RU2130109C1

RU2130109C1 - Roller-type drilling bit

Info

Publication number: RU2130109C1
Application number: RU97112578A
Authority: RU
Inventors: Владимир Павлович Браженцев; Андрей Владимирович Браженцев; Андрей Евгеньевич Кусов; Сергей Владимирович Браженцев
Original assignee: Владимир Павлович Браженцев; Андрей Владимирович Браженцев; Андрей Евгеньевич Кусов; Сергей Владимирович Браженцев
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 1999-05-10

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: this drilling bit is used for secondary opening of productive beds with going out of producing pipe strings of earlier drilled bore-holes, and it also used for acquiring curvature at drilling slant bore-holes. Roller-type drilling bit has rock-crushing teeth. Cutting edge of teeth 15 in peripheral rim of main cone of rolling cutter protrudes in radial direction above surface of inverted cone 10 of rolling cutters by value lying within interval of l₁ = 0.01-0.03 of drilling bit diameter D. Edge of teeth 15 protrudes above cutting edge of teeth of inverted cone by value of l₃ = 0.01-0.03 D. Edge of teeth 15 protrudes above lip 2 of lug by value of l_q = 0.02-0.05 D. Axes of teeth 15 at moment of contact with rock create angle with bit axis within interval of α = 45-75 deg. Aforesaid embodiment of roller-type drilling bit improves efficiency of bit operation in initiating drilling of bore-holes from earlier drilled bore-holes and at acquiring curvature in drilling slant bore-holes. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам. The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to cone drill bits.

Известно шарошечное долото для забуривания наклонных скважин, содержащее корпус с лапами и цапфами, на которых смонтированы шарошки с основными и обратными конусами, армированными твердосплавными зубками [1]. Known cone bit for drilling deviated wells, containing a housing with paws and pins, on which mounted cones with the main and reverse cones reinforced with carbide teeth [1].

Недостатком данной конструкции долота является недостаточная эффективность забуривания долота в породу при отклонении его от оси скважины, а также быстрый износ материала лап долота. The disadvantage of this design of the bit is the insufficient efficiency of drilling the bit in the rock when it deviates from the axis of the well, as well as the rapid wear of the material of the paws of the bit.

Целью изобретения является повышение эффективности работы долота при забуривании стволов из ранее пробуренных скважин и наборе кривизны при бурении наклонных скважин. The aim of the invention is to increase the efficiency of the bit when drilling shafts from previously drilled wells and a set of curvature when drilling deviated wells.

Это достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы, цапфы и закрепленные на них шарошки с основными и обратными конусами, содержащими венцы, армированные породоразрушающими зубками с режущей кромкой, режущая кромка зубков периферийного венца основного конуса шарошек выступает в радиальном направлении над поверхностью обратного конуса на величину в интервале 0,01 - 0,03 диаметра долота D (м). Над режущей кромкой зубков обратного конуса данная кромка зубков периферийного венца основного конуса выступает также на величину в интервале 0,01 - 0,03 D, а над козырьком лапы на величину в интервале 0,02 - 0,05 D, при этом оси зубков периферийного венца образуют с осью долота угол в интервале 45 - 75^o.This is achieved by the fact that in the drill cone bit including paws, trunnions and cones fixed on them with main and reverse cones containing crowns reinforced by rock cutting teeth with a cutting edge, the cutting edge of the teeth of the peripheral crown of the main cone of the cones protrudes radially above the surface of the return cone by a value in the range of 0.01 - 0.03 bit diameter D (m). Above the cutting edge of the teeth of the inverse cone, this edge of the teeth of the peripheral crown of the main cone also acts by a value in the range of 0.01 - 0.03 D, and above the peak of the paws by a value in the range of 0.02 - 0.05 D, while the axis of the teeth of the peripheral crowns form an angle in the range of 45 - 75 ^o with the axis of the bit.

На чертеже изображена конструкция долота, общий вид с частичным разрезом. The drawing shows the design of the bit, a General view with a partial section.

Долото содержит лапы 1 с козырьком 2 и цапфой 3. На цапфе с помощью блока подшипников 4 монтируется шарошка 5. Опора долота может быть герметизирована и снабжена узлом смазки 6 с каналами 7 и уплотнением 8. Шарошки имеют основной 9 и обратный 10 конуса с венцами 11, армированными твердосплавными зубками 12 с рабочей режущей кромкой 13. Породоразрушающие зубки на венцах шарошки, в том числе и зубки 14 обратного конуса, могут быть как фрезерованными, так и выполненными из твердого сплава. При этом зубки 15 периферийного венца основного конуса в любом случае предпочтительно выполнять из твердого сплава. The bit contains paws 1 with a visor 2 and a trunnion 3. A roller cone 5 is mounted on the trunnion using a bearing block 4. reinforced with carbide teeth 12 with a working cutting edge 13. Rock-cutting teeth on the cones, including teeth 14 of the inverse cone, can be either milled or made of hard alloy. In this case, the teeth 15 of the peripheral crown of the main cone in any case, it is preferable to perform from hard alloy.

Долото работает следующим образом. При повторном вскрытии продуктивных пластов с выходом из эксплуатационных колонн ранее пробуренных скважин, а также при наборе кривизны при бурении наклонных скважин, долото с помощью отклоняющих устройств отклоняется в радиальном направлении от оси скважины и забуривается в породы стенки скважины (или стенку колонны). При этом основную нагрузку по разрушению породы берут на себя зубки 15 периферийного венца основного конуса шарошек. Выступая в радиальном направлении над поверхностью обратного конуса 10 и козырьком 2 лапы, они не позволяют материалу шарошки и лапы изнашиваться при взаимодействии с горной породой. При этом устраняется одна из основных причин выхода из строя долота - выход из строя опоры при ее открытии (разгерметизации) за счет износа поверхностей 2, 10 и обнажении уплотнения 8. The bit works as follows. When re-opening productive formations with the previously drilled wells leaving the production casing, as well as when creating curvature when drilling deviated wells, the bit with the help of deflecting devices deviates radially from the axis of the well and is drilled into the rock wall of the well (or column wall). At the same time, the teeth 15 of the peripheral crown of the main cone of the cones bear the main burden of rock destruction. Speaking radially above the surface of the inverse cone 10 and the peak 2 of the paws, they do not allow the material of the cone and paws to wear out when interacting with the rock. This eliminates one of the main reasons for the failure of the bit - failure of the support when it is opened (depressurization) due to wear of surfaces 2, 10 and exposure of the seal 8.

Величина выступания (вылета) режущей кромки зубков 15 над поверхностью обратного конуса 10 шарошки в диапазоне l₁ = 0,01 - 0,03 D (где D -диаметр долота) и над козырьком 2 лапы в диапазоне l₂ = 0,02 - 0,05 D (см. чертеж) определены экспериментальным путем и являются оптимальным интервалом. При меньшей величине вылета l₁ и l₂ не достигается в достаточной мере защита обратного конуса шарошек и лап долота, а при большем - происходят случаи скола зубков (и выпадения - при их выполнении из твердого сплава). Более значительная величина вылета l₂ режущей кромки зубков периферийного венца над поверхностью лапы, чем над поверхностью шарошки (l₁) обусловлена тем, что большему износу при отклонении долота в радиальном направлении от оси скважины подвержена поверхность лапы.The magnitude of the protrusion (departure) of the cutting edge of the teeth 15 above the surface of the cone 10 of the cone in the range l ₁ = 0.01 - 0.03 D (where D is the diameter of the bit) and above the visor 2 legs in the range of l ₂ = 0.02 - 0 , 05 D (see drawing) are determined experimentally and are the optimal interval. With a smaller value of the departure l ₁ and l _2, protection of the cone cone of the cones and the paws of the bit is not sufficiently achieved, and with a larger one, there are cases of chipping of the teeth (and falling out when they are made of hard alloy). A more significant value of the departure l _{2 of the} cutting edge of the teeth of the peripheral crown above the surface of the paws than above the surface of the cutter (l ₁ ) is due to the fact that the surface of the paw is subject to greater wear when the bit deviates radially from the axis of the well.

Угол α в интервале 45 - 75^o, который образует ось зубков 15 с осью долота в момент контакта данных зубков с породой, позволяет зубкам 15 эффективно работать как в режиме прямолинейного, так и в режиме криволинейного бурения.The angle α in the range 45 - 75 ^o , which forms the axis of the teeth 15 with the axis of the bit at the moment of contact of these teeth with the rock, allows the teeth 15 to work effectively in both straight and curved drilling.

Вылет режущей кромки зубков 15 периферийного венца над рабочей кромкой зубков обратного конуса в интервале l₃ = 0,01 - 0,03 D (м) подобран опытным путем и определяется необходимостью внедрения в породу рабочих зубков 15 периферийного венца на глубину выкола, что способствует уменьшению контакта с породой и износа защитных зубков 14 обратного конуса.The departure of the cutting edge of the teeth of the 15th peripheral crown over the working edge of the teeth of the inverse cone in the interval l ₃ = 0.01 - 0.03 D (m) is selected experimentally and is determined by the need to introduce the peripheral crown into the working teeth of the 15th crown to the depth of puncture, which helps to reduce contact with the breed and wear of the protective teeth 14 of the inverse cone.

Данная конструкция шарошечного долота оптимизирует условия взаимодействия долота с породой при повторном вскрытии продуктивных пластов с выходом из эксплуатационных колонн ранее пробуренных скважин и наборе кривизны при бурении наклонных скважин. Это позволяет повысить эффективность бурения и стойкость долота. This design of the cone bit optimizes the conditions for the interaction of the bit with the rock when re-opening productive formations with the exit from the production casing of previously drilled wells and a set of curvature when drilling deviated wells. This improves drilling efficiency and bit stability.

Источники информации. Sources of information.

1. SU, авторское свидетельство, 802502, кл. E 21 B 10/16, 1981. 1. SU, copyright certificate, 802502, cl. E 21 B 10/16, 1981.

Claims

A cone drill bit including paws, trunnions and cones fixed on them with main and reverse cones containing crowns reinforced by rock cutting teeth with a cutting edge, characterized in that the cutting edge of the teeth of the peripheral crown of the cone cone protrudes radially above the surface of the cone cone by a value of 0.01 - 0.03 bit diameter D (m), above the cutting edge of the teeth of the inverse cone by a value in the range of 0.01 - 0.03 D, and above the visor of the paw by a value in the range of 0.02 - 0.05 D, with the axis ubkov peripheral ring form with the bit axis angle in the range of 45 - 75 ^o.