RU2085696C1

RU2085696C1 - Lengthened hydraulic giant head-piece for drilling tool

Info

Publication number: RU2085696C1
Application number: RU94042066A
Authority: RU
Inventors: Тариэл Георгиевич Агошашвили; Валерий Борисович Уралев; Геннадий Александрович Кораблев; Илья Наумович Буяновский; Владимир Петрович Крючков
Original assignee: Тариэл Георгиевич Агошашвили; Валерий Борисович Уралев; Геннадий Александрович Кораблев; Илья Наумович Буяновский; Владимир Петрович Крючков
Priority date: 1994-11-23
Filing date: 1994-11-23
Publication date: 1997-07-27
Also published as: RU94042066A

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: drilling tool hydraulic giant head-piece is made in the form of metal body and nozzle made of wear-resistant ceramic materials. Nozzle is made up of sections and each of them is fastened to inner surface of body and to adjacent sections by means of unsplittable clearance-free joint. Section of nozzle located at inlet part of head-piece is made of hard metal-ceramic alloy, and other sections are made of mineral-ceramic material. Head-piece is replaceable and can be installed in standard seating hole of roller drill bit. EFFECT: high efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике для бурения скважин в земной коре и может быть использовано в промывочных узлах буровых шарошечных долот и аналогичных им инструментов. The invention relates to techniques for drilling boreholes in the earth's crust and can be used in flushing units of cone drill bits and similar tools.

С помощью гидромониторной насадки образуется струя бурового раствора, направленная на забой. Чем ближе к забою расположено выходное отверстие насадки, тем эффективнее оказывается механическое воздействие струи на разбуриваемую горную породу и тем эффективнее идет процесс бурения. With the help of a hydraulic nozzle, a stream of drilling mud is formed, aimed at the bottom. The closer the nozzle outlet is to the bottom, the more effective is the mechanical action of the jet on the rock being drilled and the more efficient the drilling process is.

Известен промывочный узел бурового шарошечного долота, состоящий из муфты с резьбой и гайкообразным выступом, уплотнительного кольца, подпирающей втулки и гидромониторного сопла (насадки). Большая часть выступает из корпуса долота в пространство между смежными шарошками (Масленников И.К. Буровой инструмент. М. Недра, 1989 с. 172 173, рис. 2.1.65). Known flushing unit of the drill bit, consisting of a coupling with a thread and a nut-like protrusion, a sealing ring, a retaining sleeve and a nozzle (nozzle). Most of them protrude from the body of the bit into the space between adjacent cones (Maslennikov I.K. Drilling tool. M. Nedra, 1989, p. 172 173, Fig. 2.1.65).

Недостаток известного устройства заключается в том, что из-за больших диаметральных размеров муфты оно плохо вписывается в ограниченное пространство между шарошками трехшарошечного долота. A disadvantage of the known device is that due to the large diametrical dimensions of the coupling, it does not fit well into the limited space between the cones of the three-cone bit.

Известен промывочный узел бурового долота (патент США N 5072796, E 21 B 10/18, опубл. 17.12.91), состоящий из корпуса, привариваемого к телу долота, и сопла, состоящего из плотно примыкающих друг к другу секций, каждая из которых прикреплена к внутренней поверхности корпуса и соседним секциям посредством неразъемного беззазорного соединения. Known flushing unit of the drill bit (US patent N 5072796, E 21 B 10/18, publ. 17.12.91), consisting of a housing welded to the body of the bit, and a nozzle consisting of sections that are closely adjacent to each other, each of which is attached to the inner surface of the housing and adjacent sections by means of an integral gapless connection.

Существенный недостаток этого известного узла заключается в недостаточно высокой стойкости сопла, чаще всего из-за быстрого разрушения секции, расположенной во входной части и испытывающей наибольшие нагрузки, сопровождающиеся ударно-абразивным износом входного участка. A significant drawback of this known node is the insufficiently high resistance of the nozzle, most often due to the rapid destruction of the section located in the inlet and experiencing the greatest loads, accompanied by shock-abrasive wear of the inlet section.

Изобретение направлено на создание относительно длинной и тонкостенной гидромониторной насадки бурового инструмента, которая хорошо списывается в ограниченное пространство между шарошками бурового долота и которая может быть изготовлена с применением технологии порошковой металлургии с достижением высокой износостойкости поверхности проходного отверстия и прочности насадки. The invention is directed to the creation of a relatively long and thin-walled hydromonitor nozzle of a drilling tool, which is well written off to a limited space between the cutters of the drill bit and which can be manufactured using powder metallurgy technology to achieve high wear resistance of the surface of the bore hole and the strength of the nozzle.

Для решения задачи секции сопла гидромониторной насадки выполнены из керамического материала, при этом секция керамического сопла, расположенная во входной части насадки, выполнена из металлокерамического твердого сплава, а секция, расположенная на выходе, и промежуточные секции изготовлены из минералокерамического материала. To solve the problem, the nozzle sections of the jet nozzle are made of ceramic material, while the section of the ceramic nozzle located in the inlet part of the nozzle is made of cermet carbide, and the section located at the outlet and the intermediate sections are made of mineral-ceramic material.

При изготовлении секций сопла предложенной гидромониторной насадки в виде относительно коротких керамических втулок или колец достигается высокая плотность спрессованной массы порошкового материала по всему объему и, как следствие, высокая износостойкость поверхности отверстия и прочность насадки. In the manufacture of the nozzle sections of the proposed hydraulic nozzle in the form of relatively short ceramic bushings or rings, a high compacted mass of the powder material is achieved throughout the volume and, as a result, high wear resistance of the hole surface and the strength of the nozzle.

Одинаково высокая износостойкость рабочей поверхности насадки на всем ее протяжении достигается также в значительной мере еще и за счет выполнения наиболее нагруженной секции керамического сопла, расположенной во входной части насадки, из более прочного металлокерамического твердого сплава, при том, что другие секции, подверженные в основном абразивному износу, выполнены из мене дорогостоящего минералокерамического сырья. The equally high wear resistance of the working surface of the nozzle over its entire length is also achieved to a large extent also due to the implementation of the most loaded section of the ceramic nozzle located in the inlet part of the nozzle from a more durable cermet carbide, while other sections exposed mainly to abrasive wear, made of less expensive mineral-ceramic raw materials.

На фиг. 1 показано буровое трехшарошечное долото с сечением по диаметральной плоскости; на фиг. 2 промывочный узел долота с удлиненной гидромониторной насадкой (узел I на фиг. 1 ). In FIG. 1 shows a three-cone drill bit with a cross section along the diametrical plane; in FIG. 2 flushing unit of the bit with an extended hydraulic nozzle (unit I in Fig. 1).

Долото содержит корпус 1 с присоединительной резьбой, три шарошки 2 (две из них на фиг. 1 не показаны) и три промывочных узла, каждый из которых состоит из канала 3, оканчивающегося гнездом под насадку, в котором установлена удлиненная гидромониторная насадка 4, закрепленная с помощью стопорного элемента 5. Зазор между стенкой гнезда и наружной поверхностью насадки 4 уплотнен резиновым кольцом 6. Насадка состоит из корпуса 7, выполненного из закаленной стали, стойкой к воздействию ударных и изгибающих нагрузок, и сопла, изготовленного из износостойких керамических материалов. The bit contains a housing 1 with a connecting thread, three cones 2 (two of which are not shown in Fig. 1) and three flushing units, each of which consists of a channel 3 ending with a socket under the nozzle, in which an elongated hydraulic monitor nozzle 4 is mounted, fixed with using the locking element 5. The gap between the wall of the socket and the outer surface of the nozzle 4 is sealed with a rubber ring 6. The nozzle consists of a housing 7 made of hardened steel, resistant to impact and bending loads, and a nozzle made of wear hard ceramic materials.

Керамическое сопло состоит из секций 8, 9, 10, причем каждая из них прикреплена к внутренней поверхности корпуса 7 и к соседним секциям посредством неразъемного беззазорного соединения, например, клеевого. The ceramic nozzle consists of sections 8, 9, 10, each of which is attached to the inner surface of the housing 7 and to adjacent sections by means of a one-piece gapless connection, for example, an adhesive.

Секция 8 входной части сопла, испытывающая наибольшие нагрузки, изготовлена из более прочного металлокерамического твердого сплава типа ВК8, а секции 9 и 10 из менее прочного, но достаточно износостойкого минералокерамического материала типа ЦМ 332. The section 8 of the nozzle inlet, which is experiencing the highest loads, is made of a more durable metal-ceramic hard alloy of type VK8, and sections 9 and 10 of a less durable, but sufficiently wear-resistant mineral-ceramic material like TsM 332.

За счет близкого расположения выходной части насадки 4 к забою 12 скважины интенсифицируется процесс разрушения горной породы струей 13, формируемой с помощью насадки 4. Due to the close location of the output part of the nozzle 4 to the bottom 12 of the well, the process of rock destruction is intensified by the jet 13 formed by the nozzle 4.

Новая насадка, в отличие от вышеуказанного известного технического решения, может устанавливаться в обычное посадочное гнездо трехшарошечного долота, легко заменяться в полевых условиях на аналогичную насадку с проходным отверстием другого диаметра и может эффективно использоваться в гидромониторных шарошечных долотах всех типов. The new nozzle, in contrast to the above-mentioned known technical solution, can be installed in a conventional mounting socket of a three-cone bit, easily replaced in the field with a similar nozzle with a through hole of a different diameter, and can be effectively used in all types of hydraulic monitor cone bits.

Claims

An elongated hydraulic tool nozzle of a drilling tool containing a nozzle, consisting of sections that are closely adjacent to each other, each of which is attached to the inner surface of the body and adjacent sections by means of an integral gapless connection, characterized in that the sections are made of ceramic material, while the section of the ceramic nozzle, located in the inlet of the nozzle is made of cermet, and the section located at the outlet and the intermediate sections are made of mineral water ceramic material.