RU2298077C1 - Crown bit - Google Patents

Crown bit Download PDF

Info

Publication number
RU2298077C1
RU2298077C1 RU2005135012/03A RU2005135012A RU2298077C1 RU 2298077 C1 RU2298077 C1 RU 2298077C1 RU 2005135012/03 A RU2005135012/03 A RU 2005135012/03A RU 2005135012 A RU2005135012 A RU 2005135012A RU 2298077 C1 RU2298077 C1 RU 2298077C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inserts
forming
core
drilling
protective
Prior art date
Application number
RU2005135012/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Митрофанович Панин (RU)
Николай Митрофанович Панин
Владимир Федорович Сорокин (RU)
Владимир Федорович Сорокин
Николай Михайлович Цехмистренко (RU)
Николай Михайлович Цехмистренко
Владимир Николаевич Калиничев (RU)
Владимир Николаевич Калиничев
Евгений Семенович Булгаков (RU)
Евгений Семенович Булгаков
Original Assignee
Николай Митрофанович Панин
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 Николай Митрофанович Панин filed Critical Николай Митрофанович Панин
Priority to RU2005135012/03A priority Critical patent/RU2298077C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2298077C1 publication Critical patent/RU2298077C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: rock-cutting tools, particularly drilling bits with diamond cutting structure for well drilling along with core taking.
SUBSTANCE: drilling bit comprises body and matrix separated into sectors with flushing grooves. The sectors are provided with hole-forming, central and core-forming inserts made of superhard alloy and with protective members for hole-forming and core-forming insert protection. The protective members for hole-forming and core-forming inserts are made as bushes with conical apexes and eccentric channels, which are open in outer surface of protective bush. The inserts are arranged in bush interior and are made of wear-resistant material having hardness decreasing from center to periphery thereof.
EFFECT: increased advancing and mechanical drilling speed due to improved protection of inserts against vertical loads acted on drilling bit during bit lowering and due to prevention of tear-outs and ships during rock drilling.
4 cl, 5 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.

Известны буровые коронки, включающие корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные секторы, армированные вставками из синтетических алмазов (см. авт. св. СССР №1020565, кл. Е 21 В 10/48, 1983).Drill bits are known that include a housing and a matrix divided by flushing grooves into separate sectors reinforced with synthetic diamond inserts (see ed. St. USSR No. 1020565, class E 21 B 10/48, 1983).

Недостатком этой коронки является быстрый износ матрицы, что приводит к обнажению алмазных вставок и, как следствие этого, - к их сколу и выпадению на забой.The disadvantage of this crown is the rapid wear of the matrix, which leads to the exposure of diamond inserts and, as a consequence of this, to their cleavage and loss to the face.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является коронка буровая, включающая корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные секторы, оснащенные скважинообразующими, центральными и кернообразующими вставками из сверхтвердого материала и защитными элементами для скважино- и кернообразующих вставок (см. авт. св. СССР №625016, кл. Е 21 В 10/48, 1978).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill bit, comprising a housing and a matrix, divided by flushing grooves into separate sectors, equipped with bore-forming, central and core-forming inserts of superhard material and protective elements for bore-hole and core-forming inserts (see ed. St. USSR No. 625016, class E 21 10/48, 1978).

Данная коронка только частично устраняет недостатки аналога. Это объясняется наличием зазора между вставками и защитными элементами, т.к. даже в идеальном случае цилиндрические вставки и защитные элементы в виде стержней контактируют между собой по линии. Другим недостатком аналога и прототипа является вероятность скола вставок при спуске коронки в скважину.This crown only partially eliminates the disadvantages of the analogue. This is explained by the presence of a gap between the inserts and the protective elements, as even in the ideal case, cylindrical inserts and protective elements in the form of rods contact each other along a line. Another disadvantage of the analogue and prototype is the likelihood of chips inserts when lowering the crown into the well.

В связи с изложенным технической задачей изобретения является повышение эффективности работы коронки путем увеличения проходки и механической скорости бурения за счет лучшей защиты вставок от сколов и вырывов.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 protection of the inserts from chips and tears.

Поставленная техническая задача решается тем, что в коронке буровой, включающей корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные секторы, оснащенные скважинообразующими, центральными и кернообразующими вставками из сверхтвердого материала и защитными элементами для скважино- и кернообразующих вставок, согласно изобретению защитные элементы для скважино- и кернообразующих вставок выполнены в вид втулок с эксцентричным каналом, пересекающим наружную поверхность втулки с образованием продольного паза, ориентированного в сторону калибрующей поверхности матрицы, при этом вставки размещены в эксцентричных каналах втулок. Решению поставленной задачи способствует также и то, что:The stated technical problem is solved in that in the drill bit, comprising a housing and a matrix, divided by flushing grooves into separate sectors, equipped with bore-forming, central and core-forming inserts of superhard material and protective elements for borehole and core-forming inserts, according to the invention, protective elements for borehole and core-forming inserts are made in the form of bushings with an eccentric channel intersecting the outer surface of the bush with the formation of a longitudinal groove oriented calibrating matrix side surface, the insert has channels in eccentric bushings. The solution of the problem also contributes to the fact that:

- защитные втулки выполнены из износостойкого материала, твердость которого уменьшается от центра в сторону периферии;- protective sleeves are made of wear-resistant material, the hardness of which decreases from the center towards the periphery;

- защитные элементы установлены по высоте с опережением относительно вставок;- protective elements are installed in height ahead of the inserts;

- верхний торец защитных втулок выполнен в виде прямого усеченного конуса.- the upper end of the protective sleeve is made in the form of a straight truncated cone.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид коронки; фиг.2 - вид коронки со стороны рабочего торца и фиг.3-5 - вид защитного элемента соответственно во фронтальной плоскости, в плане и в аксонометрии.The invention is illustrated in the drawing, in which figure 1 depicts a General view of the crown; figure 2 is a view of the crown from the side of the working end and figure 3-5 is a view of the protective element, respectively, in the frontal plane, in plan and in perspective view.

Предложенная буровая коронка содержит цилиндрический корпус 1 с присоединительной резьбой 2 и матрицу 3, разделенную промывочными пазами 4 на отдельные секторы 5. Каждый сектор армирован скважинообразующими 6, центральными 7 и кернообразующими 8 породоразрушаюшими вставками. Скважино- и кернообразующие вставки 6 и 8 оснащены защитными элементами, выполненными в виде втулок 9 с эксцентричным каналом 10, пересекающим наружную поверхность втулки 9 с образованием продольного паза 11, ориентированного в сторону калибрующей поверхности матрицы 3, причем вставки 6 и 8 размещены в эксцентричных каналах 10 втулок 9. Величина эксцентриситета ε канала 10 выбирается равном не менее толщины δ стенки втулки 9, определяемой по формуле: δ=0,5 (Д-d), где Д и d - соответственно наружный диаметр втулки 9 и диаметра канала 10. При этом защитные элементы 9 скважинообразующих вставок 6 ориентированы пазами 11 в сторону наружной поверхности матрицы 3, а пазы 11 втулок 9 кернообразующих вставок 8 - в сторону внутренней поверхности матрицы 3. Благодаря эксцентричному расположению канала 10 и наличию паза 11 наружная поверхность скважино- и кернообразующие вставки 6 и 8 выходит за габариты защитных втулок 9 и непосредственно участвует в калибровке стенок скважины и керна, что обеспечивает высокую проходку на коронку благодаря исключению "потери" диаметра. Защитные элементы (втулки) 9 выполнены из износостойкого материала, твердость которого уменьшается от центра втулки 9 по радиусу в сторону периферии. В качестве защитного материала используется преимущественно твердый сплав. В продольном сечении верхний торец защитных элементов 9 выполнен в форме прямого конуса 12, причем конус 12 расположен по высоте с опережением относительно породоразрушающих вставок 6, 7 и 8.The proposed drill bit contains a cylindrical body 1 with a connecting thread 2 and a matrix 3, divided by flushing grooves 4 into separate sectors 5. Each sector is reinforced with bore-forming 6, central 7 and core-forming 8 rock-cutting inserts. The borehole and core-forming inserts 6 and 8 are equipped with protective elements made in the form of bushings 9 with an eccentric channel 10 intersecting the outer surface of the sleeve 9 with the formation of a longitudinal groove 11 oriented toward the gauge surface of the matrix 3, and the inserts 6 and 8 are placed in the eccentric channels 10 bushings 9. The eccentricity ε of the channel 10 is chosen equal to at least the thickness δ of the wall of the sleeve 9, determined by the formula: δ = 0.5 (D-d), where D and d are the outer diameter of the sleeve 9 and the diameter of the channel 10. this protective e the elements 9 of the well-forming inserts 6 are oriented by the grooves 11 towards the outer surface of the matrix 3, and the grooves 11 of the bushings 9 of the core-forming inserts 8 are oriented toward the inner surface of the matrix 3. Due to the eccentric arrangement of the channel 10 and the presence of the groove 11, the outer surface of the well-and core-forming inserts 6 and 8 goes beyond the dimensions of the protective sleeves 9 and is directly involved in the calibration of the walls of the borehole and core, which ensures high penetration to the crown due to the exclusion of "loss" of diameter. Protective elements (bushings) 9 are made of wear-resistant material, the hardness of which decreases from the center of the sleeve 9 along the radius towards the periphery. A predominantly hard alloy is used as a protective material. In a longitudinal section, the upper end of the protective elements 9 is made in the form of a straight cone 12, and the cone 12 is located in height ahead of the rock cutting inserts 6, 7 and 8.

Принцип работы коронки заключается в следующем. При спуске бурового инструмента вместе с коронкой в скважину возможен резкий контакт торца коронки с забоем скважины. В этом случае хрупкие вставки 6, 7 и 8 из искусственных алмазов будут предохранены от скола благодаря тому, что они смещены по высоте относительно защитных элементов 9, которые и воспринимают всю нагрузку. В процессе приработки коронки происходит выравнивание по высоте защитных элементов и породоразрушающих вставок. С целью уменьшения времени обнажения вставок 6 и 8 верхний торец защитных элементов выполнен в форме прямого усеченного конуса. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрущающие вставки 6, 7 и 8 совместно с защитными элементами 9 (в начальный момент работы коронки) производят разрушение породы. При этом из-за большей износостойкости породоразрушающих вставок 6, 7 и 8 по сравнению с защитными элементами 9 последние изнашиваются быстрее и тем самым обнажают вставки из искусственных алмазов, которые и осуществляют основную работу по разрушению забоя. Этому способствует также и то, что износостойкость защитных элементов 9 уменьшается от центра втулок 9 в сторону периферии. Благодаря этому происходит опережающий износ периферийной части защитных элементов, а та часть их, которая непосредственно прилегает к вставкам 6 и 8, выступает над остальной частью матрицы 3, обеспечивая небольшую контактную поверхность защитных элементов 9 и вставок 6, 7 и 8 с породой и как следствие этого, - значительные удельные нагрузки. Последний фактор является решающим для повышения механической скорости бурения. Выполнение защитных элементов в виде втулок 9 предохраняет вставки 6 и 8 от вырывов в результате износа матрицы 9 за вставками и служит для них опорой, предохраняющей их от расшатывания и выпадения. Этот фактор является решающим для повышения проходки на коронку.The principle of operation of the crown is as follows. When the drilling tool is lowered together with the crown into the well, a sharp contact of the end face of the crown with the bottom of the well is possible. In this case, brittle inserts 6, 7 and 8 of artificial diamonds will be protected from chipping due to the fact that they are displaced in height relative to the protective elements 9, which absorb the entire load. During the running-in of the crown, alignment of the height of the protective elements and rock-cutting inserts takes place. In order to reduce the exposure time of the inserts 6 and 8, the upper end of the protective elements is made in the form of a straight truncated cone. Under the action of axial load and torque, the rock cutting inserts 6, 7 and 8 together with the protective elements 9 (at the initial moment of the crown operation) produce rock destruction. Moreover, due to the greater wear resistance of the rock cutting inserts 6, 7 and 8 compared with the protective elements 9, the latter wear out faster and thereby expose the inserts from artificial diamonds, which carry out the main work to destroy the face. This also contributes to the fact that the wear resistance of the protective elements 9 decreases from the center of the bushings 9 towards the periphery. Due to this, anticipatory wear of the peripheral part of the protective elements occurs, and the part of them that directly adjoins the inserts 6 and 8 protrudes above the rest of the matrix 3, providing a small contact surface of the protective elements 9 and inserts 6, 7 and 8 with the rock and, as a result of this, significant unit loads. The latter factor is crucial for increasing the mechanical drilling speed. The implementation of the protective elements in the form of bushings 9 protects the inserts 6 and 8 from tearing as a result of wear of the matrix 9 behind the inserts and serves as a support for them, protecting them from loosening and falling out. This factor is crucial for increasing penetration to the crown.

В целом это позволяет повысить технико-экономические показатели работы коронок, а именно проходку и скорость бурения как за счет улучшения конструкции коронок, так и за счет предохранения вставок из искусственных алмазов от сколов и вырывов в процессе установки коронки на забой скважины и в процессе бурения.In general, this makes it possible to increase the technical and economic performance of the crowns, namely, the penetration and drilling speed, both by improving the design of the crowns and by protecting the inserts from artificial diamonds from chipping and tearing during the installation of the crown on the bottom of the well and during drilling.

Claims (4)

1. Коронка буровая, включающая корпус и матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные секторы, оснащенные скважинообразующими, центральными и кернообразующими вставками из сверхтвердого материала и защитными элементами для скважино- и кернообразующих вставок, отличающаяся тем, что защитные элементы для скважино- и кернообразующих вставок выполнены в виде втулок с эксцентричным каналом, пересекающим наружную поверхность втулки с образованием продольного паза, ориентированного в сторону калибрующей поверхности матрицы, при этом вставки размещены в эксцентричных каналах втулок.1. The drill bit, comprising a housing and a matrix, divided by flushing grooves into separate sectors, equipped with bore-forming, central and core-forming inserts of superhard material and protective elements for borehole and core-forming inserts, characterized in that the protective elements for borehole and core-forming inserts are made in the form of bushings with an eccentric channel intersecting the outer surface of the sleeve with the formation of a longitudinal groove oriented towards the gauge surface of the matrix, at m inserts arranged in eccentric bushings channels. 2. Коронка буровая по п.1, отличающаяся тем, что защитные втулки выполнены из износостойкого материала, твердость которого уменьшается от центра в сторону периферии.2. The drill bit according to claim 1, characterized in that the protective sleeve is made of wear-resistant material, the hardness of which decreases from the center towards the periphery. 3. Коронка буровая по п.1, отличающаяся тем, что защитные элементы установлены по высоте с опережением относительно вставок.3. The drill bit according to claim 1, characterized in that the protective elements are installed in height ahead of the inserts. 4. Коронка буровая по п.1, отличающаяся тем, что верхний торец защитных элементов выполнен в виде усеченного конуса.4. The drill bit according to claim 1, characterized in that the upper end face of the protective elements is made in the form of a truncated cone.
RU2005135012/03A 2005-11-14 2005-11-14 Crown bit RU2298077C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005135012/03A RU2298077C1 (en) 2005-11-14 2005-11-14 Crown bit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005135012/03A RU2298077C1 (en) 2005-11-14 2005-11-14 Crown bit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2298077C1 true RU2298077C1 (en) 2007-04-27

Family

ID=38106942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005135012/03A RU2298077C1 (en) 2005-11-14 2005-11-14 Crown bit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2298077C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462582C1 (en) * 2011-05-18 2012-09-27 Николай Митрофанович Панин Rock-destructing insertion (versions)
RU2478767C2 (en) * 2011-04-04 2013-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН) Crown bit
CN103510859A (en) * 2012-06-21 2014-01-15 四川深远石油钻井工具有限公司 Module cutting tooth drill with controllable drilling specific pressure
RU2522685C2 (en) * 2012-05-25 2014-07-20 Открытое акционерное общество "Завод бурового оборудования" Crown bit
CN105178867A (en) * 2015-09-14 2015-12-23 河海大学常州校区 Drilling bit of excavator
RU195564U1 (en) * 2019-10-08 2020-01-31 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Drill bit

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478767C2 (en) * 2011-04-04 2013-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН) Crown bit
RU2462582C1 (en) * 2011-05-18 2012-09-27 Николай Митрофанович Панин Rock-destructing insertion (versions)
RU2522685C2 (en) * 2012-05-25 2014-07-20 Открытое акционерное общество "Завод бурового оборудования" Crown bit
CN103510859A (en) * 2012-06-21 2014-01-15 四川深远石油钻井工具有限公司 Module cutting tooth drill with controllable drilling specific pressure
CN105178867A (en) * 2015-09-14 2015-12-23 河海大学常州校区 Drilling bit of excavator
RU195564U1 (en) * 2019-10-08 2020-01-31 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Drill bit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2531720C2 (en) Hybrid drilling bit with high side front inclination angle of auxiliary backup cutters
RU2298077C1 (en) Crown bit
AU2006322738B2 (en) Drill rod, drill bit, and drilling tool
RU2018134953A (en) DRILL BIT HAVING SHAPED IMPRESSED SHOCK INSERTS AND / OR INTERMED SHAPED CUTTERS
ITTO970734A1 (en) DRILLING DRILL WITH INTERNAL ROW ELEMENTS FOR FRACTURING CUTTING.
US20120125687A1 (en) Hard Rock Rotary Drill Bit and Method of Drilling Using Crowned Cutter Elements
CN101605962A (en) Rotary drag
CA2852150C (en) Drill bit having a sunken button and rock drilling tool for use with such a drill bit
ITTO20010009A1 (en) ROTARY TOOL FOR DRILLING WITH TOOTHED BLADES WITH LATERAL-REDUCED MOVEMENT AND UNDERGROUND DRILLING PROCEDURE.
WO2012142919A1 (en) Insert with the cutting edge and its rock drill bit
US6918455B2 (en) Drill bit with large inserts
AU745518B2 (en) Partially enhanced drill bit
KR20230054362A (en) Carved out drill bit
EP2740884B1 (en) Rock bit tip and rock bit
RU2353748C1 (en) Bore bit
RU2332555C1 (en) Crown drilling bit
RU2298079C1 (en) Drilling bit
RU2270317C1 (en) Annular crown bit
RU2332556C1 (en) Crown drilling bit
RU2481459C1 (en) Rock-destroying tool (versions)
RU2287658C1 (en) Crown bit
RU2459077C1 (en) Cutting tool for mining machines
RU2272119C1 (en) Drilling bit
RU2089715C1 (en) Downhole mill
SU1472616A1 (en) Crown bit