RU2223379C1

RU2223379C1 - Cutting-type drilling bit

Info

Publication number: RU2223379C1
Application number: RU2002115233/03A
Authority: RU
Inventors: ев Н.П. Чухр; Н.П. Чухряев; В.Н. Шамшин; В.С. Исаков; Н.П. Пастарнак; ева О.Н. Чухр; О.Н. Чухряева; А.В. Шейкин; Д.В. Емцев
Original assignee: Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-02-10

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: cutting- type drilling bit has body and mobile blades coupled to body by means of axles and reinforced by wear-resistant plates forming nonrectilinear convex cutting edge, cutting with angle α in central part of bit between mobile blades which diameter can narrow, springy inserts placed in spaces of body between body and mobile blades. Mobile blades are mounted for turn in plane of their front faces around axles which are located in peripheral part of body and change of form of cutting by decrease of cutting angle from α to 0 degrees. Tangent line drawn through cutting edge of wear- resistant plates in peripheral part of cutting edge of blades forms with axle of bit angle equal to half-angle α/2 of cutting. Springy inserts come in the form of wedge with angle equal to half-angle α/2 of cutting facing peripheral part of body. Body and mobile blades are faired by surfaces made by radii of circumference with centers in axles and have thrust collars on matched surfaces positioned for interaction with maximal diameter of cutting. EFFECT: increased efficiency of drilling of rocks alternating by hardness thanks to change of form of cutting of bit. 3 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровым режущим долотам.The invention relates to mining, and in particular to drilling cutting bits.

Известно буровое режущее долото, содержащее корпус, подвижные режущие элементы с износостойкими пластинами, образующими в центральной части долота рассечку с углом α, упругие вставки, установленные между корпусом и подвижными режущими элементами (а. с. СССР №825913, кл. Е 21 С 13/00, 1981 г.).Known drill cutting bit containing a housing, movable cutting elements with wear-resistant plates, forming a cut in the central part of the bit with an angle α, elastic inserts installed between the housing and movable cutting elements (A.S. USSR No. 825913, class E 21 C 13 / 00, 1981).

Недостаток этого долота заключается в низкой эффективности бурения крепких и абразивных пород, т.к. оно не имеет сплошной армировки режущих лезвий и содержит коническую рассечку режущего типа с углом α, которая при бурении крепких пород увеличивается, что приводит к увеличению диаметра керна породы, снижает скорость бурения и прочность режущих лезвий.The disadvantage of this bit is the low efficiency of drilling strong and abrasive rocks, because it does not have a continuous reinforcement of the cutting blades and contains a conical cutting of the cutting type with an angle α, which increases when drilling hard rocks, which leads to an increase in the core diameter of the rock, reduces the drilling speed and the strength of the cutting blades.

Наиболее близким является буровое режущее долото, содержащее корпус и подвижные лопасти, связанные с корпусом и армированные износостойкими пластинами, образующими непрямолинейную выпуклую режущую кромку, рассечку в центральной части долота между подвижными лопастями, с возможностью уменьшения ее диаметра, упругие вставки, размещенные в полости между корпусом и подвижными лопастями (а. с. СССР №1668617, кл. Е 21 В 10/42, 1991 г.).The closest is a drilling cutting bit containing a housing and movable blades associated with the housing and reinforced by wear-resistant inserts forming an indirect convex cutting edge, a cut in the central part of the bit between the movable blades, with the possibility of reducing its diameter, elastic inserts placed in the cavity between the housing and moving blades (a. with. the USSR No. 1668617, class E 21 10/42, 1991).

Недостаток данного долота заключается в низкой эффективности бурения перемежающихся по крепости пород, так как увеличивающаяся по диаметру рассечка при выходе долота на мягкие породы не изменяет своей цилиндрической формы скалывающего типа на рациональную для этих условий коническую форму режущего типа.The disadvantage of this bit is the low efficiency of drilling alternating in formations of the fortress, since a cut that increases in diameter when the bit reaches soft rocks does not change its cylindrical shape of the shearing type to a conical shape of the cutting type that is rational for these conditions.

Изобретение направлено на повышение эффективности бурения перемежающихся по крепости пород за счет изменения формы рассечки долота.The invention is aimed at improving the efficiency of drilling alternating in the strength of the rocks by changing the shape of the cut bit.

Указанная цель достигается тем, что в буровом режущем долоте, содержащем корпус и подвижные лопасти, связанные с корпусом посредством осей крепления и армированные износостойкими пластинами, образующими непрямолинейную выпуклую режущую кромку, рассечку с углом α в центральной части долота между подвижными лопастями, с возможностью уменьшения ее диаметра, упругие вставки, размещенные в полостях корпуса между корпусом и подвижными лопастями, подвижные лопасти установлены с возможностью поворота в плоскости их передних граней вокруг осей крепления, которые расположены на периферийной части корпуса, и изменения формы рассечки посредством уменьшения угла рассечки от α до 0°, при этом касательная, проведенная через режущую кромку износостойких пластин на периферийной части режущей кромки лопастей, образует с осью долота угол, равный половине угла рассечки α/2, а упругие вставки выполнены в виде клина с углом, равным половине угла рассечки α/2, обращенным в сторону периферийной части корпуса. Кроме того, корпус и подвижные лопасти сопрягаются по поверхностям, выполненным по радиусам окружностей с центром в осях крепления, и содержат на сопрягающихся поверхностях упорные буртики, расположенные с возможностью взаимодействия при максимальном диаметре рассечки.This goal is achieved by the fact that in a drilling cutting bit containing a housing and movable blades associated with the housing by means of attachment axes and reinforced by wear-resistant inserts forming an indirect convex cutting edge, a cut with an angle α in the central part of the bit between the movable blades, with the possibility of reducing it diameter, elastic inserts located in the cavities of the housing between the housing and the movable blades, the movable blades are mounted with the possibility of rotation in the plane of their front faces around th fastening, which are located on the peripheral part of the housing, and changing the shape of the cut by reducing the cutting angle from α to 0 °, while the tangent drawn through the cutting edge of the wear-resistant plates on the peripheral part of the cutting edge of the blades forms an angle equal to half the angle with the axis of the bit cuts α / 2, and the elastic inserts are made in the form of a wedge with an angle equal to half the cut angle α / 2, facing the peripheral part of the body. In addition, the housing and movable blades mate on surfaces made along the radii of circles with a center in the axis of attachment, and contain on the mating surfaces of the thrust collars located with the possibility of interaction with a maximum diameter of the cut.

На фиг.1 показан общий вид долота с конической рассечкой; на фиг.2 - то же, с цилиндрической рассечкой; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.Figure 1 shows a General view of the bit with a conical cut; figure 2 is the same with a cylindrical cut; figure 3 is a section aa in figure 2.

Буровое режущее долото содержит корпус 1 и подвижные лопасти 2, связанные с корпусом 1 посредством осей крепления 3, расположенных на периферийной части корпуса 1. Подвижные лопасти 2 армированы износостойкими пластинами 4, образующими непрямолинейную выпуклую режущую кромку 5. В центральной части долота между подвижными лопастями 2 имеется рассечка 6 с углом α. Касательная, проведенная через режущую кромку износостойких пластин на периферийной части режущей кромки 5 лопастей 2, образует с осью долота угол, равный половине угла рассечки α/2. Между корпусом 1 и подвижными лопастями 2 имеются упругие вставки 7, размещенные в полостях 8 корпуса 1. Упругие вставки 7 выполнены в виде клина с углом, равным половине угла рассечки α/2, обращенным в сторону периферийной части корпуса 1. Корпус 1 и подвижные лопасти 2 сопрягаются по поверхностям 9, выполненным по радиусам окружностей с центром в осях крепления 3. Поверхности 9 корпуса 1 и подвижных лопастей 2 в центральной части долота содержат упорные буртики 10.The drilling cutting bit comprises a housing 1 and movable blades 2 connected to the housing 1 by means of attachment axles 3 located on the peripheral part of the housing 1. The movable blades 2 are reinforced with wear-resistant inserts 4 forming an indirectly convex cutting edge 5. In the central part of the bit between the movable blades 2 there is a cut 6 with an angle α. The tangent drawn through the cutting edge of the wear-resistant inserts on the peripheral part of the cutting edge 5 of the blades 2 forms an angle equal to half the angle of cut α / 2 with the axis of the bit. Between the housing 1 and the movable blades 2 there are elastic inserts 7 located in the cavities 8 of the housing 1. The elastic inserts 7 are made in the form of a wedge with an angle equal to half the angle of cut α / 2 facing the peripheral part of the housing 1. Housing 1 and movable blades 2 are mated on surfaces 9 made along the radii of circles with a center in the axis of attachment 3. The surfaces 9 of the housing 1 and the moving blades 2 in the central part of the bit contain thrust collars 10.

Предлагаемое режущее долото работает следующим образом.The proposed cutting bit works as follows.

В процессе вращательного бурения к долоту прилагается осевое усилие и крутящий момент, под действием которых и происходит непосредственно процесс бурения.In the process of rotary drilling, axial force and torque are applied to the bit, under the influence of which the drilling process takes place directly.

При бурении мягких пород (фиг.1) осевое усилие незначительно и подвижные лопасти 2 с помощью упругих вставок 7 образуют рациональную для этого случая коническую рассечку 6 режущего типа с углом α и максимальным диаметром D_p. При этом упорные буртики 10 сопрягающихся поверхностей 9 корпуса 1 и подвижных лопастей 2 взаимодействуют между собой, ограничивая подвижность лопастей 2 в сторону увеличения диаметра рассечки D_p. Расположенные на периферийной части режущей кромки 5 износостойкие пластины 4 за счет наклона режущих кромок под углом α/2 к оси долота участвуют в калибровании стенок скважины лишь частично из-за хорошей устойчивости долота на забое при бурении мягких пород.When drilling soft rocks (Fig. 1), the axial force is insignificant and the movable blades 2 with the help of elastic inserts 7 form a conical cut-out 6 of a cutting type with an angle α and a maximum diameter D _p rational for this case. In this case, the persistent flanges 10 of the mating surfaces 9 of the housing 1 and the moving blades 2 interact with each other, limiting the mobility of the blades 2 in the direction of increasing the diameter of the cut D _p . Wear-resistant plates 4 located on the peripheral part of the cutting edge 5 due to the inclination of the cutting edges at an angle α / 2 to the axis of the bit participate in the calibration of the walls of the well only partially due to the good stability of the bit on the bottom when drilling soft rocks.

При встрече долота в процессе бурения с более крепкими прослоями породы (фиг.2) осевое давление увеличивается, реакция отпора породы возрастает и подвижные лопасти 2, преодолевая силу упругости вставок 7, поворачиваются вокруг осей крепления 3 и занимают крайнее положение, при котором в центральной части долота образуется рациональная цилиндрическая рассечка 6 скалывающего типа с малым диаметром керна d_p, что облегчает процесс его разрушения. При этом расположенные на периферийной части режущей кромки 5 износостойкие пластины 4 размещаются параллельно продольной оси долота и контактируют со стенками скважины всей режущей кромкой, что способствует устойчивой работе долота на забое при проходке крепких пород.When the bit meets the drilling process with stronger layers of rock (Fig. 2), the axial pressure increases, the reaction of the rock increases and the movable blades 2, overcoming the elastic force of the inserts 7, turn around the axis of attachment 3 and occupy the extreme position at which in the central part a rational cylindrical cut 6 of a shearing type with a small core diameter d _{p is formed} , which facilitates the process of its destruction. At the same time, wear-resistant inserts 4 located on the peripheral part of the cutting edge 5 are placed parallel to the longitudinal axis of the bit and are in contact with the borehole walls with the entire cutting edge, which contributes to the stable operation of the bit on the bottom when penetrating hard rocks.

предложенное техническое решение за счет изменения формы рассечки с конической на цилиндрическую, и наоборот, позволяет интенсифицировать процесс разрушения керна породы в центральной части режущего долота, повысить скорость бурения, прочность режущих кромок и, в целом, эффективность бурения перемежающихся по крепости пород.the proposed technical solution by changing the shape of the cut from conical to cylindrical, and vice versa, makes it possible to intensify the process of core core destruction in the central part of the cutting bit, to increase the drilling speed, the strength of cutting edges and, in general, the efficiency of drilling alternating rocks.

Claims

A drilling cutting bit containing a housing and movable blades connected to the housing by means of attachment axes and reinforced by wear-resistant inserts forming a non-linear convex cutting edge, a cut with an angle α in the central part of the bit between the movable blades, with the possibility of reducing its diameter, elastic inserts placed in cavity of the housing between the housing and the movable blades, characterized in that the movable blades are mounted to rotate in the plane of their front faces around the axis of attachment, to The others are located on the peripheral part of the casing, and changing the shape of the cut by reducing the cutting angle from α to 0 °, while the tangent drawn through the cutting edge of the wear-resistant plates on the peripheral part of the cutting edge of the blades forms an angle equal to half the cut angle α / 2 with the axis of the bit , a elastic inserts are made in the form of a wedge with an angle equal to half of the angle of cut α / 2 facing the peripheral part of the housing, the housing and movable blades mating on surfaces made along the radii of circles center axes of the fastening and, on the mating surfaces of the thrust ribs arranged to cooperate with a maximum diameter crosscuts.