RU2243347C1 - Лопастное долото - Google Patents
Лопастное долотоInfo
- Publication number
- RU2243347C1 RU2243347C1 RU2003128394/03A RU2003128394A RU2243347C1 RU 2243347 C1 RU2243347 C1 RU 2243347C1 RU 2003128394/03 A RU2003128394/03 A RU 2003128394/03A RU 2003128394 A RU2003128394 A RU 2003128394A RU 2243347 C1 RU2243347 C1 RU 2243347C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- axis
- well
- tooth
- angle
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к буровым лопастным долотам, и может быть использовано при создании лопастных долот для бурения сплошным и кольцевым забоями геологоразведочных, водозаборных и других скважин технического назначения, а также при создании шнековых буров. В лопастном долоте, состоящем из корпуса, сменных лопастей, пилотного наконечника и вращающихся резцов, ось вращающегося резца лежит на плоскости, параллельной плоскости лопасти, и направлена под углом к оси лопасти, проходя через точку, лежащую на окружности, ограниченной диаметром скважины со стороны ее забоя. Значительно увеличивается ресурс периферийного вооружения, эффективно работающего в твердых с пропластками крепких горных породах любой степени трещиноватости и абразивности, при этом повышается надежность работы долота. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к буровым лопастным долотам и может быть использовано при создании лопастных долот для бурения сплошным и кольцевым забоем геологоразведочных, водозаборных и других скважин технического назначения, а также при создании шнековых буров.
Известны лопастные долота типа М и МС для бурения скважин различного назначения в мягких и средней крепости горных породах /1/. Эти долота имеют две-три лопасти, армированные вставками из твердого сплава марки ВК прямоугольной или цилиндрической формы, в поперечном сечении не более 8 мм. Основным недостатком указанных долот является практически невозможность бурения скважин, в разрезе которых присутствуют пропластки твердых и крепких горных пород или валуно-галечные отложения, что значительно ограничивает область их применения.
Известно также лопастное шнековое долото /шнековый бур/, состоящий из корпуса с ребордой и полуребордой шнека, на торцах которых попеременно размещены разрыхляющие и скребущие породоразрушающие элементы /резцы/ - прототип /2/. Разрыхляющие резцы имеют круглый корпус, свободно вращаются вокруг собственной оси и опережают скребущие резцы как по плоскости, так и по уровню забоя скважины.
Основным недостатком данной конструкции является малая вооруженность периферийной части бура, оснащенной круглыми вращающимися резцами, работающих в тяжелых условиях зажатой среды и производящих гораздо большую работу по разрушению породы забоя скважины, по сравнению с вооруженностью последующих венцов, расположенных ближе к центру скважины. Как указывают авторы патента, круглые резцы выполняют роль разрыхлителей горной породы, а окончательное ее разрушение производится скоблящими резцами плоской формы, которые отсутствуют на периферии бура. В результате шнековый бур при работе в абразивных горных породах средней крепости и твердых, а тем более при работе в крепких породах, будет быстро терять диаметр и заклиниваться в стволе скважины из-за значительного износа периферийного вооружения, в то время как рабочий ресурс других венцов будет далеко не исчерпан.
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания лопастного долота со сменными элементами конструкции и значительным увеличением ресурса периферийного вооружения, эффективно работающего в твердых с пропластками крепких горных породах любой степени трещиноватости и абразивности.
Поставленная задача решается тем, что лопастное долото /в дальнейшем - долото/ состоит из корпуса, сменных лопастей, пилотного наконечника и вращающихся резцов, оси которых лежат на плоскостях, параллельных плоскостям лопастей, и направлены под углом к осям лопастей, проходя через точку, лежащую на окружности, ограниченной диаметром скважины со стороны ее забоя. При этом вершины рабочих органов вращающихся резцов /в дальнейшем - зубьев/ расположены с некоторым отставанием по плоскости забоя скважины от периферийных породоразрушающих элемента /в дальнейшем - зубков/лопастей, а угол между осями вращающихся резцов и лопастей /α/ меньше угла при основании конуса зубьев вращающихся резцов /β/.
Отличием предлагаемого решения долота является наличие вращающихся резцов, расположенных в плоскостях, параллельных плоскостям лопастей с осями, направленными под углом к осям лопастей, а вершины рабочих органов вращающихся резцов расположены с некоторым отставанием по забою скважины от рабочих органов лопастей.
Угловое смещение осей вращающихся резцов относительно осей лопастей позволяет: во-первых, вывести вершины их зубьев на окружность, максимально приближенную к стенкам скважины с касанием цилиндрической части зубьев стенок скважины, обеспечивая меньшую интенсивность износа периферийного вооружения лопастей, работающего в тяжелых условиях зажатой среды, значительно повышая рабочий ресурс периферийного вооружения долота за счет создания зоны предразрушения перед периферийными зубками лопасти, следующей за вращающимся резцом предыдущей лопасти; во-вторых, угловое смещение вышеуказанных осей, а следовательно, и угловое смещение осей вращающихся резцов относительно плоскости забоя скважины, обеспечивает надежное вращение резцов вокруг собственной оси и, как следствие, равномерный износ зубьев вращающихся резцов; в-третьих, расположение вращающихся резцов с некоторым отставанием по забою скважины от рабочих органов лопастей, то есть эти резцы монтируются на задних по ходу вращения долота стенках лопастей, не создает препятствия к выносу разрушенной породы с забоя на реборды шнека /в случае применения долота в комплексе со шнековым снарядом/, что значительно расширяет область применения предлагаемого лопастного долота.
Необходимо отметить, что значительный износ периферийного вооружения долота приводит к потере диаметра скважины, и в конечном итоге может привести к поломке лопастей или вырыванию их из опор. Не исключается возможность заклинивания долота в скважине при бурении твердых и крепких горных пород и обрыв бурового снаряда.
Все сказанное обеспечит эффективную работу лопастного долота в трещиноватых твердых с пропластками крепких горных породах любой степени абразивности, увеличивая его рабочий ресурс в 1,5-2 раза.
Изобретение поясняется чертежами, на которых:
фиг.1. Схематическое изображение долота на горизонтальной плоскости.
фиг.2 а,б,в- пояснительная схема работы зуба вращающегося резца, внедренного в забой скважины.
Долото состоит из корпуса 1, лопастей 2, армированных твердосплавными зубками с клиновидной рабочей частью 3, вращающихся резцов 4, армированных зубьями 5 с конусообразной рабочей частью, смонтированных на опорах 6, соединенных с корпусом известным способом, и пилотного наконечника 7.
Из фиг.1 видно, что угловое смещение оси вращающегося резца относительно оси лопасти на угол α обеспечивает возможность максимально приблизить вершину зуба 5 к стенке скважины. При этом цилиндрическая часть зуба 5, выступающая над верхним торцем корпуса вращающегося резца, касается стенки скважины, что обеспечивает ее дополнительную калибровку.
На фиг.2 схематично изображен зуб вращающегося резца в контакте со стенкой скважины и внедренный в породу забоя на величину h с различным угловым смещением оси зуба относительно оси лопасти. Из фиг.2 б видно, что при расположении оси зуба 6 под углом α к оси лопасти, а следовательно и к плоскости забоя скважины, условно нижняя часть конусной поверхности зуба А в каждый единичный момент времени имеет гораздо меньшую контактную поверхность с горной породой, чем условно верхняя часть поверхности того же конуса Б. При таком расположении зуба и вращательном движении долота вокруг своей оси, гарантировано вращение зуба и всего резца вокруг собственной оси, так как сила трения в условно нижней части конусной поверхности зуба А значительно меньше силы трения в условно верхней части конусной поверхности зуба Б. В свою очередь, постоянное вращение зуба вокруг своей оси обеспечивает его равномерный износ по всей контактирующей с горной породой поверхности, исключая возможность заклинивания вращающегося резца в каком-либо одном положении.
Из фиг.2 также следует, что угол α между осями вращающегося резца и лопасти должен быть меньше угла β при основании конуса рабочей части зуба. В случае /фиг.2 а/, когда эти углы равны, условно нижняя часть конусной поверхности зуба А будет равна величине условно верхней части конусной поверхности зуба Б. При этом силы трения, действующие на поверхности А и Б будут либо равны, либо близки к равенству и вращение зуба вокруг собственной оси станет практически невозможным. Последнее приведет к заклиниванию резца и быстрому износу его как по высоте, так и по диаметру. Кроме того, такое положение зуба на забое потребует приложения значительных осевых усилий для внедрения его в горную породу, что отрицательно скажется на работе бурового оборудования и инструмента.
Совершенно очевидно и то, что в случае превышения значения угла α над углом β /фиг.2 в/ условно верхняя часть конусной поверхности зуба /в данном случае это поверхность Б/ вообще не будет контактировать со стенкой скважины, а будет контактировать только вершина зуба, что приведет к быстрому ее износу и потере диаметра скважины. Условно нижняя часть конусной поверхности и цилиндрическая его часть войдут в контакт с горной породой забоя скважины, что абсолютно не приемлемо ни по условию внедрения зуба в забой, ни по условию воспринимаемой им нагрузки - зуб будет работать на излом.
Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества перед известными: обеспечивается гарантированное вращение вращающихся резцов вокруг собственной оси и равномерный износ их зубьев; практически исключается возможность значительного износа периферийных зубков лопастей, их поломка и заклинивание долота в скважине; увеличивается рабочий ресурс периферийного вооружения долота и в целом его общая износостойкость; создаются благоприятные условия выноса разрушенной горной породы от забоя скважины при шнековом бурении.
Источники информации:
1. Травкин B.C. Породоразрушающий инструмент для вращательного бескернового бурения скважин. - М.: Недра, 1982, с. 144-147.
2. Патент ФРГ Класс Е 21 В 10/44, DE 3228737 С 2.
Claims (3)
1. Лопастное долото, состоящее из корпуса, сменных лопастей, пилотного наконечника и вращающихся резцов, отличающееся тем, что ось вращающегося резца лежит на плоскости, параллельной плоскости лопасти, и направлена под углом к оси лопасти, проходя через точку, лежащую на окружности, ограниченной диаметром скважины со стороны ее забоя.
2. Лопастное долото по п.1, отличающееся тем, что вершина породоразрушающего элемента вращающегося резца расположена с некоторым отставанием по плоскости забоя скважины от периферийного породоразрушающего элемента лопасти.
3. Лопастное долото по п.1, отличающееся тем, что угол между осью вращающегося резца и осью лопасти меньше угла при основании конуса рабочей части породоразрушающего элемента вращающегося резца.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003128394/03A RU2243347C1 (ru) | 2003-09-23 | 2003-09-23 | Лопастное долото |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003128394/03A RU2243347C1 (ru) | 2003-09-23 | 2003-09-23 | Лопастное долото |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2243347C1 true RU2243347C1 (ru) | 2004-12-27 |
Family
ID=34388562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003128394/03A RU2243347C1 (ru) | 2003-09-23 | 2003-09-23 | Лопастное долото |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2243347C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109664415A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-23 | 南通远辰测控设备有限公司 | 测控设备制造企业改造用地面开槽机 |
-
2003
- 2003-09-23 RU RU2003128394/03A patent/RU2243347C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109664415A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-23 | 南通远辰测控设备有限公司 | 测控设备制造企业改造用地面开槽机 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10214968B2 (en) | Earth-boring tools including selectively actuatable cutting elements and related methods | |
JPS6055676B2 (ja) | 回転式ドリルビット | |
JPH03129087A (ja) | 軟質地層用ダイヤモンド・ドラグ・ビット | |
RU2332554C2 (ru) | Буровое долото, система и способ бурения ствола скважины в подземной формации | |
RU2360096C1 (ru) | Долото для бурения горизонтальных скважин | |
BR112020019097A2 (pt) | Conjunto de corte para uma máquina de escavação de rochas, e, sistema de mineração de parede longa. | |
GB2227509A (en) | A combination drill bit | |
US10961784B2 (en) | Rotating cutter single cone bit | |
US10907417B2 (en) | Polycrystalline diamond chisel type insert for use in percussion drill bits even for use in large hole percussion drilling of oil wells | |
RU2394145C1 (ru) | Буровое шарошечное долото с центральной промывкой | |
RU2243347C1 (ru) | Лопастное долото | |
US8418784B2 (en) | Central cutting region of a drilling head assembly | |
RU190484U1 (ru) | Долото для бурения | |
RU2694872C1 (ru) | Буровое долото | |
RU120995U1 (ru) | Шнековый бур | |
CN206205791U (zh) | 旋转齿单牙轮钻头 | |
US1236982A (en) | Well-boring drill. | |
RU163879U1 (ru) | Головка бурильная | |
RU2579823C1 (ru) | Буровое дисковое долото | |
RU131408U1 (ru) | Долото | |
RU2274722C1 (ru) | Лопастное долото | |
RU190545U1 (ru) | Долото для бурения | |
CN210033296U (zh) | 一种外螺纹球齿钎头 | |
RU114713U1 (ru) | Лопастной бур | |
RU2470135C1 (ru) | Буровое долото |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110924 |