RU2096577C1

RU2096577C1 - Drill bit

Info

Publication number: RU2096577C1
Application number: RU96112876A
Authority: RU
Inventors: В.А. Ясашин; Н.Г. Макаров; А.М. Назаров; Д.Ю. Сериков; В.Б. Уралев; И.Н. Буяновский
Original assignee: Ясашин Виталий Анатольевич
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: bore-hole drilling equipment. SUBSTANCE: this is used for drilling bore-hole of various application. Drill bit has central flushing unit with threaded bush having supporting shoulder on its inner surface, head-piece with sealing ring and threaded lock. Lower end of head-piece and shoulder are in the form of taper with its top facing towards cutting face. Tapered end of head-piece has slot for sealing ring. Slot is formed by second tapered surface located step-like relative to first tapered surface and tapered surface of step. Slot cross-section is rhombic, and sealing ring is located on its large diagonal. This configuration of drill bit improves its operating efficiency and at same time simplifies its design and manufacturing. EFFECT: high efficiency. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам гидромониторного типа. The invention relates to a rock cutting tool, namely to drill bits of a hydromonitor type.

Известно долото, включающее корпус с шарошками и промывочными узлами, оснащенными насадками, уплотнительными элементами и фиксаторами в виде пружинных разрезных колец (см. авт. св. N 548700, кл. Е 21 В 10/18, 1974). A bit is known that includes a housing with roller cones and flushing units equipped with nozzles, sealing elements and retainers in the form of split spring rings (see ed. St. N 548700, class E 21 B 10/18, 1974).

Недостатком этого долота является малая проходка и скорость, связанная с возможностью размыва стопорного кольца и, как следствие этого, с выпадением насадки на забой и попаданием под зубья шарошек. Учитывая размеры насадок, а также материал (как правило, они изготавливаются из твердого сплава) попадание их на забой скважины ведет к поломке зубьев, что и снижает технико-экономические показатели этих долот. The disadvantage of this bit is the small penetration and speed associated with the possibility of erosion of the retaining ring and, as a result of this, with the loss of the nozzle on the face and getting under the teeth of the cone. Given the size of the nozzles, as well as the material (as a rule, they are made of hard alloy), getting them on the bottom of the well leads to tooth breakage, which reduces the technical and economic performance of these bits.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, содержащее корпус с рабочими органами и центральный промывочный узел, включающий жестко соединенную с корпусом втулку с опорным уступом на внутренней поверхности, установленную на уступе гидромониторную насадку с уплотнительным кольцом, установленным в пазу между втулкой и насадкой, и фиксатор, контактирующий с верхним торцом насадки (см. патент США N 3823789, кл. 175-340, 1974 г.). The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill bit containing a housing with working bodies and a central flushing unit, including a sleeve rigidly connected to the housing with a supporting ledge on the inner surface, a water monitor nozzle mounted on the ledge with a sealing ring installed in the groove between a sleeve and a nozzle, and a retainer in contact with the upper end of the nozzle (see US patent N 3823789, CL 175-340, 1974).

К отрицательным сторонам данного бурового долота следует отнести недостаточную эффективность в работе, связанную с малой надежностью герметизации промывочного узла. Другим недостатком его является сложность конструкции и, как следствие этого, высокая стоимость. The negative sides of this drill bit include insufficient work efficiency associated with low reliability of sealing the flushing unit. Another disadvantage of it is the complexity of the design and, as a consequence of this, the high cost.

Техническим результатом данного изобретения является повышение надежности герметизации промывочного узла и упрощение его конструкции. The technical result of this invention is to increase the reliability of the sealing of the washing unit and simplifying its design.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом долоте, содержащем корпус с рабочими органами и центральный промывочный узел, включающий жестко соединенную с корпусом втулку с опорным уступом на внутренней поверхности, установленную на уступе гидромониторную насадку с уплотнительным кольцом, установленным в пазу между втулкой и насадкой, и фиксатор, контактирующий с верхним торцом насадки, согласно изобретению выходной торец насадки выполнен в виде двух ступенчато расположенных конических поверхностей, а опорный уступ втулки в виде поверхности, конгруэнтной конической поверхности меньшего диаметра насадки, при этом вершины конусов насадки и опорного уступа обращены в сторону забоя скважины, причем паз под уплотнительное кольцо образован коническими поверхностями опорного уступа и большего диаметра насадки. The technical result achieved is achieved in that in a drill bit containing a housing with working bodies and a central flushing unit, including a sleeve rigidly connected to the housing with a supporting ledge on the inner surface, a water monitor nozzle mounted on the ledge with an o-ring installed in the groove between the sleeve and the nozzle , and the latch in contact with the upper end face of the nozzle, according to the invention, the output end face of the nozzle is made in the form of two stepped conical surfaces, and the reference arm the sleeve is blunt in the form of a surface congruent to the conical surface of a smaller nozzle diameter, with the tops of the nozzle cones and the reference ledge facing the bottom of the well, and the groove under the sealing ring is formed by the conical surfaces of the supporting ledge and the larger nozzle diameter.

Достижению поставленного технического результата способствует также выполнение конических поверхностей насадки и опорного уступа с одинаковым углом при вершине, а поперечного сечения паза под уплотнительное кольцо в форме ромба, на большей диагонали которого расположен центр поперечного сечения уплотнительного кольца. The achievement of the technical result is also facilitated by the implementation of the conical surfaces of the nozzle and the bearing ledge with the same angle at the apex, and the cross-section of the groove under the o-ring in the form of a rhombus, on the larger diagonal of which the center of the cross-section of the o-ring is located.

На фиг. 1 изображен общий вид долота; на фиг. 2 вид I на фиг. 1 в увеличенном масштабе; на фиг. 3 фрагмент промывочного узла. In FIG. 1 shows a general view of the bit; in FIG. 2 view I in FIG. 1 on an enlarged scale; in FIG. 3 fragment flushing unit.

Буровое долото содержит корпус 1, рабочие органы, в представленном случае шарошки 2 с вооружением 3 и центральный промывочный узел, включающий жестко соединенную с корпусом 1, например, посредством сварки втулку 4, в полости которой размещены насадка 5 с уплотнительным кольцом 6 и фиксатор 7. The drill bit contains a housing 1, working bodies, in the presented case, a roller cone 2 with an armament 3 and a central flushing unit, including a sleeve 4 rigidly connected to the housing 1, for example, a nozzle 5 with a sealing ring 6 and a retainer 7 are placed in the cavity.

Втулка 4 выполнена со ступенчатой внутренней поверхностью с опорным уступом 8 под насадку и резьбой 9 в верхней части. Опорная поверхность уступа 8 имеет форму конуса. The sleeve 4 is made with a stepped inner surface with a supporting ledge 8 under the nozzle and a thread 9 in the upper part. The supporting surface of the ledge 8 has the shape of a cone.

Насадка 5 выполнена с двумя ступенчато расположенными цилиндрическими 10 и 11 и двумя коническими поверхностями 12 и 13, вершины которых обращены в сторону забоя, причем коническая поверхность 13 меньшего диаметра насадки 5 конгруэнтна конической поверхности опорного уступа 8 втулки 4. Коническая поверхность 12 большего диаметра насадки 5 совместно с конической поверхностью уступа 8 образует кольцевой паз 14 с ромбическим поперечным сечением под уплотнительное кольцо 6, центр поперечного сечения которого располагается на большой диагонали ромба. Уплотнительный элемент изготавливается из полиуритана, резины и т.д. и поджимается к опорной поверхности уступа 8 нижним торцем фиксатора 7. The nozzle 5 is made with two stepped cylindrical 10 and 11 and two conical surfaces 12 and 13, the vertices of which are turned towards the bottom, and the conical surface 13 of the smaller diameter of the nozzle 5 is congruent to the conical surface of the support ledge 8 of the sleeve 4. The conical surface 12 of the larger diameter of the nozzle 5 together with the conical surface of the ledge 8 forms an annular groove 14 with a rhombic cross section under the o-ring 6, the center of the cross section of which is located on the large diagonal of the rhombus a. The sealing element is made of polyurethane, rubber, etc. and is pressed to the supporting surface of the ledge 8 by the lower end of the latch 7.

Фиксатор 7 выполнен в виде резьбового ниппеля, соединенного с втулкой 4, и имеет на верхнем торце пазы 15 под монтажный инструмент. The latch 7 is made in the form of a threaded nipple connected to the sleeve 4, and has on the upper end of the grooves 15 under the mounting tool.

Долото работает следующим образом. The bit works as follows.

Под действием осевой нагрузки и крутящего момента вооружение 3 шарошки 2 разрушает породу, которая удаляется с забоя скважины промывочной жидкостью, нагнетаемой через промывочный узел. При этом благодаря выполнению выходного торца насадки 5 конической формы с вершиной, обращенной в сторону забоя, обеспечивается приближение насадки к забою и, следовательно, более эффективное воздействие струи промывочной жидкости на породу. Одновременно с этим достигается и надежная герметизация промывочного узла. Это обеспечивается как самой схемой размещения уплотнительного кольца 6 в кольцевом пазу 14, так и возможностью регулирования усилия поджатия кольца 6 резьбовым фиксатором 7. Выполнение паза 14 с поперечным сечением в форме ромба и схема размещения уплотнительного кольца 6 гарантируют равномерное поджатие его фиксатором 7 и тем самым увеличение срока службы и надежности работы. Этому способствует и исключение механического повреждения уплотнительного кольца 6 при его монтаже, а также дополнительное поджатие его за счет перепада давления, действующего на саму насадку 5. Одновременно с этим достигается упрощение технологии изготовления насадки по сравнению с прототипом и упрощение конструкции промывочного узла, а следовательно, и снижение стоимости всего долота. Снижение стоимости долота достигается в значительной степени за счет сокращения расхода твердого сплава на изготовление насадок благодаря выполнению ее выходного торца конической формы, причем без снижения прочностных характеристик, а также за счет исключения операций шлифовки стенок кольцевого паза 14. Предложенный промывочный узел может быть использован и с долотами другого типа с центральной промывкой. Under the action of axial load and torque, the armament 3 of the cone 2 destroys the rock, which is removed from the bottom of the well by the flushing fluid pumped through the flushing unit. Moreover, due to the execution of the output end of the nozzle 5 of a conical shape with a vertex facing the bottom, the nozzle is brought closer to the bottom and, therefore, a more effective effect of the jet of washing liquid on the rock is provided. At the same time, reliable sealing of the flushing unit is also achieved. This is ensured by the very arrangement of the sealing ring 6 in the annular groove 14, and the ability to control the compression force of the ring 6 by the threaded lock 7. The groove 14 with the cross-section in the shape of a rhombus and the layout of the sealing ring 6 guarantee uniform compression of the clamp 7 and thereby increase in service life and reliability. This contributes to the exclusion of mechanical damage to the sealing ring 6 during its installation, as well as its additional compression due to the pressure drop acting on the nozzle 5. At the same time, simplification of the manufacturing technology of the nozzle in comparison with the prototype and simplification of the design of the washing unit, and therefore, and lower cost of the whole bit. The reduction in the cost of the bit is achieved to a large extent by reducing the consumption of hard alloy for the manufacture of nozzles due to the implementation of its output end face of the conical shape, without reducing the strength characteristics, and also by eliminating the operations of grinding the walls of the annular groove 14. The proposed flushing unit can be used with other type of bits with central flushing.

Claims

1. A drill bit containing a housing with working bodies and a central flushing assembly, including a sleeve rigidly connected to the housing with a support step on the inner surface, a water monitor nozzle with an o-ring mounted in an annular groove between the sleeve and the nozzle, and a latch in contact with the upper end face of the nozzle, characterized in that the output end face of the nozzle is made in the form of two conical stepwise spaced surfaces, and the reference ledge of the sleeve in the form of a surface congruent conical th surface smaller nozzle diameter, the nozzle cones and the tops of the support ledge facing towards the face, wherein the groove under the seal ring is formed by conical surfaces of the support ledge and a larger nozzle diameter.

2. The bit according to claim 1, characterized in that the conical surfaces of the nozzle and the bearing ledge of the sleeve are made with the same angles.

3. The bit according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the cross-section for the sealing ring has the shape of a rhombus, while the center of the cross-section of the sealing ring is located on the large diagonal of the rhombus.