RU2049904C1

RU2049904C1 - Cone drill bit

Info

Publication number: RU2049904C1
Authority: RU
Inventors: П.Я. Зельцер; А.П. Марков; М.Г. Абрамсон; Е.Н. Грискин; У.Н. Якимчук
Original assignee: Восточно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья
Priority date: 1985-08-01
Filing date: 1985-08-01
Publication date: 1995-12-10

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: cone drill bit has body, legs 1, cones 6, lubricator 10 with spring-loaded piston 11. Bit support has packing rings. Packing ring 17 is secured in cone, and packing ring 18 is secured to mating surface of lug. Packing ring 18 is spring-loaded. Installed between these packing rings is floating ring with through holes. Cone end face has recesses with inclination opposite to cone rotation. Above-piston hollow of lubricator is communicated with outer surface of drill bit body. EFFECT: higher efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту для бурения скважин, а именно к долотам, имеющим шарошки в качестве рабочих органов. The invention relates to a rock cutting tool for drilling wells, and in particular to bits having cones as working bodies.

Целью изобретения является увеличение ресурса работы опорных узлов долота. The aim of the invention is to increase the service life of the support nodes of the bit.

На фиг.1 изображена в разрезе секция предлагаемого долота с герметизированной опорой; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 разрез по А-А на фиг.2. Figure 1 shows in section a section of the proposed bit with a sealed support; in Fig.2 node I in Fig.1; figure 3 a section along aa in figure 2.

Секция содержит лапу 1, цапфу 2, шарикоподшипник 3, роликоподшипник 4, замковый палец 5, шарошку 6 с полостью 7, пробку 8, обратный клапан 9 и детали лубрикатора, корпус 10, поршень 11 с уплотнением 12, пружины 13, днище 14, трубку 15, фильтр 16. Сальниковое уплотнение состоит из колец: вращающегося 17, жестко связанного с шарошкой, и неподвижного 18, установленного на цапфе на резиновом уплотнении 19. Кольцо 18 поджимается к промежуточному плавающему кольцу 20, имеющему сквозные аксиальные отверстия 21 с помощью упругих элементов-пружин 22. На трущейся поверхности кольца 17 выполнены глухие радиальные пазы 23, а в торцевой части шарошек в зоне сальникового уплотнения имеются пазы 24 с отклонением от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения шарошек. The section contains a paw 1, a pin 2, a ball bearing 3, a roller bearing 4, a locking pin 5, a roller cutter 6 with a cavity 7, a plug 8, a check valve 9 and lubricator parts, a housing 10, a piston 11 with a seal 12, a spring 13, a bottom 14, a tube 15, filter 16. The stuffing box seal consists of rings: rotating 17, rigidly connected with a roller cone, and fixed 18 mounted on a trunnion on a rubber seal 19. Ring 18 is pressed against an intermediate floating ring 20, having through axial holes 21 using elastic elements - springs 22. On a rubbing surface rings 17 are blind radial grooves 23, and in the end part of cones in the packing zone 24 has slots with a deviation from the radial direction in the direction opposite to the rotation direction cones.

Герметизация опор долота и поступление смазки к его трущимся элементам осуществляются при работе долота следующим образом. Перед спуском долота в скважину отвинчивают пробку 8 и во внутренние полости лубрикатора, каналов в лапе, цапфе и шарошках, и подшипников через обратный клапан 9 закачивают смазочный материал под давлением, превышающим давление, создаваемое поршнем 11 под действием пружин 13. При этом поршень из нижнего положения поднимается вверх, но не до крайнего верхнего положения, чтобы обеспечить возможность его дальнейшего перемещения вверх при повышении температуры смазочного материала. Sealing of the supports of the bit and the flow of lubricant to its rubbing elements are carried out when the bit is operated as follows. Before lowering the bit, the plug 8 is unscrewed into the well and the internal cavities of the lubricator, channels in the paw, trunnion and roller cones, and bearings are pumped through the check valve 9 with lubricant under a pressure exceeding the pressure created by the piston 11 under the action of the springs 13. In this case, the piston from the lower position rises up, but not to the extreme upper position, to ensure the possibility of its further movement upward with increasing temperature of the lubricant.

Перепад давления в системе смазки, создаваемый пружинами 13, задается при конструировании долота. Этот перепад сохраняется и при любом увеличении давления окружающей среды бурового раствора при спуске долота в скважину и в процессе бурения. Таким образом, давление смазочного материала в предлагаемом долоте всегда выше, чем давление бурового раствора, что исключает его проникновение в опору долота. Выполнение упругого элемента (пружин 13) лубрикатора составным позволяет уменьшить разность перепадов давлений в зависимости от местоположения поршня в лубрикаторе. Фильтр 16 исключает попадание шлама в трубку 15. The pressure drop in the lubrication system created by the springs 13 is set during the design of the bit. This difference is maintained even with any increase in the ambient pressure of the drilling fluid during the descent of the bit into the well and during drilling. Thus, the pressure of the lubricant in the proposed bit is always higher than the pressure of the drilling fluid, which excludes its penetration into the support of the bit. The implementation of the elastic element (springs 13) of the lubricator compound allows you to reduce the difference in pressure drops depending on the location of the piston in the lubricator. The filter 16 eliminates the ingress of sludge into the tube 15.

В процессе работы долота кольца 17 вращаются с частотой равной частоте вращения шарошек, а промежуточные кольца 20 с частотой, сниженной пропорционально их числу. Это позволяет уменьшить нагрев и износ всех колец сальникового уплотнения, что особенно важно при высокооборотном бурении. During operation, the bit rings 17 rotate with a frequency equal to the speed of the cones, and the intermediate rings 20 with a frequency reduced in proportion to their number. This allows you to reduce the heating and wear of all rings of the packing, which is especially important for high-speed drilling.

Кольца сальникового уплотнения выполнены из материала, имеющего твердость более высокую, чем разбуриваемые породы и продукты разрушения опор, что сводит к минимуму износ колец. Для обновления смазочного материала и лучшего охлаждения трущихся поверхностей осуществляется дозированная утечка смазки в затрубное пространство под действием перепада давления смазочного материала над окружающей средой. Поскольку смазочный материал подводится от лубрикатора к полостям, расположенным в вершинах шарошек, свежая смазка проходит через все трущиеся элементы опор и сальниковых уплотнений. Packing rings are made of a material having a hardness higher than drilled rocks and support failure products, which minimizes wear on the rings. To update the lubricant and better cooling of the rubbing surfaces, a metered leak of lubricant into the annulus is carried out under the influence of the differential pressure of the lubricant over the environment. Since the lubricant is fed from the lubricator to the cavities located at the tops of the cones, fresh lubricant passes through all the rubbing elements of the bearings and stuffing box seals.

Снижение коэффициента трения между трущимися поверхностями колец достигается за счет глухих радиальных пазов 23 колец 17, в которые попадает и равномерно распределяется по трущимся поверхностям смазочный материал. Через отверстия 21 в промежуточных кольцах 20 смазка проходит к другим трущимся поверхностям колец. Пазы 24 на торцах шарошек, за счет центробежных сил, отбрасывают частицы разбуренной породы, что способствует исключению попадания их к трущимся поверхностям сальниковых уплотнений и увеличивает ресурс работы долота. The reduction of the coefficient of friction between the friction surfaces of the rings is achieved due to the blind radial grooves 23 of the rings 17, into which the lubricant enters and is evenly distributed over the rubbing surfaces. Through holes 21 in the intermediate rings 20, grease passes to other friction surfaces of the rings. The grooves 24 at the ends of the cones, due to centrifugal forces, discard the drilled particles, which helps to prevent them from getting to the rubbing surfaces of the stuffing box seals and increases the life of the bit.

Claims

BORING DRILL CHISEL containing the body, legs, cones on the supports, a lubricating lubricator with a spring-loaded piston, located in the body of the bit and communicating with the cones of the cones, characterized in that, in order to increase the service life of the support nodes of the bit, it is equipped with o-rings, one of which are made with radial grooves and fixed in the end of the cone, the other on the counter surface of the paw and spring-loaded, and between them are floating rings with through holes, and at the end of the cone grooves are made with a slope ohm, opposite to the rotation of the cone, while the supra-piston cavity of the lubricator is in communication with the outer surface of the body of the bit.