RU2090734C1 - Drill bit for rotary drilling - Google Patents

Drill bit for rotary drilling Download PDF

Info

Publication number
RU2090734C1
RU2090734C1 SU5033325A RU2090734C1 RU 2090734 C1 RU2090734 C1 RU 2090734C1 SU 5033325 A SU5033325 A SU 5033325A RU 2090734 C1 RU2090734 C1 RU 2090734C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bit
drill bit
main
cutters
rotary drilling
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Н. Шамшин
В.П. Якимов
В.А. Гаврилов
В.П. Брежицкий
И.М. Дульцев
А.И. Марчук
В.Ф. Гашков
Н.П. Чухряев
В.В. Калинин
Original Assignee
Карпинский машиностроительный завод
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 Карпинский машиностроительный завод filed Critical Карпинский машиностроительный завод
Priority to SU5033325 priority Critical patent/RU2090734C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2090734C1 publication Critical patent/RU2090734C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: rock-cutting tools, in particular, drill bits for rotary drilling. SUBSTANCE: drill bit has body with shank and wings on which main and peripheral inserts are installed. Inserts form nonrectilinear continuous cutting-gaging blade. Main inserts have negative rake whose value reduces for each, subsequent from drill bit axis insert and depends on relation between drill bit radius and distance from drill bit axis to the most distant cutting blade of main insert. EFFECT: higher efficiency. 5 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту, и может быть использовано в долоте для вращательного бурения. The invention relates to the mining industry, namely to a rock cutting tool, and can be used in a bit for rotary drilling.

Известно долото для вращательного бурения, содержащее корпус с лопастями и установленные на лопастях резцы, передние углы которых изменяются от положительного в центральной части долота до отрицательного на периферии (а.с. СССР N 395559, кл. E 21 B 10/42, 1971). A bit for rotary drilling is known, comprising a body with blades and incisors mounted on the blades, the front angles of which vary from positive in the central part of the bit to negative at the periphery (AS USSR N 395559, class E 21 B 10/42, 1971) .

Недостатком этого долота является его низкая стойкость (особенно при бурении крепких пород), обусловленная быстрым износом режущих лезвий. Такой вид износа объясняется большой крутизной (уменьшается радиус кривизны) траектории перемещения центральных и средних резцов относительно забоя скважины, что приводит к увеличению нагрузок на режущих лезвиях резцов, прочность лезвий которых уменьшается по мере изменения переднего угла от отрицательных значений к положительным. The disadvantage of this bit is its low resistance (especially when drilling hard rocks), due to the rapid wear of the cutting blades. This type of wear is explained by the large steepness (the radius of curvature decreases) of the trajectory of movement of the central and middle cutters relative to the bottom of the well, which leads to an increase in the loads on the cutting blades of the cutters, the strength of the blades of which decreases as the rake angle changes from negative to positive.

Известно также долото для вращательного бурения, содержащее корпус с лопастями и установленные на лопастях с отрицательным передним углом сменные унифицированные резцы (а.с. СССР N 1456546, кл. E 21 B 10/46, 1985). Also known is a bit for rotary drilling, comprising a housing with blades and interchangeable unified cutters mounted on blades with a negative rake angle (AS USSR N 1456546, class E 21 B 10/46, 1985).

К недостаткам данного долота относится одинаковая величина отрицательных передних углов для всех резцов. Конкретная величина этих углов не указана, однако при малых значениях углов снижается стойкость долота вследствие быстрого скола режущих лезвий у резцов, расположенных ближе к оси долота, а при больших значениях уменьшается скорость бурения. Кроме этого, резцы указанного долота образуют вдоль его радиуса прерывистую режущую кромку, что способствует появлению на забое скважины неразрушенных участков в виде концентрических гребешков. При такой схеме разрушения забоя скважины порода оказывается в блокированном состоянии, то есть в 1,5-2 раза сильнее сопротивляется разрушению, что снижает эффективность работы долота. The disadvantages of this bit include the same value of negative rake angles for all incisors. The specific value of these angles is not indicated, however, at small values of the angles, the bit resistance decreases due to the rapid cleavage of the cutting blades at the cutters located closer to the axis of the bit, and at large values the drilling speed decreases. In addition, the cutters of the specified bit form an intermittent cutting edge along its radius, which contributes to the appearance of undisturbed sections in the form of concentric scallops on the bottom of the well. With this pattern of destruction of the bottom of the well, the rock is in a blocked state, that is, 1.5-2 times stronger than the destruction, which reduces the efficiency of the bit.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является долото для вращательного бурения, содержащее корпус с хвостовиком, жестко соединенные с корпусом лопасти и установленные на лопастях сменные унифицированные резцы, образующие непрямолинейное сплошное режущее калибрующее лезвие (а.с. СССР N 1502797, кл. E 21 B 10/42, 1986). The closest technical solution to the proposed one is a bit for rotary drilling, comprising a body with a shank, blades rigidly connected to the body of the blade and interchangeable unified cutters mounted on the blades, forming a non-linear continuous cutting gauge blade (AS USSR N 1502797, class E 21 B 10/42, 1986).

В этом долоте сплошное лезвие исключает наличие на забое скважины участков с блокированным состоянием породы, что облегчает процесс ее разрушения. In this bit, a solid blade eliminates the presence on the bottom of the well sections with a blocked state of the rock, which facilitates the process of its destruction.

Недостатком данного долота является то, что все резцы имеют одинаковый передний угол, равный нулю, при этом резцы, расположенные ближе к периферии долота подвержены более интенсивному износу, чем резцы, расположенные ближе к оси долота. The disadvantage of this bit is that all the cutters have the same rake angle equal to zero, while the cutters located closer to the periphery of the bit are subject to more intense wear than the cutters located closer to the axis of the bit.

Изобретение направлено на повышение износостойкости долота, более равномерного износа режущих лезвий резцов и повышения скорости бурения. Это достигается тем, что основные резцы выполнены с отрицательным передним углом, причем величина переднего угла уменьшается от центра к периферии долота. The invention is aimed at increasing the wear resistance of the bit, more uniform wear of the cutting blades of the cutters and increase the drilling speed. This is achieved by the fact that the main cutters are made with a negative rake angle, and the rake angle decreases from the center to the periphery of the bit.

Величина переднего угла для каждого резца определяется в соответствии с выражением:

Figure 00000001
,
где γi передний угол i-го резца;
Rд радиус долота;
Ri расстояние от оси долота до наиболее удаленного от нее конца режущего лезвия i-го основного резца.The value of the rake angle for each cutter is determined in accordance with the expression:
Figure 00000001
,
where γ i is the rake angle of the i-th cutter;
R d radius of the bit;
R i the distance from the axis of the bit to the farthest end of the cutting blade of the i-th main cutter.

Такое выполнение долота позволяет увеличить его износостойкость, добиться более равномерного износа резцов, находящихся на разных расстояниях от оси долота, и позволяет увеличить скорость бурения. This embodiment of the bit allows to increase its wear resistance, to achieve more uniform wear of the cutters located at different distances from the axis of the bit, and allows to increase the drilling speed.

На фиг. 4 изображен общий вид долота, на фиг. 2 сечение А-А фиг. 1, на фиг. З сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение Г-Г на фиг. 1. In FIG. 4 shows a general view of the bit, in FIG. 2 section AA of FIG. 1, in FIG. C section BB in FIG. one; in FIG. 4, section BB in FIG. one; in FIG. 5 is a section GG in FIG. one.

Долото содержит корпус 1 с хвостовиком 2 и жестко соединенные с корпусом лопасти 3, на которых установлены основные 4, 5 и 6 и периферийные 7 резцы, образующие непрямолинейное сплошное режуще-калибрующее лезвие. Основные резцы имеют отрицательный передний угол, величина которого уменьшается от оси долота к его периферии и определяется в соответствии с выражением:

Figure 00000002
,
где γi передний угол i-го резца;
Rд радиус долота;
Ri расстояние от оси до наиболее удаленного от нее конца режущего лезвия i-го основного резца.The bit contains a housing 1 with a shank 2 and blades 3 rigidly connected to the housing, on which the main 4, 5 and 6 and peripheral 7 cutters are installed, forming a non-linear continuous cutting-calibrating blade. The main incisors have a negative rake angle, the value of which decreases from the axis of the bit to its periphery and is determined in accordance with the expression:
Figure 00000002
,
where γ i is the rake angle of the i-th cutter;
R d radius of the bit;
R i the distance from the axis to the end of the cutting blade of the i-th main cutter farthest from it.

Долото работает следующим образом. The bit works as follows.

В процессе бурения на долото передаются осевая нагрузка и крутящий момент, под действием которых основные 4, 5 и 6 резцы разрушают породу, образуя ствол скважины требуемого диаметра. Периферийные резцы 7 придают устойчивость долоту, улучшая его центрацию на забое, и сохраняют необходимый диаметр скважины, калибруя ее стенки. During drilling, the axial load and torque are transmitted to the bit, under the influence of which the main 4, 5 and 6 cutters destroy the rock, forming a well bore of the required diameter. Peripheral cutters 7 give stability to the bit, improving its centering at the bottom, and maintain the required diameter of the well by calibrating its walls.

Оптимальность предложенного соотношения для определения величины передних углов основных резцов в зависимости от величины переднего угла периферийного резца и их удаления от оси долота подтверждается результатами испытаний семи экспериментальных долот диаметром 160 мм, отличающихся величиной переднего отрицательного угла. The optimality of the proposed ratio for determining the values of the front angles of the main incisors depending on the size of the front angle of the peripheral cutter and their distance from the axis of the bit is confirmed by the test results of seven experimental bits with a diameter of 160 mm, differing in the value of the front negative angle.

Отличительные параметры экспериментальных долот приведены в табл. 1
Испытания экспериментальных долот проводились при бурении известняков с коэффициентом крепости 8-10 по шкале проф. М.М.Протодьяконова станками СВБ-2М с усилием подачи до 20 кН и частотой вращения 2 с-1. Результаты испытания приведены в табл. 2.
Distinctive parameters of the experimental bits are given in table. one
Tests of experimental bits were carried out while drilling limestone with a coefficient of strength of 8-10 on the scale of prof. M.Protodyakonova machines SVB-2M with a feed force of up to 20 kN and a rotational speed of 2 s -1 . The test results are given in table. 2.

Из табл. 2 следует, что наилучшие показатели работы имеют экспериментальные долота с переменным передним углом резцов, величина которого определяется предложенным соотношением. From the table. 2 it follows that the best performance indicators have experimental bits with a variable rake angle of the cutters, the value of which is determined by the proposed ratio.

Claims (1)

Долото для вращательного бурения, содержащее корпус с хвостовиком и лопастями, установленные на лопастях унифицированные сменные основные и периферийные резцы, образующие непрямолинейное режущее лезвие, отличающееся тем, что основные резцы имеют отрицательный передний угол, величина которого уменьшается от каждого последующего от оси долота резца и определяется в соответствии с выражением
Figure 00000003

где γi - передний угол i-го резца;
Rд радиус долота;
Ri расстояние от оси долота до наиболее удаленного от нее конца режущего лезвия i-го основного резца.
A bit for rotary drilling, comprising a body with a shank and blades, unified interchangeable main and peripheral cutters mounted on the blades, forming a non-linear cutting blade, characterized in that the main cutters have a negative rake angle, the value of which decreases from each subsequent from the axis of the bit of the cutter and is determined according to the expression
Figure 00000003

where γ i is the rake angle of the i-th cutter;
R d radius of the bit;
R i the distance from the axis of the bit to the farthest end of the cutting blade of the i-th main cutter.
SU5033325 1992-03-19 1992-03-19 Drill bit for rotary drilling RU2090734C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5033325 RU2090734C1 (en) 1992-03-19 1992-03-19 Drill bit for rotary drilling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5033325 RU2090734C1 (en) 1992-03-19 1992-03-19 Drill bit for rotary drilling

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2090734C1 true RU2090734C1 (en) 1997-09-20

Family

ID=21599846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5033325 RU2090734C1 (en) 1992-03-19 1992-03-19 Drill bit for rotary drilling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2090734C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553108C1 (en) * 2014-04-30 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чеченский государственный университет (ФГБОУ ВПО "Чеченский государственный университет") Cutter for rotary drilling
RU2694872C1 (en) * 2018-07-10 2019-07-17 Китайский геологический университет (Ухань) Drilling bit
RU2717852C1 (en) * 2019-04-09 2020-03-26 Общество с ограниченной ответственностью "Химбурсервис" Pdc drill bit for fluid absorption zone drilling
RU2768877C2 (en) * 2017-11-07 2022-03-25 ВАРЕЛ ИНТЕРНЭШНЛ ИНД., Эл.Эл.Си Stabilizing drill bit with fixed cutting structure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1502797, кл. Е 21 В 10/24, 1989. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553108C1 (en) * 2014-04-30 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чеченский государственный университет (ФГБОУ ВПО "Чеченский государственный университет") Cutter for rotary drilling
RU2768877C2 (en) * 2017-11-07 2022-03-25 ВАРЕЛ ИНТЕРНЭШНЛ ИНД., Эл.Эл.Си Stabilizing drill bit with fixed cutting structure
RU2694872C1 (en) * 2018-07-10 2019-07-17 Китайский геологический университет (Ухань) Drilling bit
RU2717852C1 (en) * 2019-04-09 2020-03-26 Общество с ограниченной ответственностью "Химбурсервис" Pdc drill bit for fluid absorption zone drilling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2504976B2 (en) Drilling tool
US7658136B2 (en) Hole saw blade
EP0036847B1 (en) Drill tool
US4189266A (en) Rotary drill bit for hand-held power drills
US4716976A (en) Rotary percussion drill bit
US4296825A (en) Rock drill
US4026372A (en) Drill bits
RU2090734C1 (en) Drill bit for rotary drilling
US4793756A (en) Tapping screw
US4218162A (en) Drilling bit
US1955768A (en) Coal auger bit
JPS6094211A (en) Combination twist drill for hole finishing
GB593622A (en) Improvements in or relating to drill bits, cutting tools and the like
FI77094B (en) SJAELVBORRANDE FAESTORGAN.
CN208004862U (en) Outer cold depth drill
SU1373808A1 (en) Standardized bit for drilling tool
SU646045A1 (en) Rotary drilling bit
US2602639A (en) Rock drill bit
SU802502A1 (en) Rotary drill bit
SU802504A1 (en) Rotary drilling cutter bit
GB692373A (en) Improvements in or relating to drill bits for boring rock or like materials
US2592440A (en) Rock drilling tool
RU2708436C1 (en) Drilling cutter for rotary drilling of bore pits
JPS5695525A (en) Boring reamer
SU607972A1 (en) Drilling bit