RU2243347C1 - Лопастное долото - Google Patents

Лопастное долото

Info

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
Application number
RU2003128394/03A
Other languages
English (en)
Inventor
В.И. Черкасов (RU)
В.И. Черкасов
А.Е. Кравченко (RU)
А.Е. Кравченко
В.Ю. Бебенин (RU)
В.Ю. Бебенин
Original Assignee
ЗАО "Московский опытный завод буровой техники"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЗАО "Московский опытный завод буровой техники" filed Critical ЗАО "Московский опытный завод буровой техники"
Priority to RU2003128394/03A priority Critical patent/RU2243347C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2243347C1 publication Critical patent/RU2243347C1/ru

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.
RU2003128394/03A 2003-09-23 2003-09-23 Лопастное долото RU2243347C1 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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