RU2272119C1

RU2272119C1 - Drilling bit

Info

Publication number: RU2272119C1
Application number: RU2004122574/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Валерий Александрович Кирсанов (RU); Валерий Александрович Кирсанов; Евгений Семенович Булгаков (RU); Евгений Семенович Булгаков
Original assignee: Николай Митрофанович Панин; Валерий Александрович Кирсанов; Евгений Семенович Булгаков
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2006-03-20
Also published as: RU2004122574A

Abstract

FIELD: drilling tools, particularly drilling bits adapted to drill fissured and alternating rock.

SUBSTANCE: drilling bit comprises body with cuts made in lower parts thereof. The cuts are inclined and extend in direction opposite to body rotation direction. The cuts divide the bit into several sections reinforced with cutters. Drilling bit also has guide bush arranged in body interior. The cutters have asymmetric wedge-like working heads with cutting edges directed along crown radius and offset from longitudinal cutter axis in crown rotation direction. Front cutter edge is aligned with front wall of the section.

EFFECT: reduced impact loads applied to cutters and cutter chip-page and, as a result, increased penetration speed.

3 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам, предназначенным для разрушения трещиноватых и перемежающихся по твердости пород.The invention relates to a rock cutting tool, namely to drill bits intended for fracturing fractured and alternating hardness rocks.

Известна буровая коронка, включающая корпус с прорезями в нижней части, разделяющими ее на отдельные армированные породоразрушающими резцами секторы, причем прорези выполнены наклонно в сторону, противоположную направлению вращения корпуса (см. авт. св. СССР №548701, кл. Е 21 В 10/02, 1974 г.).Known drill bit, comprising a housing with slots in the lower part, dividing it into separate sectors reinforced by rock cutting tools, and the slots are made obliquely in the direction opposite to the direction of rotation of the body (see ed. St. USSR No. 5448701, class E 21 B 10 / 02, 1974).

К недостаткам данной коронки следует отнести недостаточную эффективность очистки забоя от шлама из-за ухода части жидкости через прорези, не доходя до забоя скважины.The disadvantages of this crown include the insufficient efficiency of cleaning the bottom of the sludge due to the departure of part of the liquid through the slots, not reaching the bottom of the well.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса, и разделяющими ее на рабочие секторы, армированные резцами, и направляющую втулку, размещенную в полости корпуса (см. авт. св. СССР №622961, кл. Е 21 В 10/02, 1976 г.).Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill bit containing a body with slots in the lower part, tilted to the side opposite to the direction of rotation of the body, and dividing it into working sectors reinforced with cutters, and a guide sleeve placed in the body cavity ( see ed. St. USSR No. 622961, class E 21 B 10/02, 1976).

Недостатком этой коронки является ограниченная область ее применения, т.к. она может эффективно работать только при разбуривании слабо трещиноватых пород. В случае же наличия крупных трещин, а также при резком изменении твердости пород, например при бурении по моренным отложениям, велика вероятность скола резцов при их попадании в трещины или в зону перехода пород от одной твердости к другой.The disadvantage of this crown is the limited scope of its application, because it can work effectively only when drilling weakly fractured rocks. In the case of the presence of large cracks, as well as with a sharp change in the hardness of the rocks, for example, when drilling on moraine deposits, the chances of chipping of the cutters when they fall into cracks or into the zone of transition of rocks from one hardness to another are high.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является расширение эффективной области использования буровой коронки.In connection with the stated technical objective of the invention is the expansion of the effective field of use of the drill bit.

Поставленная задача решается тем, что в буровой коронке, содержащей корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса, и разделяющими ее на армированные резцами секторы, и направляющую втулку, размещенную в полости корпуса, согласно изобретению резцы выполнены с клиновидной асимметричной рабочей головкой, режущая кромка которой ориентирована вдоль радиуса коронки и смещена относительно продольной оси резца в сторону вращения коронки, при этом передняя грань резца совмещена с передней стенкой сектора.The problem is solved in that in a drill bit containing a housing with slots in the lower part, inclined to the side opposite to the direction of rotation of the housing, and dividing it into sectors reinforced with cutters, and a guide sleeve placed in the cavity of the housing, according to the invention, the cutters are made with a wedge-shaped asymmetric working head, the cutting edge of which is oriented along the radius of the crown and offset relative to the longitudinal axis of the cutter in the direction of rotation of the crown, while the front edge of the cutter is aligned with the front her wall sector.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид коронки в разрезе, фиг.2 - часть сектора с резцами в увеличенном виде и фиг.3 - вид А на фиг.2.The invention is illustrated by drawings, in which figure 1 depicts a General view of the crown in section, figure 2 is part of a sector with cutters in an enlarged view, and figure 3 is a view a in figure 2.

Буровая коронка включает корпус 1 с резцами 2, закрепленными на отдельных секторах 3, разделенных наклонными прорезями 4, и направляющую втулку 5, соединенную с корпусом 1 посредством резьбы 6. Прорези 4 выполнены наклонными в сторону, противоположную направлению вращения коронки, а резцы 2 - с клиновидной асимметричной рабочей головкой 7, режущая кромка 8 которых ориентирована вдоль радиуса коронки и смещена относительно продольной оси 9 резца 2 в сторону вращения коронки. При этом угол клина рабочей головки 7 выбирается в зависимости от свойств разбуриваемых пород. Оптимальным вариантом размещения резцов 2 является совмещение их передней грани 10 с передней стенкой 11 сектора 3, когда передняя грань 10 резцов является продолжением передней стенки 11 сектора 3.The drill bit includes a housing 1 with cutters 2, mounted on separate sectors 3, separated by inclined slots 4, and a guide sleeve 5 connected to the housing 1 by means of thread 6. The cuts 4 are made inclined in the direction opposite to the direction of rotation of the crown, and cutters 2 with wedge-shaped asymmetric working head 7, the cutting edge 8 of which is oriented along the radius of the crown and offset relative to the longitudinal axis 9 of the cutter 2 in the direction of rotation of the crown. The angle of the wedge of the working head 7 is selected depending on the properties of the drilled rocks. The best option for placing the cutters 2 is to combine their front edge 10 with the front wall 11 of sector 3, when the front edge 10 of the cutters is a continuation of the front wall 11 of sector 3.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента резцы 2 внедряются в породу и разрушают ее. При бурении по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам велика вероятность попадания резцов 2 в трещины или выемки на забое. В этом случае резцы 2 предохраняются от сколов благодаря наличию прорезей 4, обеспечивающих возможность вертикального перемещения секторов 3 за счет вертикальной составляющей реакции забоя, возникающей благодаря наклонному расположению прорезей 4. Этот эффект значительно повышается благодаря выполнению резцов 2 с асимметричной рабочей головкой 7 и совмещению их передней грани 10 с набегающей стенкой сектора 3, т.к. только в этом случае исключается повторный удар резцов 2 по забою, неминуемо возникающий при расположении резцов 2 со смещением от передней стенки 11 сектора 3. К тому же такая схема расположения резцов 2 увеличивает длину сектора 3 на величину выступающей части рабочей головки 7 резца 2 и тем самым снижает жесткость секторов 3, а следовательно, снижает и ударные нагрузки на резцы в случае попадания их в трещины. При этом в зависимости от степени трещиноватости разбуриваемых пород величину вертикального перемещения секторов 3 выбирают путем изменения угла наклона прорезей 4 и их ширины.The principle of operation of the crown is as follows. Under the action of axial load and torque, the cutters 2 are introduced into the rock and destroy it. When drilling through fractured and alternating hardness rocks, it is likely that cutters 2 will fall into cracks or excavations in the face. In this case, the cutters 2 are protected from chips due to the presence of slots 4, providing the possibility of vertical movement of the sectors 3 due to the vertical component of the reaction of the bottom due to the inclined arrangement of the slots 4. This effect is significantly increased due to the implementation of the cutters 2 with an asymmetric working head 7 and combining their front face 10 with the running wall of sector 3, because only in this case the repeated impact of incisors 2 on the face is excluded, which inevitably arises when the incisors 2 are displaced from the front wall 11 of sector 3. In addition, this arrangement of incisors 2 increases the length of sector 3 by the size of the protruding part of the working head 7 of incisor 2 and thereby reduces the stiffness of sectors 3, and therefore, reduces the impact loads on the cutters in case they fall into cracks. Moreover, depending on the degree of fracturing of the drilled rocks, the vertical displacement of sectors 3 is selected by changing the angle of inclination of the slots 4 and their width.

Применение коронки с резцами с предложенной рабочей головкой и схемой их размещения на секторах обеспечивает их защиту от скола в случаях попадания в крупные трещины или в зону перехода пород от одной твердости к другой, и тем самым повышает эффективность работы буровой коронки, а именно - проходку и механическую скорость бурения.The use of a crown with cutters with the proposed working head and the scheme of their placement on the sectors ensures their protection against chipping in cases of falling into large cracks or in the zone of transition of rocks from one hardness to another, and thereby increases the efficiency of the drill bit, namely, penetration and mechanical drilling speed.

Claims

A drill bit containing a body with slots in the lower part, inclined to the side opposite to the direction of rotation of the body and dividing it into sectors reinforced with cutters, and a guide sleeve located in the cavity of the body, characterized in that the cutters are made with a wedge-shaped asymmetric working head, cutting edge which is oriented along the radius of the crown and offset relative to the longitudinal axis of the cutter in the direction of rotation of the crown, while the front edge of the cutter is aligned with the front wall of the sector.