RU198234U1 - Diamond drill bit - Google Patents

Diamond drill bit Download PDF

Info

Publication number
RU198234U1
RU198234U1 RU2020105794U RU2020105794U RU198234U1 RU 198234 U1 RU198234 U1 RU 198234U1 RU 2020105794 U RU2020105794 U RU 2020105794U RU 2020105794 U RU2020105794 U RU 2020105794U RU 198234 U1 RU198234 U1 RU 198234U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diamond
rock
force
dan
angle
Prior art date
Application number
RU2020105794U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Васильевич Нескоромных
Антон Евгеньевич Головченко
Дмитрий Викторович Лысаков
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Priority to RU2020105794U priority Critical patent/RU198234U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU198234U1 publication Critical patent/RU198234U1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/42Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits
    • E21B10/43Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits characterised by the arrangement of teeth or other cutting elements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/06Deflecting the direction of boreholes
    • E21B7/064Deflecting the direction of boreholes specially adapted drill bits therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области создания бурового породоразрушающего инструмента, применяемого для изменения направления проведения скважин с использованием отклонителей непрерывного действия фрезерующего типа. Алмазное буровое долото содержит корпус с резьбой и алмазосодержащую матрицу, при этом боковая часть алмазосодержащей матрицы выполнена в виде штабиков с углом наклонагде n- количество торцевых алмазных резцов; n- количество прижатых к стенке скважины боковых алмазных резцов; Р- усилие резания-скалывания горной породы алмазным резцом, даН; Р- отклоняющее усилие, даН; μ - коэффициент трения алмазного резца о породу; Р- осевое усилие, даН; ϕ - угол внутреннего трения горной породы, градус. Полезная модель направлена на повышение точности процесса искривления скважин отклонителями непрерывного действия фрезерующего типа с использованием алмазных буровых долот. 2 ил.The utility model relates to the field of creating a rock cutting tool used to change the direction of wells using continuous milling type deflectors. The diamond drill bit contains a threaded body and a diamond-containing matrix, while the lateral part of the diamond-containing matrix is made in the form of piles with an angle of inclination n is the number of end diamond tools; n is the number of side diamond tools pressed against the borehole wall; P is the cutting-shearing force of the rock with a diamond cutter, daN; P - deflecting force, daN; μ is the coefficient of friction of the diamond cutter on the rock; P-axial force, daN; ϕ is the angle of internal friction of the rock, degrees. The utility model is aimed at improving the accuracy of the process of bending wells with continuous rejects of the milling type using diamond drill bits. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области создания бурового породоразрушающего инструмента применяемого для изменения направления проведения скважин с использованием отклонителей непрерывного действия фрезерующего типа.The utility model relates to the field of creating a drilling rock cutting tool used to change the direction of wells using continuous deflectors of the milling type.

Известен буровой породоразрушающий инструмент для использования с отклонителями непрерывного действия, включающие корпус с резьбой, породоразрушающие элементы [Нескоромных В.В. Направленное бурение и основы кернометрии: Учебник. - 2-е изд. - М.: ИНФРА-М; Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2015. с. 217-219]. К недостаткам таких долот относится высокая погрешность при выполнении работ по искривлению скважин, связанная с возникновением дезориентирующего усилия вследствие трения бокового вооружения породоразрушающего инструмента о породу и сопротивления породы разрушению.Known drilling rock cutting tool for use with continuous deflectors, including a threaded housing, rock cutting elements [Neskoromnykh V.V. Directional Drilling and Core Measurement: A Textbook. - 2nd ed. - M .: INFRA-M; Krasnoyarsk: Sib. Feder. Univ., 2015.S. 217-219]. The disadvantages of such bits include a high error when performing work on the curvature of the wells associated with the occurrence of disorienting forces due to friction of the lateral armament of the rock cutting tool on the rock and the rock's resistance to destruction.

Известен буровой породоразрушающий инструмент [каталог породоразрушающего инструмента компании НИН «БУРИНТЕХ», http://burintekh.ru/upload/iblock/4cd/4cdfdb68819dd588c11063e160267946.pdf], включающий наклонные боковые лопасти, содержащие породоразрушающие элементы. Недостаток данных долот заключается в отклонении плоскости набора кривизны от проектного направления при использовании с отклонителями непрерывного действия фрезерующего типа ввиду неравенства усилий сопротивления горных пород разрушению боковым вооружением и упругой реакции породы осевому перемещению при прижатии долота к стенке скважины.Known drill rock cutting tool [catalog rock cutting tool company NIN "BURINTEH", http://burintekh.ru/upload/iblock/4cd/4cdfdb68819dd588c11063e160267946.pdf], including inclined side blades containing rock cutting elements. The disadvantage of these bits is the deviation of the plane of curvature from the design direction when using milling-type continuous deflectors due to the inequality of the forces of rock resistance to destruction by side arms and the elastic reaction of the rock to axial movement when the bit is pressed against the borehole wall.

Предлагаемая полезная модель направлена на повышение точности процесса искривления скважин отклонителями непрерывного действия фрезерующего типа с использованием алмазных буровых долот.The proposed utility model is aimed at improving the accuracy of the process of bending the wells with continuous diverters of the milling type using diamond drill bits.

Указанный технический результат достигается за счет конструктивных изменений бокового вооружения алмазного долота - расположения алмазного вооружения в виде алмазосодержащих штабиков с наклоном под определенным углом у, который находится из зависимости

Figure 00000001
в направлении вращения инструмента.The specified technical result is achieved due to structural changes in the lateral armament of the diamond bit - the location of the diamond armament in the form of diamond-containing racks with a slope at a certain angle y, which is found from
Figure 00000001
in the direction of rotation of the tool.

Совокупность признаков заявляемой полезной модели, а именно расположение бокового вооружения алмазного долота в виде наклонных алмазосодержащих штабиков и их наклон на угол у, который находится из зависимости

Figure 00000002
не обнаружены в известных технических решениях, что предполагает соответствие заявляемого алмазного бурового долота критерию новизны.The set of features of the claimed utility model, namely the location of the lateral armament of the diamond bit in the form of inclined diamond-containing posts and their inclination at an angle y, which is found from the dependence
Figure 00000002
not found in the known technical solutions, which implies the compliance of the claimed diamond drill bit with the novelty criterion.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:The essence of the utility model is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 показано заявляемое алмазное буровое долото;in FIG. 1 shows the inventive diamond drill bit;

на фиг. 2 показана схема силового воздействия на наклонный алмазосодержащий штабик в процессе работы.in FIG. 2 shows a diagram of the force acting on an inclined diamond-containing stand during operation.

На фиг. 1 и 2 обозначено:In FIG. 1 and 2 are indicated:

резьба - 1; корпус алмазного бурового долота - 2; наклонный алмазосодержащий штабик - 3.thread - 1; diamond drill bit body - 2; inclined diamond-containing staff - 3.

В процессе работы алмазного бурового долота, фиксируемого на отклонителе непрерывного действия фрезерующего типа с помощью резьбы 1, возникает отклонение плоскости набора кривизны от проектного направления за счет дезориентирующего усилия Рд, которое предопределено процессом разрушения горной породы алмазными резцами на боковой поверхности алмазосодержащей матрицы под действием отклоняющего усилия Роткл. Совместное действие усилий Рд и Роткл формирует результирующее усилие Pr.During operation of the diamond drill bit, fixed on the diverter continuous milling type using thread 1, there is a deviation of the plane of set of curvature from the design direction due to the disorienting force R d , which is predetermined by the process of destruction of the rock by diamond cutters on the side surface of the diamond-containing matrix under the action of deflecting force P off. The combined action of forces F d and F none produces resultant force P r.

Зависимость для оценки величины угла отклонения плоскости набора кривизны А (фиг. 1):The dependence for evaluating the angle of deviation of the plane of set of curvature A (Fig. 1):

Figure 00000003
Figure 00000003

Условием точности процесса искривления скважин отклонителями непрерывного действия фрезерующего типа с использованием алмазных буровых долот является минимизация дезориентирующего усилия Рд.The condition for the accuracy of the process of bending the wells with milling type continuous diverters using diamond drill bits is to minimize the disorienting force R d .

Поскольку усилие Рд вызвано сопротивлением горной породы резанию-скалыванию прижатой частью бокового вооружения алмазного долота, зависимость для Рд выглядит следующим образом:Since the force P d is caused by the resistance of the rock to cutting-chipping with a pressed part of the lateral armament of the diamond bit, the dependence for P d is as follows:

Figure 00000004
Figure 00000004

где Рр - усилие резания-скалывания горной породы алмазным резцом, даН; h - глубина внедрения алмазного резца в породу, мм; d - диаметр алмазного резца, мм; nб - количество прижатых к стенке скважины боковых алмазных резцов; γск - угол скалывания породы перед передней гранью резца, градус; σск - предел прочности горной породы на скалывание, даН/мм2; μ - коэффициент трения алмазного резца о породу.where R p - the force of cutting-chipping rocks with a diamond cutter, daN; h is the depth of penetration of the diamond cutter into the rock, mm; d is the diameter of the diamond tool, mm; n b - the number of side diamond tools pressed against the borehole wall; γ ck - rock cleavage angle in front of the front face of the cutter, degrees; σ SK - rock breaking strength, daN / mm 2 ; μ is the coefficient of friction of the diamond cutter on the rock.

Глубина внедрения алмазного резца в породу может быть рассчитана из следующей зависимости:The depth of penetration of the diamond cutter into the rock can be calculated from the following relationship:

Figure 00000005
Figure 00000005

где рш - твердость горной породы, даН/мм2; ϕ - угол внутреннего трения горной породы, градус.where p W - rock hardness, daN / mm 2 ; ϕ is the angle of internal friction of the rock, degrees.

Механизм работы долота с наклонным расположением алмазосодержащих штабиков 3 на боковой поверхности определяется силовым взаимодействием торцевых nт и боковых nб алмазных резцов с горной породой под воздействием осевого Рос и отклоняющего Роткл усилий. С учетом того, что часть осевого усилия Рос компенсируется силой прижатия резцов, на каждый торцевой и боковой алмазный резец будет действовать усилие Pi, определяемое как:The mechanism of the bit with inclined diamond of bars 3 on the side of the surface is determined by reaction force of the end and side r n b n diamond cutter with the rock under the effect of axial deflection and P axes P none effort. Given that part of the axial force P OS is compensated by the force of pressing the cutters, the force P i will act on each end and side diamond tool, defined as:

Figure 00000006
Figure 00000006

где Рос - осевое усилие, даН; nт - количество торцевых алмазных резцов.where P OS - axial force, daN; n t - the number of end diamond tools.

Осевому внедрению алмазных резцов в штабике долота препятствует реакция разрушаемой горной породы Рс, направленной от породы в направлении резцов, определяющих геометрию наклонного штабика. С учетом того, что сопротивление со стороны твердой горной породы вызвано в основном ее упругими реакциями, которые могут быть выражены через коэффициент внутреннего трения tgϕ, на все боковые резцы nб, прижатые к стенке скважины силой Роткл, действует усилие сопротивления:The axial introduction of diamond cutters in the head of the bit is hindered by the reaction of the rock being destroyed P c directed from the rock in the direction of the cutters that determine the geometry of the inclined head. Given the fact that the resistance of the hard rock is primarily due to its elastic reactions, which can be expressed in terms of the coefficient of internal friction tgφ, all lateral incisors n b, clamped to the borehole wall off force P acts resisting force:

Figure 00000007
Figure 00000007

Поскольку боковые резцы, внедрившиеся в породу и образующие алмазосодержащий штабик, расположены с наклоном, часть силы сопротивления трансформируется в горизонтальную боковую силу Рт, величина которой с учетом угла наклона γ определяется как:

Figure 00000008
Since the lateral incisors that have penetrated into the rock and form a diamond-containing stick are inclined, part of the resistance force is transformed into a horizontal lateral force P t , the value of which, taking into account the inclination angle γ, is defined as:
Figure 00000008

С целью устранения угла отклонения плоскости набора кривизны Δ, а следовательно и повышения точности процесса искривления скважин отклонителями непрерывного действия фрезерующего типа, необходимо обеспечить такую величину угла наклона алмазосодержащих штабиков γ, чтобы величина Рг полностью компенсировала величину дезориентирующего усилия Рд:In order to eliminate the angle of deviation of the plane of set of curvature Δ, and therefore to increase the accuracy of the process of bending the wells with continuous milling cutters, it is necessary to provide such a value of the angle of inclination of diamond-bearing piers γ so that the value of P g fully compensates for the value of the disorienting force R d :

Figure 00000009
Figure 00000009

откуда величина угла наклона алмазосодержащего штабика γ определяется как:whence the angle of inclination of the diamond-containing staff γ is defined as:

Figure 00000010
Figure 00000010

Применение предложенного алмазного бурового долота позволит повысить точность искривления скважин отклонителями непрерывного действия фрезерующего типа с использованием алмазных буровых долот за счет компенсирования дезориентирующего усилия Рд, возникающего за счет прижатия бокового вооружения алмазного долота к стенке скважины, горизонтальной составляющей Рг реакции разрушаемой горной породы Рс.The use of the proposed diamond drill bit will improve the accuracy of bending of wells with milling type continuous diverters using diamond drill bits by compensating for the disorienting force P d arising due to the lateral arms of the diamond bit being pressed against the borehole wall, the horizontal component P g of the reaction of the rock being destroyed P s .

Claims (1)

Алмазное буровое долото, состоящее из корпуса с резьбой и алмазосодержащей матрицы, отличающееся тем, что боковая часть алмазосодержащей матрицы выполнена в виде штабиков с углом наклона
Figure 00000011
где nт - количество торцевых алмазных резцов; nб - количество прижатых к стенке скважины боковых алмазных резцов; Рр - усилие резания-скалывания горной породы алмазным резцом, даН; Роткл - отклоняющее усилие, даН; μ - коэффициент трения алмазного резца о породу; Рос - осевое усилие, даН; ϕ - угол внутреннего трения горной породы, градус.
Diamond drill bit, consisting of a body with a thread and a diamond-containing matrix, characterized in that the lateral part of the diamond-containing matrix is made in the form of racks with an angle of inclination
Figure 00000011
where n t is the number of end diamond cutters; n b - the number of side diamond tools pressed against the borehole wall; R p - the force of cutting-chipping rocks with a diamond cutter, daN; P off - deflecting force, daN; μ is the coefficient of friction of the diamond cutter on the rock; P OS - axial force, daN; ϕ is the angle of internal friction of the rock, degrees.
RU2020105794U 2020-02-06 2020-02-06 Diamond drill bit RU198234U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105794U RU198234U1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Diamond drill bit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105794U RU198234U1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Diamond drill bit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU198234U1 true RU198234U1 (en) 2020-06-25

Family

ID=71135638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020105794U RU198234U1 (en) 2020-02-06 2020-02-06 Diamond drill bit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU198234U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1596061A1 (en) * 1988-06-03 1990-09-30 Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Diamond drill bit
RU2087665C1 (en) * 1994-03-22 1997-08-20 Евгений Викторович Сопин Diamond drill bit
US20060037785A1 (en) * 2004-08-18 2006-02-23 Watson Graham R Rotary Drill Bit
RU160827U1 (en) * 2015-11-10 2016-04-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" DIAMOND CROWN FOR DRILLING
RU190484U1 (en) * 2019-03-06 2019-07-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Drill bit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1596061A1 (en) * 1988-06-03 1990-09-30 Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Diamond drill bit
RU2087665C1 (en) * 1994-03-22 1997-08-20 Евгений Викторович Сопин Diamond drill bit
US20060037785A1 (en) * 2004-08-18 2006-02-23 Watson Graham R Rotary Drill Bit
RU160827U1 (en) * 2015-11-10 2016-04-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" DIAMOND CROWN FOR DRILLING
RU190484U1 (en) * 2019-03-06 2019-07-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Drill bit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Brook Principles of diamond tool technology for sawing rock
US6904983B2 (en) Low-contact area cutting element
US6942045B2 (en) Drilling with mixed tooth types
NO333751B1 (en) Drill bit
US10907417B2 (en) Polycrystalline diamond chisel type insert for use in percussion drill bits even for use in large hole percussion drilling of oil wells
Han et al. The finite element simulation and test of rock breaking by non-planar PDC cutting cutter
RU198234U1 (en) Diamond drill bit
RU2422613C1 (en) Ring bore bit
RU119012U1 (en) DRILLING HEAD
Mellor Mechanics of Cutting and Boring: Dynamics and energetics of parallel motion tools
Abugharara et al. Study of the influence of controlled axial oscillations of pvard on generating downhole dynamic wob and improving coring and drilling performance in shale
RU2499121C1 (en) Roller bit with hard-alloy inserts
Choi et al. Performance estimation depending on the insert size of conical picks by linear cutting test
RU120995U1 (en) SCREW DRILL
CN208220640U (en) A kind of PDC drill bit of band point knuckle-tooth
NO783957L (en) BORKRONE.
US455963A (en) Rufus a
US886704A (en) Well-drill.
Mellor Mechanics of cutting and boring: part IV, dynamics and energetics of parallel motion tools
RU114713U1 (en) BLADE DRILL
RU2708436C1 (en) Drilling cutter for rotary drilling of bore pits
RU2274722C1 (en) Blade drill bit
US47870A (en) Improvement in rock-drills
RU2373368C2 (en) Thermal-friction rock-breaking tool
US3547209A (en) Deviation control bit and method

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200527

NF9K Utility model reinstated

Effective date: 20220224