RU185481U1 - BREEDING DECISION INSERT - Google Patents
BREEDING DECISION INSERT Download PDFInfo
- Publication number
- RU185481U1 RU185481U1 RU2017129165U RU2017129165U RU185481U1 RU 185481 U1 RU185481 U1 RU 185481U1 RU 2017129165 U RU2017129165 U RU 2017129165U RU 2017129165 U RU2017129165 U RU 2017129165U RU 185481 U1 RU185481 U1 RU 185481U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamond
- diamonds
- matrix
- diameter
- insert
- Prior art date
Links
- 238000009395 breeding Methods 0.000 title 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 title 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 63
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 19
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/56—Button-type inserts
- E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Предлагается породоразрушающая вставка для буровой коронки, состоящая из алмазосодержащей матрицы и безалмазного хвостовика, отличающаяся тем, что алмазы в алмазосодержащей матрице расположены равномерно, а диаметр алмазного зерна определяется по зависимости,где с - концентрация алмазов в матрице;d - диаметр алмазного зерна, м;t - расстояние между алмазами, м,а условие рационального перекрытия матрицы алмазами выражается зависимостьюt=Kd,где t - расстояние между алмазами, м;K - опытный коэффициент (K=0,85÷0,95);d - диаметр алмазного зерна, м,при этом термическое сопротивление материала хвостовика меньше, чем термическое сопротивление материала матрицы.A rock cutting insert for a drill bit is proposed, consisting of a diamond-containing matrix and a diamond-free shank, characterized in that the diamonds in the diamond-containing matrix are evenly distributed, and the diameter of the diamond grain is determined by the dependence, where c is the concentration of diamonds in the matrix; d is the diameter of the diamond grain, m; t is the distance between diamonds, m, and the condition for rational overlapping of the matrix with diamonds is expressed by the dependence t = Kd, where t is the distance between diamonds, m; K is the experimental coefficient (K = 0.85 ÷ 0.95); d is the diameter of the diamond grain, m, with this m thermal resistance of the shank material is less than the thermal resistance of the matrix material.
Description
Техническое решение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам для бурения взрывных разведочных скважин.The technical solution relates to the field of rock cutting tools, namely to drill bits for drilling blasting exploratory wells.
Известна породоразрушающая вставка для буровой коронки, состоящая из твердосплавной массы (см. а.с СССР кл. Е21С 13/09, 1967), отличающаяся тем, что твердость матрицы увеличивается от центра к периферии. Недостатком ее является невысокая стойкость при бурении коронкой в твердых породах. Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является патент США №4128136 кл. 175-330, по которому предлагается породоразрушающая вставка, состоящая из алмазосодержащей матрицы и безалмазного хвостовика, режущие элементы выполнены из сплава с вкраплением алмазов.Known rock cutting insert for the drill bit, consisting of carbide mass (see A. with the USSR cl. Е21С 13/09, 1967), characterized in that the hardness of the matrix increases from the center to the periphery. Its disadvantage is the low resistance when drilling with a crown in solid rocks. The closest analogue to the claimed technical solution is US patent No. 4,128,136 cells. 175-330, according to which a rock cutting insert is proposed, consisting of a diamond-containing matrix and a diamond-free shank, the cutting elements are made of an alloy interspersed with diamonds.
Недостатком этой вставки является повышенный износ рабочих секторов и невысокая механическая скорость бурения из-за нерационального выбора диаметра алмазного зерна в алмазосодержащей матрице и нерациональной теплопроводимости материала хвостовика вставки.The disadvantage of this insert is the increased wear of the working sectors and the low mechanical drilling speed due to the irrational choice of the diameter of the diamond grain in the diamond-containing matrix and the irrational heat conductivity of the material of the insert shank.
Предлагаемое техническое решение направлено на повышение эксплуатационной стойкости породоразрушающей вставки и механической скорости бурения коронкой, включающей породоразрушающие вставки, за счет выбора рационального диаметра алмазного зерна в зависимости от концентрации алмазов и расстояния между алмазами в алмазосодержащей матрице и рационального выбора термического сопротивления материала хвостовика вставки.The proposed technical solution is aimed at increasing the operational stability of the rock cutting insert and the mechanical drilling speed with a drill bit including rock cutting inserts by choosing the rational diameter of the diamond grain depending on the concentration of diamonds and the distance between diamonds in the diamond-containing matrix and the rational choice of the thermal resistance of the material of the insert shank.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в породоразрушающей вставке, для буровой коронки, состоящей из алмазосодержащей матрицы и безалмазного хвостовика, алмазы в алмазосодержащей матрице расположены равномерно, а их концентрация определяется по зависимостиThe solution to this problem is provided by the fact that in the rock cutting insert, for a drill bit consisting of a diamond-containing matrix and a diamond-free shank, diamonds in the diamond-containing matrix are evenly distributed, and their concentration is determined by the dependence
где с - концентрация алмазов в матрице;where c is the concentration of diamonds in the matrix;
d - диаметр алмазного зерна, м;d is the diameter of the diamond grain, m;
t - расстояние между алмазами, м,t is the distance between diamonds, m,
а условие рационального перекрытия матрицы алмазами выражается зависимостьюand the condition of rational overlapping of the matrix with diamonds is expressed by the dependence
t=Kd,t = Kd
где t - расстояние между алмазами, м;where t is the distance between diamonds, m;
K - опытный коэффициент (K=0,85÷0,95);K is the experimental coefficient (K = 0.85 ÷ 0.95);
d - диаметр алмазного зерна, м,d is the diameter of the diamond grain, m,
при этом термическое сопротивление материала хвостовика меньше, чем термическое сопротивление материала матрицы.the thermal resistance of the shank material is less than the thermal resistance of the matrix material.
Благодаря тому, что алмазы в алмазосодержащей матрице вставки расположены равномерно и диаметр алмазного зерна определяется по зависимости (1)Due to the fact that the diamonds in the diamond-containing matrix of the insert are evenly distributed and the diameter of the diamond grain is determined by the dependence (1)
где с - концентрация алмазов в матрице;where c is the concentration of diamonds in the matrix;
d - диаметр алмазного зерна, м;d is the diameter of the diamond grain, m;
t - расстояние между алмазами, м.t is the distance between diamonds, m
При бурении коронкой со вставками происходит эффективное разрушение породы забоя при минимальном износе вставок.When drilling with a crown with inserts, effective destruction of the face rock occurs with minimal wear on the inserts.
Для проектирования алмазного инструмента и режимов бурения требуются данные о зернистости алмазов и их распределении в алмазосодержащей матрице. Из литературных данных известно (Композиционные материалы под ред. Л. Браутмана, Р. Крока - М: Мир, 1978 - т. 5 484 с) следующее выражение для расчета расстояния между алмазамиTo design a diamond tool and drilling modes, data are required on the grain size of the diamonds and their distribution in the diamond-containing matrix. From the literature data it is known (Composite materials edited by L. Brautman, R. Crock - M: Mir, 1978 - T. 5,484 s) the following expression for calculating the distance between diamonds
где с - концентрация алмазов в матрице;where c is the concentration of diamonds in the matrix;
d - диаметр алмазного зерна, м;d is the diameter of the diamond grain, m;
t - расстояние между алмазами, м.t is the distance between diamonds, m
Решая (2) относительно d находим диаметр алмазного зернаSolving (2) with respect to d, we find the diameter of the diamond grain
где с - концентрация алмазов в матрице;where c is the concentration of diamonds in the matrix;
d - диаметр алмазного зерна, м;d is the diameter of the diamond grain, m;
t - расстояние между алмазами, м.t is the distance between diamonds, m
Исследованиями авторов в АО «Тульское НИГП» установлено, что при бурении коронкой горная порода эффективно разрушается только в том случае, если режущие кромки алмазных зерен перекрывают друг друга, образуя составную режущую кромку, то есть соблюдается условиеStudies of the authors at Tula NIGP JSC established that when drilling with a crown, the rock is effectively destroyed only if the cutting edges of the diamond grains overlap each other, forming a composite cutting edge, that is, the condition is met
где t - расстояние между алмазами, м;where t is the distance between diamonds, m;
K - опытный коэффициент;K is the experimental coefficient;
d - диаметр алмазного зерна, м.d is the diameter of the diamond grain, m
Исследованиями установлено, что при значении опытного коэффициента K менее 0,85 эффект перекрытия не возрастает, а при значении K более 0,95 эффективное перекрытие не наблюдается. Поэтому принято значение K=0,85÷0,95.Studies have found that when the value of the experimental coefficient K is less than 0.85, the overlap effect does not increase, and when the value of K is more than 0.95, effective overlap is not observed. Therefore, the accepted value is K = 0.85 ÷ 0.95.
При этом условии разрушение горной породы при бурении существенно эффективно за счет слияния лунок выкала на забое скважины. Вследствие этого снижается заполирование алмазных зерен, что обусловливает повышение производительности бурения и стойкости инструмента.Under this condition, the destruction of the rock during drilling is significantly effective due to the merger of the holes vykal on the bottom of the well. As a result, the polishing of diamond grains is reduced, which leads to an increase in drilling productivity and tool life.
Вследствие того, что термическое сопротивление материала хвостовика меньше, чем термическое сопротивление материала матрицы, тепло образующееся на контакте алмазосодержащей матрицы с горной породой, эффективно отводится к хвостовику вставки и рассеивается в окружающую среду (вода или сжатый воздух) при бурении коронкой, оснащенной породоразрушающими вставками. При этом повышается эффективность охлаждения породоразрушающей матрицы и, следовательно, уменьшается ее износ и повышается стойкость вставки и механическая скорость бурения коронкой со вставками. Все это обусловливает повышение механической скорости бурения и эксплуатационной стойкости коронки.Due to the fact that the thermal resistance of the shank material is less than the thermal resistance of the matrix material, the heat generated at the contact of the diamond-containing matrix with the rock is effectively removed to the shank of the insert and dissipated into the environment (water or compressed air) when drilling with a crown equipped with rock cutting inserts. At the same time, the cooling efficiency of the rock cutting matrix is increased and, therefore, its wear is reduced and the stability of the insert and the mechanical drilling speed of the crown with inserts are increased. All this leads to an increase in the mechanical drilling speed and operational stability of the crown.
Породоразрушающая вставка показана на фиг. 1, где 1 - алмаз, 2-алмазосодержащая матрица, 3 - хвостовик.The rock insert is shown in FIG. 1, where 1 is a diamond, 2 is a diamond-containing matrix, 3 is a shank.
Буровая коронка, включающая породоразрушающие вставки, работает следующим образом: при создании осевого и окружного усилий происходит эффективное разрушение горной породы коронкой вследствие того, что диаметр алмазного зерна 1 в алмазосодеержащей матрице 2, определяется по расчетной зависимости (1), а выполнение хвостовика 3 так, что термическое сопротивление материала хвостовика меньше, чем термическое сопротивление материала матрицы, способствует эффективному охлаждению вставки и буровой коронки в целом.The drill bit, including rock cutting inserts, works as follows: when creating axial and circumferential forces, the rock is effectively destroyed by the crown due to the fact that the diameter of diamond grain 1 in the diamond-containing matrix 2 is determined by the calculated dependence (1), and the execution of the shank 3 is that the thermal resistance of the liner material is less than the thermal resistance of the matrix material, which contributes to the effective cooling of the insert and the drill bit as a whole.
Вследствие этого повышается стойкость породоразрушающего инструмента и механическая скорость бурения им.As a result of this, the resistance of the rock cutting tool and the mechanical drilling speed of them are increased.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого технического решения заключается в повышении эксплуатационной стойкости коронок и механической скорости бурения горных пород.The technical and economic efficiency of the proposed technical solution is to increase the operational stability of the crowns and the mechanical drilling speed of rocks.
Экономический эффект на одну буровую коронку диаметром 82 мм, оснащенную породразрушающими вставками, составляет 8000 руб., а аналогичную коронку диаметром 160 мм эффект составляет 15000 руб.The economic effect on one drill bit with a diameter of 82 mm, equipped with rock-cutting inserts, is 8,000 rubles, and a similar bit with a diameter of 160 mm, the effect is 15,000 rubles.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129165U RU185481U1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | BREEDING DECISION INSERT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129165U RU185481U1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | BREEDING DECISION INSERT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU185481U1 true RU185481U1 (en) | 2018-12-06 |
Family
ID=64577059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017129165U RU185481U1 (en) | 2017-08-15 | 2017-08-15 | BREEDING DECISION INSERT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU185481U1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4109737A (en) * | 1976-06-24 | 1978-08-29 | General Electric Company | Rotary drill bit |
| SU632823A1 (en) * | 1974-07-25 | 1978-11-15 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов | Rock breaking insert |
| RU2462582C1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-09-27 | Николай Митрофанович Панин | Rock-destructing insertion (versions) |
| RU2503522C2 (en) * | 2009-09-11 | 2014-01-10 | Элемент Сикс Лимитед | Composite inserts with polycrystalline diamonds |
| RU2532932C2 (en) * | 2008-10-21 | 2014-11-20 | Элемент Сикс (Продакшн) (Пти) Лтд | Insert for crushing tool, method of its production and tool with said insert |
-
2017
- 2017-08-15 RU RU2017129165U patent/RU185481U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU632823A1 (en) * | 1974-07-25 | 1978-11-15 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов | Rock breaking insert |
| US4109737A (en) * | 1976-06-24 | 1978-08-29 | General Electric Company | Rotary drill bit |
| RU2532932C2 (en) * | 2008-10-21 | 2014-11-20 | Элемент Сикс (Продакшн) (Пти) Лтд | Insert for crushing tool, method of its production and tool with said insert |
| RU2503522C2 (en) * | 2009-09-11 | 2014-01-10 | Элемент Сикс Лимитед | Composite inserts with polycrystalline diamonds |
| RU2462582C1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-09-27 | Николай Митрофанович Панин | Rock-destructing insertion (versions) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2615560C2 (en) | Drill bit with modular cutters and controlled drilling specific pressure | |
| US7316279B2 (en) | Polycrystalline cutter with multiple cutting edges | |
| CA2931232C (en) | Drill bits having flushing and systems for using same | |
| US10077609B2 (en) | Drill bits having flushing | |
| US20150368981A1 (en) | Cutting Element | |
| US20110241409A1 (en) | Rotatable Cutting Tool With Head Portion Having Elongated Projections | |
| MX2012014405A (en) | Superabrasive cutting elements with cutting edge geometry having enhanced durability and cutting effieciency and drill bits so equipped. | |
| RU161061U1 (en) | DIAMOND CROWN FOR DRILLING | |
| RU160827U1 (en) | DIAMOND CROWN FOR DRILLING | |
| AU2014352965A1 (en) | Drill bits having blind-hole flushing and systems for using same | |
| RU185481U1 (en) | BREEDING DECISION INSERT | |
| RU119012U1 (en) | DRILLING HEAD | |
| AU2015233739B2 (en) | Percussive drill bit with multiple sets of front cutting inserts | |
| CN109989714B (en) | Drill bit for ultra-high rotation speed drilling of deep hard stratum | |
| RU170442U1 (en) | Drill head for horizontal directional drilling | |
| RU124724U1 (en) | DIAMOND GEAR AND STEPS CROWN | |
| US20020066600A1 (en) | Rotary tools or bits | |
| RU2015126798A (en) | SOLID CHAIN PIN AND SOLID CHISEL | |
| RU2373370C2 (en) | Diamond drill bit | |
| RU2553108C1 (en) | Cutter for rotary drilling | |
| RU138678U1 (en) | DIAMOND IMPREGNATED DRILL BIT | |
| RU2345209C1 (en) | Blade reamer | |
| RU2394147C1 (en) | Diamond bit | |
| RU2459077C1 (en) | Cutting tool for mining machines | |
| RU195564U1 (en) | Drill bit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190816 |