RU2272120C1

RU2272120C1 - Cone bit

Info

Publication number: RU2272120C1
Application number: RU2004131573/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Родион Михайлович Богомолов (RU); Родион Михайлович Богомолов; Владимир Леонтьевич Гой (RU); Владимир Леонтьевич Гой
Original assignee: Николай Митрофанович Панин; Родион Михайлович Богомолов; Владимир Леонтьевич Гой
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-03-20

Abstract

FIELD: drilling equipment, particularly cone bits.

SUBSTANCE: cone bit comprises body with flushing channel and cutters installed one into another and having axes angularly displaced from bit body axis in opposite directions. The drilling bit is provided with bush having toothed crown on lower end thereof. The bush is spring-loaded relative the body in axial direction. Lower bush end cooperates with upper end of outer cutter having mating toothed crown. Body cooperates with bush by spline connection. Flushing system of drilling bit has axial channels arranged in the body and inner cutter, as well as radial channels formed in inner cutter.

EFFECT: increased mechanical drilling speed.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым долотам шарошечного типа.The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to cone-type drill bits.

Известно буровое долото, включающее корпус и породоразрушающие органы, установленные соосно один внутри другого (см. патент США №2626780, кл. 175-101, опубликован в 1961 г.)A drill bit is known, including a body and rock cutting organs, mounted coaxially one inside the other (see US patent No. 2626780, CL 175-101, published in 1961)

Недостатком этого долота является низкая эффективность работы, связанная с разрушением центральной части забоя раздавливанием породы. Объясняется это малой окружной скоростью вращения внутреннего породоразрушающего органа.The disadvantage of this bit is the low efficiency associated with the destruction of the central part of the face by crushing the rock. This is explained by the low peripheral speed of rotation of the internal rock-breaking organ.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, содержащее корпус с промывочным каналом и породоразрушающие органы, размещенные один внутри другого и установленные с противоположными угловыми смещениями их осей относительно оси корпуса долота (см. авторское свидетельство СССР №512282, кл. Е 21 В 10/08, 1976 г).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill bit containing a body with a flushing channel and rock cutting bodies placed one inside the other and installed with opposite angular displacements of their axes relative to the axis of the bit body (see USSR author's certificate No. 512122, cl. E 21 B 10/08, 1976 g).

К недостаткам данного долота следует отнести сравнительно высокую энергоемкость процесса разрушения породы, особенно при разрушении периферийной части забоя. Это связано с разрушением породы наружным породоразрушающим органом методом скалывания. Такой способ разрушения породы не обеспечивает высокой скорости бурения и большой проходки на долото.The disadvantages of this bit include the relatively high energy intensity of the process of rock destruction, especially when the peripheral part of the face is destroyed. This is due to the destruction of the rock by an external rock-breaking organ by the shearing method. This method of rock destruction does not provide a high drilling speed and a large penetration on the bit.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является снижение энергоемкости разрушения породы и как следствие этого - повышение механической скорости бурения и проходки на долото.In connection with the stated technical objective of the invention is to reduce the energy consumption of rock destruction and as a result of this is to increase the mechanical speed of drilling and sinking on the bit.

Поставленная техническая задача решается тем, что буровое долото, содержащее корпус с промывочным каналом и породоразрушающие органы, размещенные один внутри другого и установленные с противоположными угловыми смещениями их осей относительно оси корпуса долота, согласно изобретению, оно снабжено размещенной на наружной поверхности корпуса и подпружиненной относительно него в осевом направлении втулкой со шлицами на внутренней поверхности и зубчатым венцом на нижнем торце, причем верхний торец наружного породоразрушающего органа выполнен с зубчатым венцом, а корпус - со шлицами на наружной поверхности, при этом зубчатый венец и шлицы подпружиненной втулки установлены с возможностью взаимодействия соответственно с зубчатым венцом наружного породоразрушающего органа и шлицами корпуса.The technical task is solved in that the drill bit containing a housing with a flushing channel and rock cutting bodies, placed one inside the other and installed with opposite angular displacements of their axes relative to the axis of the body of the bit, according to the invention, it is equipped with a housing located on the outer surface and spring-loaded relative to it in the axial direction by a sleeve with slots on the inner surface and a gear rim on the lower end, and the upper end of the outer rock-breaking organ is complete with a gear ring, and the housing with slots on the outer surface, while the ring gear and the slots of the spring-loaded sleeve are installed with the possibility of interaction with the ring gear of the external rock cutting body and the splines of the housing, respectively.

Решению поставленной технической задачи способствует и то, что:The solution of the technical problem is facilitated by the fact that:

- оно снабжено съемным кольцевым упором, расположенным между внутренней поверхностью втулки и наружной поверхностью корпуса, при этом упор жестко соединен с корпусом посредством резьбы, а относительно втулки установлен с возможностью осевого перемещения;- it is equipped with a removable annular stop located between the inner surface of the sleeve and the outer surface of the housing, while the emphasis is rigidly connected to the housing by means of a thread, and relative to the sleeve mounted with axial movement;

- внутренний породоразрушающий орган выполнен с осевым и сообщающимися с ним радиальными каналами, при этом промывочный канал корпуса соединен с продольным каналом внутреннего породоразрушающего органа посредством ступенчатой втулки, закрепленной в полости корпуса долота, причем по меньшей мере один радиальный канал внутреннего породоразрушающего органа направлен параллельно нижнему торцу наружного породоразрушающего органа.- the internal rock cutting body is made with axial and communicating radial channels, while the flushing channel of the body is connected to the longitudinal channel of the internal rock cutting body by means of a stepped sleeve fixed in the cavity of the body of the bit, and at least one radial channel of the internal rock cutting body is directed parallel to the lower end external rock-breaking organ.

На фиг.1 представлен общий вид долота в продольном разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 1 presents a General view of the bit in longitudinal section; figure 2 is a section aa in figure 1.

Буровое долото содержит корпус 1 с промывочным каналом 2 и породоразрушающие органы, выполненные в виде наружной и внутренней шарошек 3 и 4, смонтированных на корпусе 1 посредством подшипников 5 и 6. Шарошки 3 и 4 установлены одна внутри другой с угловым смещением относительно продольной оси корпуса 1, причем смещены они в противоположные стороны. Благодаря такому расположению шарошек 3 и 4 в процессе работы долота они опираются на участки забоя, расположенные противоположно относительно оси долота, обеспечивая его центровку. Кроме того, это позволяет уменьшить контактную площадь шарошек 3 и 4 с забоем и тем самым повысить удельные нагрузки на породоразрушающие элементы 7 и как следствие этого - увеличить скорость бурения. Этому способствует и снабжение долота подпружиненной втулкой 8 с зубчатым венцом 9 на нижнем торце, взаимодействующим с ответным зубчатым венцом 10, выполненным на верхнем торце наружной шарошки 3. Зубчатые венцы 9 и 10 постоянно поджаты один к другому тарельчатой пружиной 11, размещенной между выступом 12 втулки 8 и съемным кольцевым упором 13, соединенным с корпусом посредством резьбы. Съемный упор 13 выполнен в виде диска, размещенного в полости втулки 8. Таким образом корпус 1, втулка 8 и упор 13 образуют камеру 14 для пружины 11. Для предохранения полости камеры 14 от попадания шлама используется уплотнение 15. Подпружиненная втулка 8 взаимодействует с корпусом 1 посредством шлицевого соединения 16 (см. фиг.2). Промывочная система долота представлена сообщающимися между собой каналами 17, 18 и 19. В канале 17 корпуса 1 установлена ступенчатая втулка 20, соединяющая канал 17 с осевым каналом 18 хвостовика внутренней шарошки 4, который сообщен с радиальными каналами 19, из которых по меньшей мере один канал направлен параллельно нижнему торцу наружной шарошки 3. Долото перед спуском в скважину посредством резьбы 21 соединяется с бурильной колонной 22.The drill bit contains a housing 1 with a flushing channel 2 and rock cutting bodies made in the form of outer and inner cones 3 and 4 mounted on the housing 1 by means of bearings 5 and 6. The cones 3 and 4 are installed one inside the other with an angular offset relative to the longitudinal axis of the housing 1 , and they are shifted in opposite directions. Due to this arrangement of cones 3 and 4 during the operation of the bit, they rely on sections of the face located opposite to the axis of the bit, ensuring its alignment. In addition, this allows to reduce the contact area of roller cutters 3 and 4 with the face and thereby increase the specific load on the rock cutting elements 7 and, as a result, increase the drilling speed. This is also facilitated by the supply of the bit with a spring-loaded sleeve 8 with a ring gear 9 at the lower end, interacting with a reciprocal ring gear 10, made at the upper end of the outer roller 3. The ring gears 9 and 10 are constantly pressed against each other by a disk spring 11 located between the protrusion 12 of the sleeve 8 and a removable annular stop 13 connected to the housing by means of a thread. The removable stop 13 is made in the form of a disk placed in the cavity of the sleeve 8. Thus, the housing 1, the sleeve 8 and the stop 13 form a chamber 14 for the spring 11. To protect the cavity of the chamber 14 from ingress of sludge, a seal 15 is used. The spring-loaded sleeve 8 interacts with the housing 1 by means of a spline connection 16 (see figure 2). The flushing system of the bit is represented by communicating channels 17, 18 and 19. A channel sleeve 20 is installed in the channel 17 of the housing 1, connecting the channel 17 with the axial channel 18 of the shank of the inner roller 4, which is in communication with the radial channels 19, of which at least one channel directed parallel to the lower end of the outer cone 3. The bit before lowering into the well by means of a thread 21 is connected to the drill string 22.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 7 внедряются в породу и разрушают ее. При этом центральная часть забоя разрушается внутренней шарошкой 4, а периферийная часть - наружной шарошкой 3. При вращении долота зубчатые венцы 9 и 10, перекатываясь один относительно другого, создают дополнительную ударную нагрузку, действие которой увеличивается благодаря использованию пружины 11, которая при подъеме втулки 7 сжимается, аккумулируя энергию, а при опускании втулки 7 разряжается и наносит удар по верхнему торцу наружной шарошки 3. Усилие пружины 11 регулируется осевым перемещением съемного кольцевого упора 13.The principle of operation of the bit is as follows. Under the action of axial load and torque, rock-cutting elements 7 are introduced into the rock and destroy it. In this case, the central part of the face is destroyed by the inner cone 4, and the peripheral part by the outer cone 3. When the bit is rotated, the gears 9 and 10, rolling one relative to the other, create an additional shock load, the effect of which increases due to the use of the spring 11, which when the sleeve 7 is lifted is compressed, accumulating energy, and when lowering the sleeve 7 is discharged and strikes the upper end of the outer cone 3. The force of the spring 11 is controlled by axial movement of the removable ring stop 13.

Применение предложенного долота, благодаря использованию зубчатого ударного механизма, позволяет уменьшить энергоемкость процесса разрушения породы и тем самым увеличить скорость бурения и проходку на долото.The use of the proposed bit, due to the use of a gear impact mechanism, allows to reduce the energy consumption of the process of rock destruction and thereby increase the drilling speed and penetration to the bit.

Claims

1. A drill bit containing a body with a flushing channel and rock cutting bodies placed one inside the other and installed with opposite angular displacements of their axes relative to the axis of the body of the bit, characterized in that it is provided with a sleeve located on the outer surface of the body and axially spring loaded relative to it with slots on the inner surface and a ring gear on the lower end, and the upper end of the outer rock cutting body is made with a ring gear, and the body with slots on aruzhnoy surface, the ring gear and the spring loaded splined sleeve mounted for engagement respectively with outer toothing cutter body and splined housing.

2. The drill bit according to claim 1, characterized in that it is equipped with a removable annular stop located between the inner surface of the sleeve and the outer surface of the housing, while the stop is rigidly connected to the housing by means of a thread, and relative to the sleeve is mounted with axial movement.

3. The drill bit according to claim 1, characterized in that the internal rock cutting body is made with axial and radial channels communicating with it, while the flushing channel of the body is connected to the longitudinal channel of the internal rock cutting body by means of a stepped sleeve fixed in the cavity of the bit body.

4. The drill bit according to claim 1 or 2, characterized in that at least one radial channel of the internal rock cutting body is directed parallel to the lower end of the external rock cutting body.