RU2287657C1 - Diamond crown bit - Google Patents

Diamond crown bit Download PDF

Info

Publication number
RU2287657C1
RU2287657C1 RU2005123898/03A RU2005123898A RU2287657C1 RU 2287657 C1 RU2287657 C1 RU 2287657C1 RU 2005123898/03 A RU2005123898/03 A RU 2005123898/03A RU 2005123898 A RU2005123898 A RU 2005123898A RU 2287657 C1 RU2287657 C1 RU 2287657C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
height
crown
matrix
hollow inserts
working
Prior art date
Application number
RU2005123898/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Иванович Суслов (RU)
Евгений Иванович Суслов
Николай Митрофанович Панин (RU)
Николай Митрофанович Панин
Анатолий Михайлович Чувилин (RU)
Анатолий Михайлович Чувилин
Original Assignee
Евгений Иванович Суслов
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 Евгений Иванович Суслов filed Critical Евгений Иванович Суслов
Priority to RU2005123898/03A priority Critical patent/RU2287657C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2287657C1 publication Critical patent/RU2287657C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: rock-destroying instruments for drilling wells with extraction of core sample, namely, crown bits with diamond armaments.
SUBSTANCE: crown includes body and matrix, divided by washing grooves on working sectors of variable length reinforced with cutting elements. Crown is provided with hollow inserts positioned in washing grooves, open on the side of well bottom and made in cross-section in form of circular segments with height, alternating along length. Hollow inserts on portions adjacent to matrix have convex shape, congruent to concave sides of working sectors.
EFFECT: increased drilling speeds due to increased reliability of holding of working sectors, improved cooling of cutting elements and increased saturation of working part of sector with cutting elements.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым коронкам с алмазным вооружением для бурения скважин с отбором керна.The invention relates to the field of rock cutting tools, namely to drill bits with diamond weapons for drilling wells with coring.

Известна алмазная буровая коронка, включающая корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные секторы, армированные алмазами (см. авт.св. СССР №308181, кл. Е 21 В 10/48, 1970 г.).A well-known diamond drill bit, comprising a housing and a matrix divided by flushing grooves into separate sectors reinforced with diamonds (see ed. St. USSR No. 308181, class E 21 B 10/48, 1970).

Недостатком этой коронки является малая механическая скорость бурения, обусловленная большой площадью поверхности алмазосодержащей матрицы, что приводит к значительному увеличению объема разрушенной породы. Другим недостатком данной коронки является необходимость создания высоких осевых нагрузок на коронку, что ведет к ускоренному износу бурильной колонны и увеличению числа ее обрывов.The disadvantage of this crown is the low mechanical drilling speed due to the large surface area of the diamond-containing matrix, which leads to a significant increase in the volume of the destroyed rock. Another disadvantage of this crown is the need to create high axial loads on the crown, which leads to accelerated wear of the drill string and an increase in the number of breaks.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является алмазная буровая коронка, включающая корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на армированные режущими элементами рабочие секторы с переменной длиной (см. авт.св. СССР №1135892, кл. Е 21 В 10/48, 1978 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a diamond drill bit, comprising a housing and a matrix, divided by flushing grooves into variable length working sectors reinforced with cutting elements (see ed. St. USSR No. 1135892, class E 21 B 10 / 48, 1978).

Данная коронка только частично устраняет недостатки аналога. Это объясняется значительным уменьшением кернообразующих частей рабочих секторов, некачественной очисткой забоя от шлама и недостаточным охлаждением матрицы промывочной жидкостью. В связи с изложенным технической задачей изобретения является повышение эффективности работы коронки путем увеличения проходки и механической скорости бурения за счет лучшего охлаждения матрицы, более качественной очистки забоя от шлама и оптимизации схемы армировки рабочих секторов.This crown only partially eliminates the disadvantages of the analogue. This is due to a significant decrease in core-forming parts of the working sectors, poor-quality cleaning of the bottom from sludge and insufficient cooling of the matrix with washing liquid. In connection with the stated technical objective of the invention is to increase the efficiency of the crown by increasing the penetration and mechanical drilling speed due to better cooling of the matrix, better cleaning of the bottom from sludge and optimizing the reinforcement scheme of the working sectors.

Поставленная техническая задача решается тем, что в алмазной буровой коронке, включающей корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на армированные режущими элементами рабочие секторы с переменной длиной, согласно изобретению коронка снабжена размещенными в промывочных пазах пустотелыми вставками, открытыми со стороны забоя скважины и выполненными в поперечном сечении в форме кольцевых сегментов с переменной высотой по длине, при этом пустотелые вставки на участках, примыкающих к матрице, имеют выпуклую форму, конгруэнтную вогнутым граням рабочих секторов.The stated technical problem is solved in that in a diamond drill bit including a housing and a matrix divided by flushing grooves into variable length working sectors reinforced with cutting elements, according to the invention, the crown is equipped with hollow inserts located in the flushing grooves, open from the bottom of the well and made transversely section in the form of ring segments with a variable height along the length, while the hollow inserts in the areas adjacent to the matrix have a convex shape congruent in length faces working-mentioned sectors.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:The solution of the problem also contributes to the fact that:

- пустотелые вставки на торцевых участках имеют высоту, не менее высоты рабочих секторов;- hollow inserts at the end sections have a height not less than the height of the working sectors;

- высота - h промывочных пазов связана с высотой - Н пустотелых вставок на их торцевых участках соотношением: h=(0,25-0,35)H.- height - h of the flushing grooves is related to the height - N of hollow inserts at their end sections by the ratio: h = (0.25-0.35) H.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид коронки в продольном разрезе А-А на фиг.2; фиг.2 - вид коронки со стороны рабочего торца.The invention is illustrated by drawings, in which figure 1 depicts a General view of the crown in longitudinal section aa in figure 2; figure 2 is a view of the crown from the side of the working end.

Предложенная буровая коронка содержит цилиндрический корпус 1 с присоединительной резьбой 2 и матрицу 3, разделенную промывочными пазами 4 на рабочие секторы 5, армированные режущими элементами, преимущественно естественными или искусственными алмазами 6. В промывочных пазах 4 размещены и жестко соединены с корпусом 1 пустотелые вставки 7, открытые со стороны забоя скважины и выполненные в поперечном сечении в форме кольцевых сегментов с выпуклыми торцевыми участками 8, примыкающими к матрице, и с переменной высотой по длине, при этом торцевые участки 9 рабочих секторов 5 имеют вогнутую форму, конгруэнтную торцевым участкам 8 пустотелых вставок 7. Пустотелые вставки 7 на торцевых участках, примыкающих к матрице 3, имеют высоту h, не менее высоты рабочих секторов 5, при этом высота h промывочных пазов 4 связана с высотой Н пустотелых вставок 7 у торцевых участков 8 соотношением: h=(0,25-0,35)H.The proposed drill bit comprises a cylindrical body 1 with a connecting thread 2 and a matrix 3, divided by flushing grooves 4 into working sectors 5, reinforced with cutting elements, mainly natural or artificial diamonds 6. Hollow inserts 7 are placed and rigidly connected to the body 1 in the flushing grooves 4, open from the bottom of the well and made in cross section in the form of annular segments with convex end sections 8 adjacent to the matrix, and with a variable height along the length, with this end Sites 9 of the working sectors 5 are concave, congruent with the end sections 8 of the hollow inserts 7. The hollow inserts 7 at the end sections adjacent to the matrix 3 have a height h not less than the height of the working sectors 5, while the height h of the washing grooves 4 is associated with height H of the hollow inserts 7 at the end sections 8 by the ratio: h = (0.25-0.35) H.

Выполнение рабочих секторов 5 с вогнутыми торцевыми участками 8 обеспечивает равноворуженность коронки по всей ширине матрицы 3 за счет увеличения длины как скважино-, так и кернообразующих участков рабочих секторов 5. В импрегнированных коронках это достигается за счет увеличения объема алмазосодержащей матрицы, а в однослойных коронках - за счет большего насыщения алмазами 6, в первую очередь, вогнутой передней грани 9 рабочих секторов 5.The implementation of the working sectors 5 with concave end sections 8 provides equidistance of the crown over the entire width of the matrix 3 by increasing the length of both the borehole and core-forming sections of the working sectors 5. In impregnated crowns, this is achieved by increasing the volume of the diamond-containing matrix, and in single-layer crowns - due to greater saturation with diamonds 6, primarily the concave front face 9 of the working sectors 5.

Использование в качестве промывочных пазов 4 пустотелых вставок 7 с выпуклыми торцевыми участками 8 обеспечивает надежную фиксацию надежную фиксацию как самих пустотелых вставок 7, так и рабочих секторов 5, испытывающих значительные изгибающие усилия. Предложенная форма выполнения пустотелых вставок 7 и рабочих секторов 5 обеспечивает их взаимную блокировку. Кроме того, открытая полость вставок 7 со стороны торца коронки обеспечивает постоянное охлаждение рабочих секторов 5 по всей их высоте, причем в первую очередь их набегающей грани, которая подвержена наибольшему нагреву. При этом эффект охлаждения усиливается благодаря созданию турбулентного движения под торцом коронки, а также благодаря выполнению промывочных пазов 4 высотой - h, связанной с высотой - Н пустотелых вставок 7 на торцевых участках 8, соотношением: h=(0,25-0,35)H. Максимальная высота пустотелых вставок 7, как правило, соответствует высоте рабочих секторов 5. Как показали стендовые испытания, при выполнении промывочных пазов 4 с меньшей высотой ухудшаются условия промывки и выноса шлама из под торца коронки, а при превышении этой высоты снижается прочность крепления пустотелых вставок 7 и нарушается система промывки. Толщина стенок пустотелых вставок 7 и материал выбираются из условия обеспечения их прочности и опережающего износа по сравнению с рабочими секторами и сохранения оптимального проходного сечения для промывочной жидкости.The use of 4 hollow inserts 7 with convex end sections 8 as washing grooves provides reliable fixation and reliable fixation of both hollow inserts 7 and working sectors 5 undergoing significant bending forces. The proposed form of execution of the hollow inserts 7 and the working sectors 5 ensures their mutual blocking. In addition, the open cavity of the inserts 7 from the side of the end face of the crown provides constant cooling of the working sectors 5 over their entire height, and first of all their oncoming face, which is subject to the greatest heat. In this case, the cooling effect is enhanced by creating a turbulent movement under the crown end, as well as by performing flushing grooves 4 with a height - h, associated with a height - H of hollow inserts 7 at the end sections 8, by the ratio: h = (0.25-0.35) H. The maximum height of the hollow inserts 7, as a rule, corresponds to the height of the working sectors 5. As bench tests have shown, when washing grooves 4 with a lower height are performed, the conditions for washing and removal of sludge from under the crown end face are worsened, and when this height is exceeded, the fastening strength of the hollow inserts 7 is reduced and the flushing system is disrupted. The wall thickness of the hollow inserts 7 and the material are selected from the condition of ensuring their strength and anticipating wear in comparison with the working sectors and maintaining the optimum flow area for flushing fluid.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента режущие элементы 6 внедряются в породу и производят ее разрушение. Промывочная жидкость подхватывает разрушенную породу и выносит ее на поверхность. При этом часть промывочной жидкости заполняет полость пустотелых вставок 7 и охлаждает набегающую грань рабочих секторов 5, где происходит наибольший нагрев матрицы 3. Кроме того, благодаря постоянному наличию промывочной жидкости в полости вставок 7 значительно снижается вероятность прижога коронки.The principle of operation of the crown is as follows. Under the action of axial load and torque, the cutting elements 6 are embedded in the rock and produce its destruction. Wash fluid picks up the destroyed rock and brings it to the surface. At the same time, part of the washing liquid fills the cavity of the hollow inserts 7 and cools the incident face of the working sectors 5, where the matrix 3 is most heated. In addition, due to the constant presence of washing liquid in the cavity of the inserts 7, the probability of burning the crown is significantly reduced.

Таким образом, предложенное конструктивное выполнение коронки позволяет повысить технико-экономические показатели работы коронок, а именно проходку и скорость бурения за счет повышения надежности крепления рабочих секторов и самих пустотелых вставок, улучшения охлаждения режущих элементов и более высокой насыщенности рабочей части сектора режущими элементами.Thus, the proposed constructive implementation of the crown allows to increase the technical and economic performance of the crowns, namely the penetration and drilling speed by increasing the reliability of fastening of the working sectors and the hollow inserts themselves, improving cooling of the cutting elements and higher saturation of the working part of the sector with cutting elements.

Claims (3)

1. Алмазная буровая коронка, включающая корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на армированные режущими элементами рабочие секторы с переменной длиной, отличающаяся тем, что коронка снабжена размещенными в промывочных пазах пустотелыми вставками, открытыми со стороны забоя скважины и выполненными в поперечном сечении в форме кольцевых сегментов с переменной высотой по длине, при этом пустотелые вставки на участках, примыкающих к матрице, имеют выпуклую форму, конгруэнтную вогнутым граням рабочих секторов.1. Diamond drill bit, comprising a housing and a matrix, divided by flushing grooves into variable length working sectors reinforced with cutting elements, characterized in that the crown is equipped with hollow inserts located in the flushing grooves, open from the bottom of the well and made in the cross section in the form of annular segments with a variable height in length, while the hollow inserts in the areas adjacent to the matrix have a convex shape congruent with the concave faces of the working sectors. 2. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что пустотелые вставки на торцевых участках имеют высоту, не менее высоты рабочих секторов.2. The drill bit according to claim 1, characterized in that the hollow inserts at the end sections have a height not less than the height of the working sectors. 3. Буровая коронка по п.1, отличающаяся тем, что высота h промывочных пазов связана с высотой Н пустотелых вставок на их торцевых участках соотношением:3. The drill bit according to claim 1, characterized in that the height h of the flushing grooves is related to the height H of the hollow inserts at their end sections by the ratio: h=(0,25-0,35)H.h = (0.25-0.35) H.
RU2005123898/03A 2005-07-28 2005-07-28 Diamond crown bit RU2287657C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005123898/03A RU2287657C1 (en) 2005-07-28 2005-07-28 Diamond crown bit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005123898/03A RU2287657C1 (en) 2005-07-28 2005-07-28 Diamond crown bit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2287657C1 true RU2287657C1 (en) 2006-11-20

Family

ID=37502352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005123898/03A RU2287657C1 (en) 2005-07-28 2005-07-28 Diamond crown bit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2287657C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2496964C1 (en) * 2012-07-18 2013-10-27 Николай Митрофанович Панин Drilling diamond bit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2496964C1 (en) * 2012-07-18 2013-10-27 Николай Митрофанович Панин Drilling diamond bit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2287657C1 (en) Diamond crown bit
RU2473773C1 (en) Diamond crown bit
RU2496964C1 (en) Drilling diamond bit
RU2430233C1 (en) Diamond drilling bit
RU2287658C1 (en) Crown bit
RU2359100C1 (en) Bore bit (versions)
RU2440480C1 (en) Diamond drilling bit
RU2367764C1 (en) Drill bit
RU2470135C1 (en) Drilling bit
RU2471957C1 (en) Diamond crown bit
RU2332556C1 (en) Crown drilling bit
RU2270317C1 (en) Annular crown bit
RU2373370C2 (en) Diamond drill bit
SU1790659A3 (en) Drill bit
RU2489563C1 (en) Crown bit
RU49085U1 (en) DIAMOND DRILL BIT
RU212334U1 (en) Drill bit cone
SU719192A1 (en) Diamond drilling crown
RU2268348C1 (en) Drilling bit
RU2492308C1 (en) Drill bit (versions)
RU2355863C2 (en) Bore cone bit
RU2418937C1 (en) Shot drill bit
RU2473774C1 (en) Diamond crown bit
SU623951A1 (en) Diamond drilling bit
RU2481459C1 (en) Rock-destroying tool (versions)