RU119012U1

RU119012U1 - DRILLING HEAD

Info

Publication number: RU119012U1
Application number: RU2012101041/03U
Authority: RU
Inventors: Марат Ноильевич Даутов; Роберт Рифович Ашимов; Динар Загирович Гарифуллин; Анатолий Николаевич Шестаков; Андрей Газимович Гирфатов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бурсервис"
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2012-08-10

Abstract

1. Головка бурильная, содержащая корпус с промывочными каналами и лопастями, боковая поверхность которых оснащена калибрующими вставками, а профиль армирован резцами, таким образом, что на каждой лопасти расположено по два ряда резцов, корпус имеет внутреннюю полость для установки кернорвателя, а также присоединительную резьбу для соединения с керноотборным снарядом, отличающаяся тем, что каждый резец второго ряда размещен строго за резцом первого ряда и находится ниже относительно профиля головки бурильной или на одном уровне с соответствующим резцом первого ряда. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый резец второго ряда расположен ниже резца первого ряда на величину, выбираемую из интервала 0…0,15d, где d - диаметр резцов первого ряда. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве резцов использованы резцы из твердосплавного материала, и/или алмазные PDC резцы, и/или резцы из твердосплавного материала, импрегнированного алмазной крошкой. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что калибрующие вставки выполнены из твердосплавного материала, и/или алмазного PDC материала, и/или из твердосплавного материала, импрегнированного алмазной крошкой. ! 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диаметр резцов второго ряда равен диаметру резцов первого ряда. ! 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диаметр резцов второго ряда отличается от диаметра резцов первого ряда. ! 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество лопастей головки бурильной равно четырем. ! 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество лопастей головки бурильной более четырех. ! 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что � 1. Drilling head, containing a body with flushing channels and blades, the lateral surface of which is equipped with calibrating inserts, and the profile is reinforced with cutters, so that on each blade there are two rows of cutters, the body has an internal cavity for installing a core breaker, as well as a connecting thread for connection with a coring tool, characterized in that each cutter of the second row is located strictly behind the cutter of the first row and is located below the profile of the drill head or at the same level with the corresponding cutter of the first row. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that each cutter of the second row is located below the cutter of the first row by an amount selected from the interval 0 ... 0.15d, where d is the diameter of the cutters of the first row. ! 3. A device according to claim 1, characterized in that the cutters are cutters made of carbide material and / or diamond PDC cutters and / or cutters made of carbide material impregnated with diamond chips. ! 4. The device according to claim 1, characterized in that the calibrating inserts are made of carbide material and / or diamond PDC material, and / or of carbide material impregnated with diamond chips. ! 5. The device according to claim 1, characterized in that the diameter of the incisors of the second row is equal to the diameter of the incisors of the first row. ! 6. The device according to claim 1, characterized in that the diameter of the cutters of the second row differs from the diameter of the cutters of the first row. ! 7. The device according to claim 1, characterized in that the number of blades of the drill head is four. ! 8. The device according to claim 1, characterized in that the number of blades of the drill head is more than four. ! 9. The device according to claim 1, characterized in that �

Description

Полезная модель относится к устройствам для бурения скважин с отбором керна, в частности к головкам бурильным.The utility model relates to devices for drilling wells with coring, in particular to drill heads.

Известны головки бурильные, содержащие корпус с промывочными каналами и лопастями, боковая поверхность которых оснащена калибрующими вставками, а профиль армирован резцами PDC, корпус имеет внутреннюю полость для установки кернорвателя, а также присоединительную резьбу для соединения с керноотборным снарядом (каталог продукции открытого акционерного общества «ВБМ-групп»: «Буровые долота, калибраторы, центраторы», с.46, 2010 г.).Known drill heads containing a housing with flushing channels and blades, the side surface of which is equipped with calibrating inserts, and the profile is reinforced with PDC cutters, the housing has an internal cavity for installing a core explorer, as well as a connecting thread for connection with a core sample (product catalog of the open joint-stock company VBM -groups ":" Drill bits, calibrators, centralizers ", p.46, 2010).

Недостатком указанных головок бурильных является их низкая износостойкость при бурении с отбором керна, вследствие того что не реализована возможность размещения наибольшего количества резцов на лопастях, особенно при бурении твердых пород.The disadvantage of these drill heads is their low wear resistance when drilling with coring, due to the fact that the possibility of placing the largest number of cutters on the blades, especially when drilling hard rocks, is not realized.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому устройству является бурильная головка, содержащая корпус с промывочными каналами и лопастями, боковая поверхность которых оснащена калибрующими вставками, а профиль армирован резцами PDC, таким образом, что на каждой лопасти расположено по два ряда резцов, корпус имеет внутреннюю полость для установки кернователя, а также присоединительную резьбу для соединения с керноотборным снарядом. При этом каждый резец второго ряда расположен между двумя резцами первого ряда (каталог продукции Совместного предприятия закрытого акционерного общества «УДОЛ»: «Инструмент для отбора керна», с.13, 2010 г.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed technical device is a drill head containing a housing with flushing channels and blades, the side surface of which is equipped with calibrating inserts, and the profile is reinforced with PDC cutters, so that on each blade there are two rows of cutters, the body has an internal cavity for installing the core, as well as a connecting thread for connection with a core sample. Moreover, each second-row incisor is located between two first-row incisors (product catalog of the Joint Venture of the closed joint-stock company “UDOL”: “Coring tool”, p.13, 2010

Недостатком бурильной головки, выбранной в качестве прототипа, является то, что при отборе такой бурильной головкой керна в твердых породах возникают вибрации, которые разрушают резцы PDC, снижая показатель стойкости бурильной головки. Возникновение вибраций происходит за счет того, что головка бурильная не имеет элементов, играющих роль стабилизаторов.The disadvantage of the drill bit, selected as a prototype, is that when such a drill bit is selected by core in vibrations, vibrations occur that destroy PDC cutters, reducing the resistance of the drill bit. The occurrence of vibrations occurs due to the fact that the drill head does not have elements that play the role of stabilizers.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое устройство заключается в повышении эффективности работы головки бурильной, путем достижения технического результата - снижения вибрации головки бурильной при отборе керна.The problem to which the claimed technical device is aimed is to increase the efficiency of the drill head by achieving a technical result - reducing the vibration of the drill head during coring.

Поставленная задача решается с помощью головки бурильной, содержащей корпус с промывочными каналами и лопастями, боковая поверхность которых оснащена калибрующими вставками, а профиль армирован резцами, таким образом, что на каждой лопасти расположено по два ряда резцов, корпус имеет внутреннюю полость для установки кернователя, а также присоединительную резьбу для соединения с керноотборным снарядом.The problem is solved with the help of a drill head containing a body with flushing channels and blades, the side surface of which is equipped with calibrating inserts, and the profile is reinforced with cutters, so that on each blade there are two rows of cutters, the body has an internal cavity for installing the core drill, and also connecting thread for connection with a coring shell.

Согласно предлагаемому техническому решению каждый резец второго ряда размещен строго за резцом первого ряда и находится ниже относительно профиля головки бурильной или на одном уровне с соответствующим резцом первого ряда, но предпочтительнее выполнение резцов второго ряда ниже на величину, выбираемую из интервала 0…0,15d, где d - диаметр резцов первого ряда.According to the proposed technical solution, each cutter of the second row is placed strictly behind the cutter of the first row and is lower relative to the profile of the drill head or at the same level with the corresponding cutter of the first row, but it is preferable to make the cutters of the second row lower by an amount selected from the interval 0 ... 0.15d, where d is the diameter of the incisors of the first row.

В качестве резцов могут быть использованы резцы из любого износостойкого материала (алмазные PDC резцы, твердосплавные резцы, резцы из твердого сплава, импрегнированного алмазной крошкой и т.д.), но предпочтительнее использование алмазных PDC резцов, гораздо менее склонных к истиранию.Cutters of any wear-resistant material (diamond PDC cutters, carbide cutters, carbide cutters impregnated with diamond chips, etc.) can be used as cutters, but the use of diamond PDC cutters, which are much less prone to abrasion, is preferred.

Калибрующие вставки могут быть выполнены из любого износостойкого материала (PDC, твердый сплав, твердый сплав с импрегнированной алмазной крошкой и т.д.).Gauge inserts can be made of any wear-resistant material (PDC, hard alloy, hard alloy with impregnated diamond chips, etc.).

Количество лопастей может варьироваться от четырех и более, в зависимости от геологических условий применения головки бурильной.The number of blades can vary from four or more, depending on the geological conditions of use of the drill head.

Диаметр резцов второго ряда может быть равен диаметру резцов первого ряда или отличаться от него в зависимости от геологических условий применения головки бурильной.The diameter of the incisors of the second row may be equal to the diameter of the incisors of the first row or differ from it depending on the geological conditions of use of the drill head.

Угол установки резцов первого ряда варьируется, преимущественно, в пределах от 15 до 45° в зависимости от твердости буримой породы, а также от места расположения резца в бурильной головке.The installation angle of the first row of cutters varies mainly from 15 to 45 ° depending on the hardness of the drill bit, as well as on the location of the cutter in the drill head.

Угол установки резцов второго ряда может быть равен углу установки резцов первого ряда или отличаться от него.The angle of installation of the incisors of the second row may be equal to or different from the angle of installation of the incisors of the first row.

При работе заявляемого инструмента, резец первого ряда выполняет основную работу по разрушению породы, в то время как резец второго ряда выполняет вспомогательную функцию - ограничивает внедрение первого резца в породу в случае резкого увеличения осевой силы либо при возникновении осевых вибраций. Таким образом, улучшаются условия работы резца первого ряда, снижаются контактные напряжения на границе «резец-порода», и увеличивается износостойкость резца.During the operation of the inventive tool, the first-row cutter performs the main work of rock destruction, while the second-row cutter performs an auxiliary function - limits the introduction of the first cutter into the rock in the event of a sharp increase in axial force or in the event of axial vibrations. Thus, the working conditions of the first row cutter are improved, contact stresses at the cutter-rock boundary are reduced, and the wear resistance of the cutter is increased.

В случае износа породоразрушающего резца первого ряда, часть работы по разрушению породы выполняет резец второго ряда. В этом случае резец второго ряда также ограничивает внедрение резца первого ряда в породу в случае резкого увеличения осевой силы либо при возникновении осевых вибраций.In case of wear of the rock cutting tool of the first row, part of the work to destroy the rock is performed by the cutter of the second row. In this case, the second-row cutter also limits the introduction of the first-row cutter into the rock in the event of a sharp increase in axial force or when axial vibrations occur.

Таким образом, достигается технический результат - снижение вибрации головки бурильной при отборе керна, и, следовательно, обеспечивается решение задачи, на выполнение которой направлено заявляемое техническое устройство, а именно, повышается эффективность работы головки бурильной.Thus, a technical result is achieved - reducing the vibration of the drill head during core sampling, and, therefore, provides a solution to the problem to which the claimed technical device is directed, namely, increases the efficiency of the drill head.

Сравнение предлагаемого устройства с прототипом выявляет наличие нескольких отличительных признаков:Comparison of the proposed device with the prototype reveals the presence of several distinctive features:

- иное расположение резцов второго ряда относительно резцов первого ряда;- a different arrangement of the incisors of the second row relative to the incisors of the first row;

- другие материалы изготовления резцов.- other materials for the manufacture of cutters.

Наличие данных признаков свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».The presence of these signs indicates the conformity of the proposed technical solution to the criterion of "novelty."

В заявке приведены все средства, с помощью которых возможно осуществление полезной модели, что соответствует критерию «промышленная применимость».The application contains all the means by which it is possible to implement a utility model that meets the criterion of "industrial applicability".

Сущность технического решения поясняется чертежами.The essence of the technical solution is illustrated by drawings.

На фиг.1 (а, б) изображены аксонометрический вид и осевой разрез головки бурильной с восемью лопастями, на фиг.2 - схематично изображено расположение резцов в головке бурильной, где 1 - резец первого ряда, 2 - резец второго ряда, α - угол установки резцов первого ряда, β - угол установки резцов второго ряда, Δ - разновысотность резцов первого и второго ряда; на фиг.3 - изображена головка бурильная в действии; на фиг.4 - изображен процесс разрушения породы еще не изношенными резцами, на фиг.5 - изображен процесс разрушения породы частично изношенными резцами.Figure 1 (a, b) shows a perspective view and an axial section of the drill head with eight blades, figure 2 - schematically shows the location of the cutters in the drill head, where 1 is the cutter of the first row, 2 is the cutter of the second row, α is the angle installation of incisors of the first row, β - angle of installation of incisors of the second row, Δ - different heights of incisors of the first and second row; figure 3 - shows the drill head in action; figure 4 - shows the process of destruction of the rock is not worn cutters, figure 5 - shows the process of destruction of the rock partially worn cutters.

Устройство состоит из корпуса 3 (фиг.1а), лопастей, профиль которых армирован резцами PDC 4. На боковых поверхностях лопастей расположены калибрующие вставки 5, Для вывода буровой промывочной жидкости в корпусе бурильной головки предусмотрены промывочные каналы 6 (фиг.1б). Для предохранения корпуса от эрозии, в месте выхода промывочного отверстия расположены твердосплавные насадки 7. В корпусе бурильной головки выполнена расточка 8 для расположения кернорвателя керноотборного снаряда. Бурильная головка присоединяется к керноотборному снаряду с помощью резьбы 9, которая, как правило, является конической.The device consists of a housing 3 (figa), blades, the profile of which is reinforced with PDC 4 cutters. Gauge inserts 5 are located on the lateral surfaces of the blades. Flushing channels 6 are provided for drilling drilling fluid in the housing of the drill head (fig.1b). To protect the casing from erosion, carbide nozzles 7 are located at the outlet of the flushing hole 7. A boring 8 is made in the housing of the drill head to locate the core explorer. The drill head is attached to the core sample using thread 9, which, as a rule, is conical.

Устройство работает следующим образом. От корпуса керноотборного снаряда 10 (фиг.3) бурильной головке 11 передаются осевая сила и вращающий момент. Под действием этих сил бурильная головка резцами 4 внедряется в породу 12 и разрушает ее. Поток буровой промывочной жидкости 13,выходя через твердосплавную насадку 7, омывает забой и удаляет частицы разрушенной породы из призабойной зоны, одновременно с этим охлаждая резцы. Таким образом, бурильная головка углубляется в породу, формируя в центральной части фрагмент породы цилиндрической формы - керн 14, который, минуя кернорватель 15, заходит в полость керноприемной трубы 16,в которой керн впоследствии доставляется на поверхность.The device operates as follows. From the coring shell 10 (FIG. 3), axial force and torque are transmitted to the drill bit 11. Under the action of these forces, the drill head 4 cuts into the rock 12 and destroys it. The flow of drilling drilling fluid 13, leaving the carbide nozzle 7, washes the bottom and removes particles of the destroyed rock from the bottomhole zone, while simultaneously cooling the cutters. Thus, the drill head goes deeper into the rock, forming in the central part a cylindrical rock fragment - core 14, which, bypassing the core burrow 15, enters the cavity of the core receiving pipe 16, in which the core is subsequently delivered to the surface.

Claims

1. A drill head containing a body with flushing channels and blades, the side surface of which is equipped with calibrating inserts, and the profile is reinforced with cutters, so that on each blade there are two rows of cutters, the body has an internal cavity for installing a core breaker, as well as a connecting thread for connection with a coring shell, characterized in that each cutter of the second row is placed strictly behind the cutter of the first row and is lower relative to the profile of the drill head or at the same level as stvuyuschim cutter of the first row.

2. The device according to claim 1, characterized in that each cutter of the second row is located below the cutter of the first row by an amount selected from the interval 0 ... 0.15d, where d is the diameter of the cutters of the first row.

3. The device according to claim 1, characterized in that the cutters used are carbide cutters and / or PDC diamond cutters and / or carbide cutters impregnated with diamond chips.

4. The device according to claim 1, characterized in that the calibrating inserts are made of carbide material and / or diamond PDC material and / or carbide material impregnated with diamond chips.

5. The device according to claim 1, characterized in that the diameter of the cutters of the second row is equal to the diameter of the cutters of the first row.

6. The device according to claim 1, characterized in that the diameter of the cutters of the second row differs from the diameter of the cutters of the first row.

7. The device according to claim 1, characterized in that the number of blades of the drill head is equal to four.

8. The device according to claim 1, characterized in that the number of blades of the drill head is more than four.

9. The device according to claim 1, characterized in that the installation angle of the cutters is in the range from 15 to 45 °.

10. The device according to claim 1, characterized in that the installation angle of the cutters of the second row is equal to the installation angle of the cutters of the first row.

11. The device according to claim 1, characterized in that the installation angle of the cutters of the second row differs from the installation angle of the cutters of the first row.