RU2264521C1 - Rotary cutting drill bit - Google Patents
Rotary cutting drill bit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2264521C1 RU2264521C1 RU2004122963/03A RU2004122963A RU2264521C1 RU 2264521 C1 RU2264521 C1 RU 2264521C1 RU 2004122963/03 A RU2004122963/03 A RU 2004122963/03A RU 2004122963 A RU2004122963 A RU 2004122963A RU 2264521 C1 RU2264521 C1 RU 2264521C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- bit
- cones
- angles
- inclination
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения взрывных скважин на карьерах и шахтах, а также для проходки технологических скважин.The invention relates to the mining industry and can be used for drilling blast holes in quarries and mines, as well as for sinking technological wells.
Известны буровые долота с вращающимися резцами для угольных разрезов, содержащие корпус, сменные вращающиеся резцы и опоры скольжения (Буткин В.Д., Телешов А.С., Брюхов Е.Ф. Буровые долота с вращающимися резцами для разрезов. М., ЦНИЭИуголь, 1976, с.8, рис.1 и с.11, рис.2). Недостатки таких долот: вращающиеся резцы закреплены в ребрах корпуса на опорах скольжения таким образом, что ось вращения перпендикулярна диаметральной плоскости долота, и при бурении сложноструктурных пород, содержащих абразивные и крепкие включения (с коэффициентом крепости f=8-10), вооружение вращающихся резцов преждевременно выходит из строя вследствие скалывания твердосплавных зубьев из-за повышенных моментов вращения и усилия резания, действующих на резцы. Кроме того, вращающиеся резцы армируют одинаковым количеством твердосплавных зубьев для пород различной крепости, что приводит также к их преждевременному износу. Отмеченные недостатки ограничивают применение указанных долот в сложноструктурных породах.Known drill bits with rotating cutters for coal mines, containing a housing, interchangeable rotating cutters and sliding bearings (Butkin V.D., Teleshov A.S., Bryukhov E.F. Drill bits with rotating cutters for cuts. M., Central Research Institute for Coal Mine, 1976, p. 8, fig. 1 and p. 11, fig. 2). The disadvantages of such bits: rotating cutters are fixed in the edges of the housing on sliding bearings in such a way that the axis of rotation is perpendicular to the diametrical plane of the bit, and when drilling complex structural rocks containing abrasive and strong inclusions (with a coefficient of strength f = 8-10), the armament of rotating cutters is premature fails due to chipping of carbide teeth due to increased moments of rotation and cutting forces acting on the cutters. In addition, rotating cutters are reinforced with the same number of carbide teeth for rocks of various strengths, which also leads to their premature wear. The noted drawbacks limit the use of these bits in complex structural rocks.
Известно буровое долото, состоящее из корпуса, в пазах которого расположены породоразрушающие диски с возможностью изменения их наклона от 0 до 20° в зависимости от физико-механических свойств разрушаемых пород (Чесноков В.Т., Буткин В.Д., Гилев А.В. и др. Способ вторичного использования буровых долот. Патент №2149974. Опубл. 27.05.2000. Б.И. №15).A drill bit is known, consisting of a body, in the grooves of which rock-cutting disks are located with the possibility of changing their inclination from 0 to 20 ° depending on the physicomechanical properties of the rock being destroyed (Chesnokov V.T., Butkin V.D., Gilev A.V. . and others. The method of secondary use of drill bits. Patent No. 2149974. Publ. 27.05.2000. B.I. No. 15).
К недостаткам этого долота следует отнести отсутствие возможности регулирования угла наклона породоразрушающих дисков при его эксплуатации. В процессе реставрации бурового инструмента породоразрушающие диски устанавливают в пазы корпуса с фиксированным углом наклона в горизонтальной плоскости, без учета изменения физико-механических свойств горных пород в пределах блока или уступа. В вертикальной плоскости изменение угла породоразрушающих дисков невозможно, что не позволяет уменьшить нагрузки, действующие на вооружение, особенно при силовых режимах бурения горных пород со сложной структурой. Кроме того, породоразрушающие диски имеют прямоугольное поперечное сечение, что приводит к их заклиниванию при бурении скважин в закарстованных массивах с наличием влажной и вязкой глины вследствие невозможности интенсивной очистки долота из-за малого зазора между боковыми гранями породоразрушающих дисков и ребрами корпуса.The disadvantages of this bit include the lack of the ability to control the angle of inclination of rock-cutting disks during its operation. During the restoration of the drilling tool, rock cutting disks are installed in the grooves of the body with a fixed angle in the horizontal plane, without taking into account changes in the physicomechanical properties of rocks within the block or ledge. In the vertical plane, a change in the angle of the rock-cutting disks is impossible, which does not allow reducing the loads acting on the armament, especially under power regimes of drilling rocks with a complex structure. In addition, rock cutting disks have a rectangular cross section, which leads to their jamming during drilling in karst massifs with the presence of wet and viscous clay due to the inability to intensively clean the bit due to the small gap between the side faces of the rock cutting disks and the edges of the body.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является принятое за прототип буровое долото, содержащее корпус с ребрами, закрепленные в ребрах посредством шлицевых соединений оси и эксцентриковые втулки, на которых установлены зубчато-дисковые шарошки (Гилев А.В., Буткин В.Д. и др. Буровое долото режущего типа. Патент №2081989. Опубл. 20.06.1997. Б.И. №17).Closest to the proposed technical solution is the drill bit adopted for the prototype, which contains a body with ribs fixed in the ribs by means of spline joints of the axle and eccentric bushings on which the gear-disk cones are installed (Gilev A.V., Butkin V.D. and others Cutting drill bit. Patent No. 2081989. Publish. 06/20/1997. B. I. No. 17).
Основной недостаток прототипа заключается в том, что изменение угла наклона зубчато-дисковых шарошек и количества установленных на них твердосплавных зубьев в зависимости от изменения физико-механических свойств буримых пород невозможно, что снижает стойкость долота и ограничивает область его применения в крепких, сложноструктурных породах и закарстованных массивах.The main disadvantage of the prototype is that it is impossible to change the angle of inclination of the gear-wheel cones and the number of carbide teeth installed on them depending on the change in the physicomechanical properties of drill bits, which reduces the bit durability and limits its scope in hard, complex structural and karst rocks arrays.
Основными задачами изобретения являются: повышение эффективности работы долота и расширение области рационального применения в крепких, сложноструктурных породах с различными физико-механическими свойствами и закарстованных массивах за счет оптимизации его конструктивных и кинематических параметров, режимов процесса бурения, повышения интенсивности очистки скважины от бурового шлама и увеличения стойкости вооружения.The main objectives of the invention are: improving the efficiency of the bit and expanding the field of rational use in strong, complex structural rocks with various physical and mechanical properties and karst massifs by optimizing its structural and kinematic parameters, drilling process modes, increasing the intensity of well cleaning from drill cuttings and increasing weapons durability.
Поставленные задачи достигаются тем, что в буровом долоте режуще-вращательного типа, содержащем корпус с ребрами, закрепленные в ребрах посредствам шлицевых соединений оси и эксцентриковые втулки, на которых установлены зубчато-дисковые шарошки, внешние поверхности эксцентриковых втулок выполнены под углом наклона α к оси, обеспечивающим расположение на них зубчато-дисковых шарошек под углами наклона αв к вертикальной плоскости и αг к горизонтальной плоскости забоя скважины, с возможностью их изменения в зависимости от физико-механических свойств буримых пород, причем соотношение углов отвечает условию α=αв+αг, при этом угол между боковыми гранями зубчато-дисковых шарошек αб=2α, а зубчато-дисковые шарошки имеют продольные пазы с сечением трапециевидной формы у основания, в которые установлены с чередованием твердосплавные зубья и промежуточные секции, имеющие аналогичную трапециевидную форму сечений своих оснований, причем количество твердосплавных зубьев N определяют в зависимости от крепости буримых пород f по выражению где Dш - диаметр зубчато-дисковой шарошки, Dз - диаметр рабочей части твердосплавного зуба; кроме того, при бурении горных пород с пневматической очисткой скважин от бурового шлама его конструктивные параметры отвечают условиюThe objectives are achieved in that in a drill bit of a cutting-rotary type, comprising a housing with ribs, axles and eccentric bushings mounted on the ribs with spline joints, on which gear-disk cones are mounted, the outer surfaces of the eccentric bushings are made at an angle of inclination α to the axis, providing arrangement on them of gear-disk cones at angles of inclination α in to the vertical plane and α g to the horizontal plane of the bottom of the well, with the possibility of their change depending on the physicomechanical properties of drill rocks, and the ratio of angles meets the condition α = α in + α g , while the angle between the side faces of the gear-disk cones α b = 2α, and the gear-tooth cones have longitudinal grooves with a trapezoidal cross-section at the base, in which carbide teeth and intermediate sections having alternating trapezoidal sections of their bases are installed alternatingly, the number of carbide teeth N being determined depending on the strength of the drill rock f by the expression w where D - diameter toothed disk bit, D s - diameter of the working part of the tooth carbide; in addition, when drilling rocks with pneumatic cleaning of wells from drill cuttings, its design parameters meet the condition
, где Sd - площадь поперечного сечения долота, перекрывающего площадь сечения скважины Sc; Dk - диаметр корпуса; Dc - диаметр скважины; k=1,2-1,3 - коэффициент, учитывающий наличие в корпусе продувочных окон; h и β - соответственно ширина и число зубчато-дисковых шарошек, установленных на долоте, причем для удаления налипающей породы при бурении скважин в закарстованных массивах в корпусе выполнены продувочные каналы, обеспечивающие подачу высокоскоростных струй сжатого воздуха непосредственно в рабочую зону зубчато-дисковых шарошек. where S d is the cross-sectional area of the bit, overlapping the cross-sectional area of the well S c ; D k is the diameter of the housing; D c is the diameter of the well; k = 1.2-1.3 - coefficient taking into account the presence of purge windows in the housing; h and β are, respectively, the width and number of gear-disk cones mounted on the bit, and to remove sticking rock when drilling wells in karst arrays, purge channels are made in the casing to supply high-speed jets of compressed air directly to the working area of the gear-cones.
Причинно-следственная связь существенных признаков, характеризующих данное изобретение, с достигаемыми техническими и технологическими результатами заключается в следующем.The causal relationship of the essential features characterizing the invention with the achieved technical and technological results is as follows.
Устойчивый режим работы зубчато-дисковых шарошек, т.е. работа без заклинивания, обеспечивается при соблюдении следующего условия: Мш>Мm, где Мш - момент, вращающий зубчато-дисковую шарошку вокруг своей оси; Мm - суммарный момент трения, противодействующий моменту Мш. Установка зубчато-дисковых шарошек на эксцентриковых втулках с углом наклона в вертикальной плоскости оптимизирует конструктивные и кинематические параметры долота и, как отличительный признак предлагаемого устройства, снижает усилие резания, а следовательно, и момент Мm. Поскольку Мm увеличивается с повышением крепости буримых пород, то это увеличение компенсируется его снижением за счет установки зубчато-дисковых шарошек с углом наклона в вертикальной плоскости забоя скважины. При этом оптимизируются режимы процесса бурения: сохраняется устойчивый режим работы зубчато-дисковых шарошек, появляется возможность увеличить осевое усилие на долото и разрушать породу в силовом режиме, что повышает глубину внедрения зубчато-дисковых шарошек в породу и увеличивает скорость бурения скважины.Stable operation of gear-disk cones, i.e. work without jamming is ensured under the following conditions: M W > M m , where M W is the moment that rotates the gear-disk cone around its axis; M m - total moment of friction, counteracting the moment M W The installation of gear-disk cones on eccentric bushings with an angle of inclination in the vertical plane optimizes the design and kinematic parameters of the bit and, as a hallmark of the proposed device, reduces the cutting force, and therefore the moment M m . Since M m increases with increasing strength of drill rocks, this increase is offset by its decrease due to the installation of gear-disk cones with an angle of inclination in the vertical plane of the bottom of the well. At the same time, the drilling process modes are optimized: a stable operation mode of gear-disk cones is maintained, it becomes possible to increase the axial force on the bit and destroy the rock in power mode, which increases the depth of penetration of gear-disc cones into the rock and increases the speed of well drilling.
Оптимизация конструктивных и кинематических параметров, заключающаяся в установке зубчато-дисковых шарошек с углом наклона в горизонтальной плоскости забоя скважины, как отличительный признак заявляемого устройства позволяет изменять угол резания твердосплавных зубьев при бурении пород различной крепости и, тем самым, оптимизировать режимы процесса бурения, а также снизить момент вращения зубчато-дисковых шарошек вокруг оси долота; при этом снижается энергоемкость процесса разрушения породы. Углы наклона зависят от крепости буримых пород, причем с увеличением крепости вертикальный угол наклона αв увеличивается, а горизонтальный угол αг уменьшается, при этом сумма их остается равной углу наклона внешних поверхностей эксцентриковых втулок к осям α=αв+αг, что обусловлено конструктивными и кинематическими параметрами заявляемого долота.Optimization of structural and kinematic parameters, which consists in installing gear-disk cones with an angle of inclination in the horizontal plane of the bottom of the well, as a hallmark of the claimed device allows you to change the cutting angle of carbide teeth when drilling rocks of different strengths and, thereby, optimize the drilling process, as well as reduce the moment of rotation of the gear-disk cones around the axis of the bit; this reduces the energy intensity of the process of destruction of the rock. The inclination angles depend on the strength of drill rock, and with increasing strength, the vertical angle of inclination α in increases and the horizontal angle α g decreases, while their sum remains equal to the angle of inclination of the outer surfaces of the eccentric bushings to the axes α = α in + α g , which is due to structural and kinematic parameters of the claimed bit.
С изменением углов наклона αв и αг, в зависимости от крепости буримых пород, на зубчато-дисковые шарошки устанавливают твердосплавные зубья с соответствующими углами заострения рабочих частей. Для некрепких пород применяют твердосплавные зубья с более острыми углами заострения, чем при бурении крепких пород. С повышением крепости буримых пород углы заострения увеличивают. Таким образом, отличительный признак заявляемого долота, заключающийся в установке твердосплавных зубьев с углами заострения их рабочих частей, соответствующими крепости буримых пород и углам наклона зубчато-дисковых шарошек к забою скважины, повышает срок службы вооружения бурового инструмента.With a change in the angles of inclination α in and α g , depending on the strength of the drill, hard-alloy teeth with corresponding sharpening angles of the working parts are installed on the gear-wheel cones. For weak rocks, carbide teeth with sharper sharpening angles are used than when drilling hard rocks. With an increase in the strength of drill rocks, sharpening angles increase. Thus, the distinguishing feature of the inventive bit, which consists in the installation of carbide teeth with sharpening angles of their working parts, corresponding to the strength of drill bits and the angles of inclination of gear-disk cones to the bottom of the well, increases the service life of the armament of the drilling tool.
Для эффективной очистки и предотвращения заклинивания при бурении скважин в закарстованных массивах в качестве отличительного признака зубчато-дисковые шарошки имеют конусную форму сечения, причем угол между их боковыми гранями αб=2α. Это соотношение объясняется тем, что при αб>2α зубчато-дисковые шарошки заклиниваются в пазах корпуса, а при αб<2α происходит интенсивный износ боковых граней и защитных шайб вследствие высоких контактных нагрузок при бурении.To effectively clean and prevent jamming during drilling of wells in karst massifs, the tooth-disk cones have a conical cross-sectional shape, and the angle between their side faces is α b = 2α as a hallmark. This ratio is explained by the fact that for α b > 2α, the tooth-disk cones are jammed in the grooves of the body, and for α b <2α, intensive wear of the side faces and protective washers occurs due to high contact loads during drilling.
Продольные пазы, имеющиеся на зубчато-дисковых шарошках, как отличительный признак заявляемого устройства позволяют, во-первых, осуществлять механическое крепление твердосплавных зубьев, что устраняет проблему их извлечения после отработки долота своего срока службы, во-вторых, применять твердосплавные зубья с различной геометрией и разными размерами рабочих поверхностей при бурении горных пород с широким диапазоном изменения физико-механических свойств, в-третьих, размещать разное количество твердосплавных зубьев в зависимости от крепости буримых пород.Longitudinal grooves available on the gear-roller cones, as a distinguishing feature of the claimed device, allow, firstly, to carry out mechanical fastening of carbide teeth, which eliminates the problem of their extraction after working out the bits of their service life, and secondly, to use carbide teeth with different geometries and different sizes of working surfaces when drilling rocks with a wide range of changes in physical and mechanical properties, thirdly, to place a different number of carbide teeth, depending on Drill Fortresses.
Оптимизация конструктивных параметров долота (диаметра корпуса, ширины и числа зубчато-дисковых шарошек) как отличительный признак заявляемого долота обеспечивает эффективное удаление бурового шлама из скважины. Это достигается при условии отношения площадей поперечного сечения долота и сечения скважины, равного Sд/Sс=0,5-0,65. При отношении Sд/Sc<0,5 скорость потока сжатого воздуха становится меньше критической, и процесс очистки скважины от бурового шлама оказывается неэффективным. При Sд>0,65 возрастает стесненность движения потока бурового шлама в призабойной зоне, что может привести к значительному ухудшению очистки забоя, особенно при бурении скважин во влажных и закарстованных массивах, содержащих глинистые включения.Optimization of the design parameters of the bit (body diameter, width and number of gear-disk cones) as a hallmark of the inventive bit provides effective removal of drill cuttings from the well. This is achieved provided that the ratio of the cross-sectional area of the bit and the section of the well is equal to S d / S with = 0.5-0.65. When the ratio S d / S c <0.5, the flow rate of compressed air becomes less critical, and the process of cleaning the well from drill cuttings is ineffective. When S d > 0.65, the tightness of the flow of drill cuttings in the bottomhole zone increases, which can lead to a significant deterioration in bottom hole cleaning, especially when drilling in wet and karst massifs containing clay inclusions.
Для повышения эффективности очистки скважин в указанных породах предусмотрены продувочные каналы, обеспечивающие подачу высокоскоростных струй сжатого воздуха непосредственно в рабочую зону зубчато-дисковых шарошек. Эта отличительная особенность позволяет интенсифицировать процесс очистки скважины и, тем самым, повысить стойкость долота.In order to increase the efficiency of cleaning wells in these rocks, purge channels are provided that provide high-speed jets of compressed air directly to the working area of the gear-disk cones. This distinctive feature allows you to intensify the process of cleaning the well and, thereby, increase the durability of the bit.
Таким образом, совокупность новых существенных решений расширяет технические и технологические возможности долота и процесса бурения в крепких, сложноструктурных породах и закарстованных массивах за счет оптимизации его конструктивных и кинематических параметров, определяющих рациональные режимы процесса бурения, углов установки зубчато-дисковых шарошек в корпусе относительно забоя скважины, совершенствования их оснащения твердосплавными зубьями, число которых определяется в зависимости от крепости буримых пород, а также за счет повышения интенсивности очистки скважины от бурового шлама и повышения стойкости вооружения. Этими новыми решениями, в конечном итоге, достигаются поставленные задачи.Thus, a set of new significant solutions expands the technical and technological capabilities of the bit and the drilling process in strong, complex structural rocks and karst massifs by optimizing its structural and kinematic parameters that determine the rational modes of the drilling process, the installation angles of gear-disk cones in the housing relative to the bottom hole , improving their equipping with carbide teeth, the number of which is determined depending on the strength of the drill, and also due to increase the intensity of well cleaning from drill cuttings and increase the durability of weapons. These new solutions ultimately achieve the objectives.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено:The invention is illustrated by graphic materials, which depict:
на фиг.1 - расположение зубчато-дисковых шарошек в корпусе под углом наклона в горизонтальной плоскости забоя скважины;figure 1 - the location of the gear-disk cones in the housing at an angle in the horizontal plane of the bottom of the well;
на фиг.2 - расположение зубчато-дисковой шарошки в корпусе под углом наклона в вертикальной плоскости забоя скважины (разрез А-А фиг.1);figure 2 - the location of the gear-disk cone in the housing at an angle of inclination in the vertical plane of the bottom of the well (section aa of figure 1);
на фиг.3 - расположение элементов вооружения на зубчато-дисковой шарошке;figure 3 - the location of the elements of weapons on the gear-wheel cone;
на фиг.4 - разрез Б-Б фиг.3;figure 4 is a section bB of figure 3;
на фиг.5 - расположение эксцентриковой втулки на оси при установке зубчато-дисковой шарошки под углом наклона в вертикальной плоскости забоя скважины (разрез В-В фиг.2);figure 5 - the location of the eccentric sleeve on the axis when installing the gear-wheel cone at an angle in the vertical plane of the bottom of the well (section BB of figure 2);
на фиг.6 - расположение эксцентриковой втулки на оси при установке зубчато-дисковой шарошки под углом наклона в горизонтальной плоскости забоя скважины (разрез В-В фиг.2).in Fig.6 - the location of the eccentric sleeve on the axis when installing the gear-disk cone at an angle of inclination in the horizontal plane of the bottom of the well (section BB of Fig.2).
Буровое долото режуще-вращательного типа содержит (фиг.1 и 2) корпус 1 с ребрами 2, в которых расположены зубчато-дисковые шарошки 3, оснащенные твердосплавными зубьями 4 и установленные на эксцентриковых втулках 5, посаженных на оси 6. Между боковыми гранями зубчато-дисковых шарошек 3 и ребер 2 на осях 6 расположены защитные шайбы 7. В корпусе 1 выполнены центральное продувочное отверстие 8 и продувочные каналы 9. Зубчато-дисковые шарошки 3 имеют продольные пазы 10 (фиг.3 и 4) с сечением трапециевидной формы у основания 11, в которых установлены твердосплавные зубья 4 и промежуточные секции 12. Продольный паз 10 оснащен загрузочным окном 13, перекрываемым клином 14. Эксцентриковые втулки 5 установлены на осях 6 посредством шлицевых соединений 15 (фиг.5) и имеют выполненные с углом наклона к этим осям внешние поверхности 16 (фиг.6).The drill bit of the cutting-rotary type contains (Figs. 1 and 2) a housing 1 with ribs 2, in which gear teeth are located 3, equipped with carbide teeth 4 and mounted on
Способ использования предлагаемого долота заключается в следующем. Углы наклона зубчато-дисковых шарошек 3 в вертикальной плоскости αв (фиг.2) и горизонтальной плоскости αг (фиг.1) забоя скважины выбирают в зависимости от коэффициента крепости буримых пород f, который определяет глубину внедрения долота h в породу за один оборот, а следовательно, и скорость проходки, зависящую от режимов бурения - осевого усилия, частоты вращения и условий очистки скважины от бурового шлама. С учетом принятых режимов бурения рациональные значения углов наклона зубчато-дисковых шарошек к забою скважины выбирают по таблице 1.The method of using the proposed bit is as follows. The inclination angles of the gear-
Рациональные значения углов наклона зубчато-дисковых шарошекTable 1
Rational values of the angle of inclination of gear-disk cones
Перед бурением скважины необходимые углы наклона зубчато-дисковых шарошек 3 устанавливают с помощью шлицевых соединений 15 эксцентриковых втулок 5, придавая им соответствующее положение путем перемещения на шлицах осей 6. Номер положения эксцентриковой втулки 5 соответствует определенному значению коэффициента крепости буримых пород и принимается по таблице 1. Например, для бурового долота диаметром 244,5 мм (ДЗДШ-244,5) положение 1 эксцентриковой втулки 5 (фиг.5) соответствует αв=α=(10-14)°, при аг=(0-2)°. В таком положении зубчато-дисковые шарошки 3 имеют максимальный угол наклона в вертикальной плоскости забоя скважины (фиг.2). Положение 4 эксцентриковой втулки 5 соответствует αг=α=(10-14)°, при α=(0-2)° (фиг.6). В таком положении зубчато-дисковые шарошки 3 имеют максимальный угол наклона в горизонтальной плоскости забоя скважины (фиг.1). Перед сборкой долота в продольные пазы 10 зубчато-дисковых шарошек 3 устанавливают с чередованием твердосплавные зубья 4 и промежуточные секции 12 через загрузочное окно 13 (фиг.3). Количество твердосплавных зубьев 4 выбирают в зависимости от диаметра их рабочей части и диаметра долота, который определяет диаметр зубчато-дисковых шарошек 3, а также от крепости буримых пород. Так, например, для долота диаметром Дд=244,5 мм (ДЗДШ-244,5) с диаметром зубчато-дисковых шарошек Дш=110 мм оптимальное число N твердосплавных зубьев 4, диаметр рабочей части которых Дз=10 мм, имеет следующие значения (таблица 2).Before drilling a well, the required angles of inclination of the gear-
Оптимальное число твердосплавных зубьев для долота ДЗДШ-244,5table 2
The optimal number of carbide teeth for the bit DZDSH-244.5
После установки полного комплекта твердосплавных зубьев 4 и промежуточных секций 12 в продольные пазы 10 зубчато-дисковых шарошек 3 загрузочное окно 13 перекрывают клином 14 (фиг.4), который закрепляют к корпусу зубчато-дисковых шарошек 3 с помощью пайки. Разборку элементов вооружения (твердосплавных зубьев 4 и промежуточных секций 12) зубчато-дисковых шарошек 3 осуществляют в обратной последовательности. В процессе работы твердосплавные зубья 4 и промежуточные секции 12 за счет трапециевидных форм сечений своих оснований удерживаются от выпадения из продольных пазов 10, основания 11 которых выполнены с аналогичной трапециевидной формой сечения (фиг.4). Для конкретного числа твердосплавных зубьев 4 имеется отдельный комплект промежуточных секций 12 со своими размерами. При этом твердосплавные зубья 4 могут выполняться с различными размерами, в зависимости от физико-механических свойств буримых пород, в том числе и разными углами заострения δ. Например, для мягких пород (f=4-2) угол заострения δ1=(35-40)°, а для крепких пород (f=8-10) угол заострения δ2=(85-90)° (фиг.4).After installing the full set of carbide teeth 4 and
При бурении скважин в закарстованных массивах с наличием влажных глин в центральное продувочное отверстие 8 (фиг.1) долота вставляют насадку (не показана) с меньшим сечением продувочного отверстия. При этом количество сжатого воздуха распределяется по продувочным каналам 9 (фиг.1 и 2) со значительным повышением его скорости, что обеспечивает эффективную очистку рабочей поверхности зубчато-дисковых шарошек 3, защитных шайб 7, пазов между ребрами 2 корпуса 1 и забоя скважины. Защитные шайбы 7 установлены на осях 6 посредством шлицевых соединений 15. Они не вращаются и предохраняют внутренние поверхности ребер 2 корпуса 1 от преждевременного изнашивания.When drilling wells in karst massifs with the presence of wet clays, a nozzle (not shown) with a smaller cross section of the blowing hole is inserted into the central purge hole 8 (Fig. 1). In this case, the amount of compressed air is distributed along the purge channels 9 (Figs. 1 and 2) with a significant increase in its speed, which ensures effective cleaning of the working surface of the gear-
Механическое крепление твердосплавных зубьев 4 на зубчато-дисковых шарошках 3 позволяет быстро и без дополнительных затрат осуществлять их извлечение. Изношенные твердосплавные зубья 4 отправляют на переработку, а пригодные к дальнейшей эксплуатации - на повторное использование. Тем самым экономятся расходы на дорогие металлокерамические твердые сплавы.The mechanical fastening of carbide teeth 4 on gear-
Следует отметить, что для каждого твердосплавного зуба 4 при вращении зубчато-дисковой шарошки 3 вокруг своей оси знаки и величины углов наклона αв и αг изменяются. Так, при перемещении в вертикальной плоскости для каждого твердосплавного зуба 4 угол наклона αв изменяется от +αв (твердосплавный зуб 4 находится в нижнем положении) до -αв (твердосплавный зуб 4 находится в верхнем положении) (фиг.2). При перемещении в горизонтальной плоскости для каждого твердосплавного зуба 4 угол наклона αг изменяется от +αг (в периферийной части забоя скважины) до -αг (в центральной части забоя скважины) (фиг.1). Таким образом, твердосплавный зуб 4, совершая сложную траекторию движения, разрушает породу в забое скважины с постоянно изменяющимся углом резания. Кроме того, углы наклона αв и αг могут быть не только положительными, когда зубчато-дисковые шарошки 3 имеют наклон в сторону направления их вращения вокруг вертикальной оси долота, но и отрицательными, когда зубчато-дисковые шарошки 3 имеют наклон в противоположную сторону по отношению к направлению их вращения вокруг вертикальной оси долота. В этом случае эксцентриковые втулки 5 на осях 6 устанавливают таким образом, что центры окружностей их боковых поверхностей располагаются в обратной последовательности, указанной на фиг.5 и 6, а именно: т. 02 - в верхней части (отрицательный вертикальный угол αв, положение 1) и т. 02 - слева (отрицательный горизонтальный угол αг, положение 4). Таким образом, величины углов наклона αв и αг зубчато-дисковых шарошек 3 к забою скважины могут быть удвоены. Указанные кинематические параметры заявляемого долота также расширяют его технические и технологические возможности.It should be noted that for each carbide tooth 4 when the rotation of the gear-
Таким образом, конструктивные и кинематические параметры заявляемого бурового долота обеспечивают расширение технической и технологической областей его применения и позволяют осуществлять эффективное бурение скважин в крепких, сложноструктурных породах с различными физико-механическими свойствами и в закарстованных массивах.Thus, the structural and kinematic parameters of the inventive drill bit provide an extension of the technical and technological fields of its application and allow for efficient drilling of wells in strong, complex structural rocks with various physical and mechanical properties and in karst massifs.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004122963/03A RU2264521C1 (en) | 2004-07-26 | 2004-07-26 | Rotary cutting drill bit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004122963/03A RU2264521C1 (en) | 2004-07-26 | 2004-07-26 | Rotary cutting drill bit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2264521C1 true RU2264521C1 (en) | 2005-11-20 |
Family
ID=35867212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004122963/03A RU2264521C1 (en) | 2004-07-26 | 2004-07-26 | Rotary cutting drill bit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2264521C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631948C1 (en) * | 2016-07-20 | 2017-09-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Drilling bit of cutting and rotating type |
CN109306851A (en) * | 2017-07-28 | 2019-02-05 | 西南石油大学 | A kind of rotary cutting module and the diamond bit with this module |
-
2004
- 2004-07-26 RU RU2004122963/03A patent/RU2264521C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631948C1 (en) * | 2016-07-20 | 2017-09-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Drilling bit of cutting and rotating type |
CN109306851A (en) * | 2017-07-28 | 2019-02-05 | 西南石油大学 | A kind of rotary cutting module and the diamond bit with this module |
CN109306851B (en) * | 2017-07-28 | 2024-03-15 | 西南石油大学 | Rotary cutting module and diamond drill bit with same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5626201A (en) | Disc cutter and method of replacing disc cutters | |
US5904211A (en) | Disc cutter and excavation equipment | |
EP2035646B1 (en) | Multi-sectional percussive drill bit assembly | |
PL167198B1 (en) | Drilling bit | |
US6131676A (en) | Small disc cutter, and drill bits, cutterheads, and tunnel boring machines employing such rolling disc cutters | |
CN100507201C (en) | Drill bit, system, and method for drilling a borehole in an earth formation | |
CN102392603B (en) | Compound bit formed by rotary cutting bit and PDC (polycrystalline diamond compact) blades | |
WO1998003765A9 (en) | Improved disc cutter and excavation equipment | |
US5027913A (en) | Insert attack angle for roller cone rock bits | |
RU2394145C1 (en) | Drilling cone bit with central flush | |
CN208106331U (en) | Combined type diamond bit with slew buffer structure | |
EA020078B1 (en) | Rolling drilling bit | |
RU2264521C1 (en) | Rotary cutting drill bit | |
CN102400646B (en) | Composite bit formed by rotary cut bit and roller bit | |
RU2694872C1 (en) | Drilling bit | |
US20140182937A1 (en) | Roller cone drill bit | |
CN111720060A (en) | Impact cutting composite two-stage drill bit | |
RU2332556C1 (en) | Crown drilling bit | |
SU1086112A1 (en) | Drill crown | |
RU2257457C1 (en) | Drilling roller bit (variants) | |
RU2332555C1 (en) | Crown drilling bit | |
CN214366076U (en) | Hob and cutting device using same | |
RU2228423C2 (en) | Boring cutter | |
SU1670083A1 (en) | Single-disk drilling bit | |
RU2509197C1 (en) | Rock-drilling bit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070727 |