RU2094587C1

RU2094587C1 - Rolling cutter of drill bit

Info

Publication number: RU2094587C1
Application number: RU94022312A
Authority: RU
Inventors: Виталий Анатольевич Ясашин; Николай Григорьевич Макаров; Александр Михайлович Назаров; Дмитрий Юрьевич Сериков; Николай Александрович Сидненко; Николай Ефимович Тесля
Original assignee: Виталий Анатольевич Ясашин
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1997-10-27
Also published as: RU94022312A

Abstract

FIELD: bore-hole drilling equipment. SUBSTANCE: this is used for cutting large-diameter bore-holes, primarily by reactive-turbine method of drilling. Rolling cutter of drill has annular corner bore 6 in rear surface 5 of rim 2. One side 7 of bore 6 in axial section of each tooth in combination with plane aligned with rear surface 5 creates acute angle. Apex of acute angle is located at point of crossing this plane with generant of working edge 4. Value of acute angle can be within 5-20 deg. EFFECT: high efficiency. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области бурения скважин большого диаметра, а именно к шарошкам долот, преимущественно для реактивно-турбинного бурения (РТБ). The invention relates to the field of drilling of large diameter wells, namely to bit cutters, mainly for jet turbine drilling (RTB).

Известны шарошки буровых долот, содержащие корпус с основными и калибрующими венцами с зубчатым вооружением (Палий П.А. и Корнеев К.Е. Буровые долота. М. Недра, 1971, с. 346-348). Known cone drill bits containing the body with the main and calibrating crowns with gear weapons (Paly P.A. and Korneev K.E. Drill bits. M. Nedra, 1971, S. 346-348).

Недостатком указанных шарошек является малая эффективность в работе, связанная со значительной энергоемкостью разрушения породы их калибрующей частью. Другим недостатком этих шарошек является сложность изготовления из-за наличия зубьев на основном конусе. The disadvantage of these cones is the low efficiency in operation associated with a significant energy intensity of rock destruction by their calibrating part. Another disadvantage of these cones is the difficulty of manufacturing due to the presence of teeth on the main cone.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является шарошка бурового долота, содержащая корпус с продольными относительно оси корпуса фрезерованными зубьями с рабочими кромками на калибрующем венце (Жиленко Н.П. и Краснощек А.А. Справочное пособие по реактивно-турбинному бурению. М. Недра, 1987, с. 77-81). Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill bit cone containing a body with milled teeth longitudinal with respect to the body axis with working edges on a calibrating crown (Zhilenko N.P. and Krasnoshchek A.A. Reference book on reactive-turbine drilling. M. Nedra, 1987, p. 77-81).

Недостатком ее является малая эффективность в работе по разрушению забоя тыльной частью калибрующего венца при переносном движении шарошки вокруг оси вращения агрегата РТБ. Its disadvantage is the low efficiency in the work on the destruction of the bottom of the back of the calibrating crown with the portable movement of the cone around the axis of rotation of the RTB unit.

Задача изобретения повышение эффективности работы шарошки. Эта задача решается тем, что в шарошке бурового долота, содержащей корпус с продольными относительно оси корпуса фрезерованными зубьями с рабочими кромками на калибрующем венце, согласно изобретению, на тыльной поверхности венца выполнена круговая угловая проточка, одна из сторон которой в осевом сечении каждого зуба образует с плоскостью, совмещенной с тыльной поверхностью корпуса, острый угол, вершина которого расположена в точке пересечения этой плоскости с образующей рабочей кромки калибрующего венца, при этом величина острого угла составляет от 5 до 20^o.The objective of the invention is to increase the efficiency of the cone. This problem is solved in that in the cone of the drill bit containing the housing with milled teeth longitudinal with respect to the housing axis with working edges on the calibrating crown, according to the invention, a circular angular groove is made on the back surface of the crown, one of whose sides in the axial section of each tooth forms a plane aligned with the back surface of the housing, an acute angle, the apex of which is located at the intersection of this plane with the generatrix of the working edge of the calibrating crown, while the value of the acute angle and ranges from 5 to 20 ^o .

Такое выполнение шарошки позволяет значительно повысить эффективность разрушения породы тыльной частью шарошки, которая работает как резец с передним положительным углом резания. Особенно эффективно использование долот с шарошками предложенной конструкции при разрушении пород мягких и средней твердости реактивно-турбинным способом, при котором шарошки долота работают с большим скольжением. This embodiment of the cone makes it possible to significantly increase the efficiency of rock destruction by the back of the cone, which operates as a cutter with a positive front cutting angle. Especially effective is the use of bits with cones of the proposed design for the destruction of soft and medium hard rocks by the reactive-turbine method, in which the cone bits work with great slip.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен фрагмент шарошки предложенной конструкции. The invention is illustrated in the drawing, which shows a fragment of the cone of the proposed design.

Шарошка долота включает корпус 1 с калибрующим венцом 2, вооруженным фрезерными зубьями 3 на основном корпусе с продольной рабочей кромкой 4. Тыльная поверхность 5 калибрующего венца 2 выполнена с круговой угловой проточкой 6, которая в осевом сечении зуба имеет треугольную форму. Образующая 7 этой проточки 6, расположенная со стороны рабочей кромки 4, образует с его тыльной поверхностью 5 острый угол γ, вершина которого совмещена с точкой пересечения образующей рабочей кромки 4 зубьев 3 с тыльной поверхностью 5 калибрующего венца 2. Величина угла в зависимости от твердости пород составляет до 20^o.The cutter includes a body 1 with a calibrating rim 2, armed with milling teeth 3 on the main body with a longitudinal working edge 4. The back surface 5 of the calibrating rim 2 is made with a circular angular groove 6, which has a triangular shape in the axial section of the tooth. The generatrix 7 of this groove 6, located on the side of the working edge 4, forms an acute angle γ with its back surface 5, the vertex of which is aligned with the point of intersection of the generatrix of the working edge 4 of teeth 3 with the back surface 5 of the calibrating crown 2. The angle depending on the hardness of the rocks up to 20 ^o .

Принцип работы шарошки заключается в следующем. The principle of operation of the cone is as follows.

Под действием осевой нагрузки и крутящего момента, передаваемых на шарошку от агрегата для РТБ рабочие кромки зубьев 3 внедряются в породу и разрушают ее. При этом зубья 3 шарошки совершают вращение вокруг оси корпуса 1 и переносное движение вокруг оси вращения агрегата для РТБ, сопровождаемое проскальзыванием зубьев по забою скважины. Это проскальзывание наблюдается как вдоль оси шарошки, так и перпендикулярно к ней. Проскальзывание зубьев 3 вдоль оси шарошки связано с вращением шарошки вокруг продольной оси агрегата РТБ и ведет к тому, что тыльная поверхность 5 шарошки участвует не только в калибровке стенок скважины, но и в процессе разрушения породы. Для повышения эффективности этого процесса тыльная поверхность 5 каждой шарошки долота выполнена с круговой угловой проточкой 6, образующая 7 которой со стороны рабочей кромки венца 2 образует с тыльной поверхностью 5 острый угол g. Величина этого угла составляет от 5 до 20^o в зависимости от твердости разбуриваемых пород, причем, чем более твердые породы, тем меньше угол g. Благодаря такой форме выполнения шарошки тыльная поверхность 5 калибрующего венца 2 при проскальзывании работает как резец с передним положительным углом резания g, что значительно снижает энергоемкость процесса разрушения породы, повышает производительность буровых работ и снижает стоимость 1 м бурения.Under the action of axial load and torque transmitted to the cone from the unit for RTB, the working edges of the teeth 3 are embedded in the rock and destroy it. While the teeth 3 cones rotate around the axis of the housing 1 and the portable movement around the axis of rotation of the unit for RTB, accompanied by slipping of the teeth along the bottom of the well. This slippage is observed both along the axis of the cone and perpendicular to it. The sliding of the teeth 3 along the axis of the cone is associated with the rotation of the cone around the longitudinal axis of the RTB assembly and leads to the fact that the back surface 5 of the cone is involved not only in the calibration of the borehole walls, but also in the process of rock destruction. To increase the efficiency of this process, the back surface 5 of each bit cone is made with a circular angular groove 6, forming 7 of which on the side of the working edge of the crown 2 forms an acute angle g with the back surface 5. The value of this angle is from 5 to 20 ^o depending on the hardness of the drilled rocks, moreover, the harder the rocks, the smaller the angle g. Due to this form of execution of the cone, the back surface 5 of the calibrating crown 2 when slipping works like a cutter with a positive front cutting angle g, which significantly reduces the energy consumption of the rock destruction process, increases the productivity of drilling operations and reduces the cost of 1 m of drilling.

Claims

1. The cone of the drill bit, comprising a housing with teeth longitudinal with respect to the axis of the housing with cutting edges on the gauge, characterized in that an annular groove is made on the rear surface of the crown, the point of intersection of the cutting edge of the tooth with a plane aligned with the end surface of the crown is placed on forming a groove, which is located on the side of the toothed part of the rim and makes up an acute angle with a plane combined with the back surface of the rim.

2. The cone according to claim 1, characterized in that the sharp angle is up to 20 ^o .