нефтяных, гидрогеологических, геологоразведочных, дренажных и других скважин технического назначения, проходимых в мягких и средней крепости горных породах.The utility model relates to the mining industry, in particular to drill bits and can be used to create paddle bits for continuous drilling of oil, hydrogeological, exploration, drainage and other technical wells drilled in soft and medium-sized rock formations.

Известны лопастные долота типа для бурения скважин различного назначения без отбора керна /1/. Эти долота имеют две лопасти, армированные вставками из твердого сплава.Known blade type bits for drilling wells for various purposes without coring / 1 /. These bits have two blades reinforced with carbide inserts.

Основным недостатком таких долот является малая эффективность бурения скважин из-за значительной потери диаметра при бурении абразивных пород.The main disadvantage of such bits is the low efficiency of well drilling due to a significant loss of diameter when drilling abrasive rocks.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является долото для вращательного бурения, у которого каждый режущий элемент смещен относительно плоскости, проходящей через радиус долота, на определенный угол, при этом, передняя грань каждого резца лежит на плоскости, проходящей через радиус этого резца /2/. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed solution is a bit for rotary drilling, in which each cutting element is displaced relative to the plane passing through the radius of the bit by a certain angle, while the front face of each cutter lies on a plane passing through the radius of this cutter / 2 /. This technical solution was made as a prototype.

Недостатком прототипа является недостаточная износостойкость режущих элементов лопастей, работающих в условиях, когда реакция от забоя скважины направлена перпендикулярно передним плоскостям резцов, что увеличивает сопротивляемость горной породы разрушению.The disadvantage of the prototype is the insufficient wear resistance of the cutting elements of the blades operating in conditions when the reaction from the bottom of the well is directed perpendicular to the front planes of the cutters, which increases the resistance of the rock to destruction.

Задача, решаемая полезной моделью в части бурового долота, заключается в обеспечении увеличения износостойкости породоразрушающих элементов лопасти и долота в целом.The problem solved by the utility model in terms of the drill bit is to increase the wear resistance of rock-cutting elements of the blade and the bit as a whole.

Технический результат состоит в увеличении рабочего ресурса долота.The technical result consists in increasing the working resource of the bit.

Достижению технического результата в части бурового долота способствует то, что в буровом долоте, состоящем из корпуса и лопастей ступенчатой формы с породоразрушающими элементами, передние поверхности которых расположены в плоскостях с угловым смещением относительно диаметральной плоскости и направлены в сторону вращения долотаThe achievement of the technical result in the part of the drill bit is facilitated by the fact that in the drill bit, consisting of a casing and stepped blades with rock cutting elements, the front surfaces of which are located in planes with an angular offset relative to the diametrical plane and are directed towards the rotation of the bit

Полезная модель поясняется чертежами. На Фиг.1 представлено буровое долото в плане с видом сверху; на Фиг.2 представлена лопасть долота с видом по А.The utility model is illustrated by drawings. Figure 1 shows the drill bit in plan with a top view; figure 2 presents the blade of the bit with a view of A.

Перечень позиций:The list of positions:

1. Корпус бурового долота (далее - долото).1. The body of the drill bit (hereinafter - the bit).

2. Отверстие для промывочной жидкости.2. A hole for the flushing fluid.

3. Лопасть долота.3. Chisel blade.

4. Основные породоразрушающие элементы (далее - резцы).4. The main rock-destroying elements (hereinafter referred to as incisors).

5. Калибрующие резцы.5. Gauge cutters.

6. Стенка скважины.6. The wall of the well.

7. Кольцевые участки забоя скважины, разрушаемые каждым резцом.7. The annular sections of the bottom of the well, destroyed by each cutter.

8. Кольцевой участок забоя скважины, разрушаемый задними гранями периферийных резцов.8. The annular section of the bottom of the well, destroyed by the rear faces of the peripheral incisors.

9. Передние поверхности основных резцов.9. The front surfaces of the main incisors.

10. Периферийные поверхности резцов.10. The peripheral surface of the incisors.

11. Внутренние поверхности резцов.11. The inner surface of the incisors.

12. Передние грани боковых периферийных поверхностей периферийных резцов.12. Front faces of the peripheral lateral surfaces of the peripheral incisors.

13. Задние грани боковых периферийных поверхностей периферийных резцов.13. The rear faces of the peripheral lateral surfaces of the peripheral incisors.

α - угол смещения плоскости, в которой лежат передняя грань резца.α is the angle of displacement of the plane in which the front face of the cutter lies.

R - радиус скважины,R is the radius of the well,

r - радиус скважины, образуемый передними гранями боковых периферийных поверхностей периферийных резцов.r is the radius of the well formed by the front faces of the peripheral lateral surfaces of the peripheral incisors.

V - направление вращения резца.V is the direction of rotation of the cutter.

Рп - усилие на резец со стороны разрушаемого массива.RP - the force on the cutter from the side of the destructible array.

Рc - усилие на резец со стороны стенки скважины.Pc - force on the cutter from the side of the well wall.

Ррез - результирующая сила резания.Cut - the resulting cutting force.

Долото состоит из корпуса 1 с каналами для промывочной жидкости 2, лопастей 3 с основными 4 и калибрующими 5 резцами (Фиг.1). Основные резцы 4 имеют передние поверхности 9, лежащие в плоскостях с угловым смещением α по отношению к диаметральной плоскости долота и направлены в сторону его вращения V, боковые периферийные поверхности 10 и боковые внутренние поверхности 11 (Фиг.1 и Фиг.2), перпендикулярные передним поверхностям 9. Передние грани 12 боковых периферийных поверхностей резцов 10, разрушая забой скважины радиусом r, создают зону предразрушения 8, значительно облегчая условия разрушения этой зоны задним граням 13 боковых периферийных поверхностей периферийных резцов 10 и формируют стенку скважины 6 радиусом R (Фиг.2). Такая конструктивная особенность периферийного вооружения долота способствует увеличению его износостойкости и рабочего ресурса долота в целом.The bit consists of a housing 1 with channels for flushing fluid 2, blades 3 with the main 4 and calibrating 5 cutters (Figure 1). The main cutters 4 have front surfaces 9 lying in planes with an angular displacement α with respect to the diametrical plane of the bit and directed towards its rotation V, peripheral lateral surfaces 10 and lateral inner surfaces 11 (FIG. 1 and FIG. 2), perpendicular to the front surfaces 9. The front faces 12 of the lateral peripheral surfaces of the cutters 10, destroying the bottom of the well with a radius of r, create a pre-fracture zone 8, greatly facilitating the destruction of this zone to the rear faces 13 of the peripheral peripheral surfaces of the r cutters 10 and form the wall of the borehole 6 of radius R (Figure 2). This design feature of the peripheral armament of the bit contributes to an increase in its wear resistance and the working life of the bit as a whole.

Работа всех остальных резцов долота аналогична работе периферийного резца, т.к. они имеют идентичные параметры и разрушают на забое кольцевые участки равные по ширине кольцевому участку 7. Но объемная работа этих резцов меньше объемной работы периферийного резца, а износостойкость больше, что не влияет на общую работоспособность долота, которая зависит главным образом от рабочего ресурса периферийного резца.The work of all other chisel chisels is similar to the work of a peripheral chisel, because they have identical parameters and destroy annular sections equal in width to the annular section on the face 7. But the volumetric work of these cutters is less than the volumetric work of the peripheral cutter, and the wear resistance is greater, which does not affect the overall performance of the bit, which mainly depends on the working life of the peripheral cutter.

Угловое смещение передних поверхностей резцов 4 на величину α относительно диаметральной плоскости долота обеспечивает облегченные условия разрушения породы за счет создания касательных напряжений в массиве разрушаемой породы. Это наглядно подтверждается схемой сил, действующих на породу при поступательном движении резца, представленную на (Фиг.2). Результирующая сила резания Ррез, являющаяся производной от усилия на резец со стороны разрушаемого массива Рп и усилия на резец со стороны стенки скважины Рс, направлена в сторону центра скважины под углом к разрушаемому массиву. В результате порода разрушается по касательной линии, направленной в сторону обнаженной плоскости забоя, образованной предыдущим резцом, расположенным на лопасти с меньшим радиусом от центра долота и на несколько низшем уровне по отношению к вышерасположенному резцу. Следовательно, согласно теории разрушения горных пород, разрушение данного кольцевого участка забоя происходит в облегченных полублокированных условиях резания, на что затрачивается меньше энергии и уменьшается интенсивность износа резца.The angular displacement of the front surfaces of the cutters 4 by the value of α relative to the diametrical plane of the bit provides lightweight conditions for the destruction of the rock by creating shear stresses in the massif of the rock being destroyed. This is clearly confirmed by the scheme of forces acting on the rock during the translational movement of the cutter, shown in (Figure 2). The resulting cutting force Rrez, which is a derivative of the force on the cutter from the side of the fractured array Pn and the force on the cutter from the side of the borehole wall Pc, is directed towards the center of the well at an angle to the destroyed array. As a result, the rock is destroyed along a tangent line directed towards the exposed face of the face formed by the previous cutter located on the blades with a smaller radius from the center of the bit and at a slightly lower level with respect to the upstream cutter. Therefore, according to the theory of rock destruction, the destruction of this annular face section occurs in lightweight semi-blocked cutting conditions, which consumes less energy and reduces the wear rate of the cutter.

Таким образом, предлагаемое техническое решение бурового долота обеспечивает более эффективный режим разрушения горной породы резцами, облегченные условия разрушения периферийной части забоя скважины и, тем самым, увеличивает рабочий ресурс долота.Thus, the proposed technical solution of the drill bit provides a more efficient mode of rock destruction by cutters, facilitated destruction of the peripheral part of the bottom of the well, and thereby increases the working life of the bit.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. №378618. Кл. Е21В 9/06. Опубл. 18.04.1973. Бюл. №19.1. A.S. No. 378618. Cl. ЕВВ 9/06. Publ. 04/18/1973. Bull. No. 19.

2. Патент РФ №2186193. Кл. Е21В 10/42. Опубл. 27.07.2002. Бюл. №21.2. RF patent No. 2186193. Cl. ЕВВ 10/42. Publ. 07/27/2002. Bull. No. 21.

Claims

A drill bit consisting of a casing and step-shaped blades with rock cutting elements, characterized in that the front surfaces of the rock cutting elements are located in planes with an angular offset relative to the diametrical plane and are directed towards the rotation of the bit.