RU2298636C1 - Drill head for short hole drilling in frozen ground - Google Patents

Drill head for short hole drilling in frozen ground Download PDF

Info

Publication number
RU2298636C1
RU2298636C1 RU2005126937/03A RU2005126937A RU2298636C1 RU 2298636 C1 RU2298636 C1 RU 2298636C1 RU 2005126937/03 A RU2005126937/03 A RU 2005126937/03A RU 2005126937 A RU2005126937 A RU 2005126937A RU 2298636 C1 RU2298636 C1 RU 2298636C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
row
blade
blades
bodies
cutters
Prior art date
Application number
RU2005126937/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005126937A (en
Inventor
Сергей Александрович Линьков (RU)
Сергей Александрович Линьков
Юрий Петрович Никифоров (RU)
Юрий Петрович Никифоров
Шахбуба Магомедкеримович Мерданов (RU)
Шахбуба Магомедкеримович Мерданов
Александр Ананьевич Иванов (RU)
Александр Ананьевич Иванов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет"
Priority to RU2005126937/03A priority Critical patent/RU2298636C1/en
Publication of RU2005126937A publication Critical patent/RU2005126937A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2298636C1 publication Critical patent/RU2298636C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: rock-cutting tools, particularly drilling bits.
SUBSTANCE: drill head comprises two-wing body 2, blades 2 with hard-alloy cutting plates 5 installed on blade bodies, stem 1 and starting borer 6 with guiding member 7. Working surfaces of cutting plates are sharpened. Two blade rows 3, 4 are arranged on the two-wing body so that each blade row is connected to each body wing. Wings are located so that 180° angle is defined in-between. Pitch between blades 3 of the first row is equal to that of the second row. Blades 4 of the second row are shifted with respect to blades 3 of the first row for value equal to 1/2 of blade pitch. Blade 4 diameter is twice as large as that of blade 3. Cutting edges of blades 3 and 4 are inclined towards head rotation direction. Working surfaces of hard-alloy cutting plates 5 are inclined towards bodies at angle of 20° to provide forward stress concentration in head rotation direction.
EFFECT: conversion of hole drilling operation into high contact stress creation method along with following crack formation accompanied by large particle chipping, collapse, crumbling and generation of dispersed mass, which flows around steel blade bodies.
7 dwg

Description

Изобретение относится к буровому породоразрушающему инструменту.The invention relates to a rock cutting tool.

Известно устройство для образования скважины в грунте методом раскатки (А.С. 497401 СССР, МПК Е21В 11/02, опубл. 30.12.75, бюл. №48). Устройство состоит из шпинделя с эксцентричным, свободно сидящим коническим наконечником, на шпинделе закреплены клинья и контр-клинья. В месте посадок втулок шпиндель имеет квадратную (или круглую) форму поперечного сечения. На втулках сидят с возможностью свободного вращения вальцы конической или цилиндрической формы.A device for producing a well in the soil by the rolling method is known (A. S. 497401 USSR, IPC Е21В 11/02, publ. 30.12.75, bull. No. 48). The device consists of a spindle with an eccentric, freely sitting conical tip; wedges and counter-wedges are fixed to the spindle. In the place of bushings, the spindle has a square (or round) cross-sectional shape. On the bushings they sit with the possibility of free rotation of the rollers of conical or cylindrical shape.

Недостатком такого устройства является низкая производительность и большая удельная энергоемкость.The disadvantage of this device is low productivity and high specific energy consumption.

Известно лопастное реверсивное долото (А.С. 1040112, МПК 3 Е21В 11/00, опубл. 07.09.83, бюл. №33), включающее корпус с пазами, в которых размещены лопасти, пазы выполнены в форме цилиндрических отверстий, причем каждая лопасть закреплена в пазу с возможностью поворота на заданный угол посредством двух сегментов, расположенных по сторонам входящей в паз части лопасти и скрепленных между собой винтами.A blade reversible bit is known (A.S. 1040112, IPC 3 Е21В 11/00, publ. 07.09.83, bull. No. 33), including a housing with grooves in which the blades are placed, the grooves are made in the form of cylindrical holes, each blade fixed in the groove with the possibility of rotation by a predetermined angle by means of two segments located on the sides of the part of the blade entering the groove and fastened together by screws.

Наиболее близким техническим решением из известных является лопастное долото, состоящее из корпуса, сменных лопастей, пилотного наконечника и вращающихся резцов /RU 2243347 С1, МПК 7 Е21В 10/42, опубл. 2004.12.27/. Ось вращающегося резца лежит на плоскости, параллельной плоскости лопасти, и направлена под углом к оси лопасти, проходя через точку, лежащую на окружности, ограниченной диаметром скважины со стороны ее забоя.The closest technical solution known is a blade chisel, consisting of a housing, interchangeable blades, a pilot tip and rotating cutters / RU 2243347 C1, IPC 7 Е21В 10/42, publ. 2004.12.27 /. The axis of the rotating cutter lies on a plane parallel to the plane of the blade, and is directed at an angle to the axis of the blade, passing through a point lying on a circle bounded by the diameter of the borehole from the side of its bottom.

Недостатками указанных лопастных долот являются низкая производительность, большая удельная энергоемкость, быстрая затупляемость и износ резца особенно при бурении твердых и мерзлых грунтов.The disadvantages of these blade bits are low productivity, high specific energy consumption, quick dullness and wear of the cutter, especially when drilling hard and frozen soils.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является перевод процесса бурения скважины в мерзлых грунтах на метод создания высоких контактных напряжений с последующим образованием трещин, сопровождающихся крупным сколом, смятием, крошением и образованием дисперсной массы обтекающей вокруг стальных корпусов резцов.The task to which the claimed technical solution is directed is to translate the process of drilling a well in frozen soils to the method of creating high contact stresses with the subsequent formation of cracks, accompanied by large cleavage, crushing, crumbling and the formation of a dispersed mass flowing around the steel bodies of the cutters.

Технический результат - повышение производительности, снижение энергоемкости и увеличение срока службы резцов в твердых и мерзлых грунтах.The technical result is an increase in productivity, a decrease in energy intensity and an increase in the service life of incisors in hard and frozen soils.

Указанный технический результат достигается тем, что головка для бурения неглубоких скважин в мерзлых грунтах, содержащая двухлопастной корпус, резцы, на корпусах которых установлены твердосплавные режущие пластины, рабочая поверхность которых выполнена остроконечной, хвостовик, забурник с направляющим элементом, особенностью является то, что на двухлопастном корпусе расположены два ряда резцов по одному ряду на каждой лопасти, при этом лопасти расположены между собой под углом 180°, а шаг между резцами первого ряда равен шагу между резцами второго ряда со сдвигом на 1/2 шага, причем диаметр каждого резца второго ряда больше диаметра резца первого ряда в 2 раза, резцы установлены с наклоном - режущей кромкой вперед по направлению вращения, а рабочие поверхности твердосплавных режущих пластин выполнены с наклоном к корпусам под углом 20° - концентраторами напряжений вперед по направлению вращения при бурении.The specified technical result is achieved by the fact that the head for drilling shallow wells in frozen soils, containing a two-bladed body, cutters, on the bodies of which are mounted carbide cutting inserts, the working surface of which is pointed, a shank, a bore with a guide element, the feature is that on a two-bladed the body there are two rows of incisors, one row on each blade, while the blades are located at an angle of 180 °, and the pitch between the cutters of the first row is equal to the pitch between the cut the second row with a shift of 1/2 step, with the diameter of each tool of the second row more than the diameter of the tool of the first row 2 times, the cutters are installed with an inclination - cutting edge forward in the direction of rotation, and the working surfaces of carbide cutting inserts are inclined to the bodies under angle of 20 ° - stress concentrators forward in the direction of rotation during drilling.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена головка для бурения неглубоких скважин в мерзлых грунтах; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 представлен вид резца первого ряда; на фиг.4 представлен наклон резца и направление резания (стрелка V); на фиг.5 - вид по стрелке А на фиг.4; на фиг.6 представлены профили скола 1-1 резцами первого ряда и 2-2 - резцам второго ряда; на фиг.7 представлена схема относительной расстановки резцов 1-го и 2-го ряда.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the head for drilling shallow wells in frozen soils; figure 2 is a view along arrow a in figure 1; figure 3 presents a view of the cutter of the first row; figure 4 presents the inclination of the cutter and the cutting direction (arrow V); figure 5 is a view along arrow a in figure 4; figure 6 presents the profiles of the chip 1-1 cutters of the first row and 2-2 - cutters of the second row; figure 7 presents a diagram of the relative alignment of the incisors of the 1st and 2nd row.

Головка для бурения неглубоких скважин в мерзлых грунтах устанавливается на нижнем конце шнека бурильной машины МБШ-425 (машина буровая шнековая) посредством хвостовика 1 и включает двухлопастной корпус 2, состоящий из двух рядов резцов на каждой лопасти по одному ряду. Резцы имеют цилиндрическую форму в каждом ряду, но различные для каждого ряда размеры (по длине и диаметру). При этом резцы 3 первого ряда проходят между проходами резцов 4 второго ряда, поэтому шаг установки резцов первого ряда принимается равным шагу установки резцов второго ряда со сдвигом на 1/2 шага. Каждый резец 3 и 4 состоит из стального корпуса (фиг.3) с установленной на конце твердосплавной режущей пластиной 5 из твердого материала, заточенным под углом α=60°. На двухлопастном корпусе 2 резцы устанавливаются с наклоном - режущей кромкой вперед по направлению вращения - стрелка V (см. фиг.2, 3 и 4). Диаметр каждого резца 4 второго ряда больше диаметра резца 3 первого ряда в 2 раза. В нижней центральной части двухлопастного корпуса 2 установлен забурник 6 с направляющим элементом 7. Лопасти расположены между собой под углом 180°, рабочие поверхности твердосплавных режущих пластин у резцов, выполняющие функцию концентраторов напряжений в процессе контакта с мерзлым грунтом, выполнены остроконечными. Твердосплавная режущая пластина 5 установлена на резце таким образом, что ее рабочая поверхность наклонена под углом 20° - концентраторами напряжений вперед по направлению вращения при бурении.The head for drilling shallow wells in frozen soils is installed on the lower end of the auger of the MBSh-425 drilling machine (auger drilling machine) by means of a shank 1 and includes a two-bladed body 2, consisting of two rows of cutters on each blade in one row. Cutters have a cylindrical shape in each row, but different sizes for each row (in length and diameter). In this case, the incisors 3 of the first row pass between the passages of the incisors 4 of the second row, therefore, the installation step of the incisors of the first row is taken equal to the installation step of the incisors of the second row with a 1/2 step shift. Each cutter 3 and 4 consists of a steel body (figure 3) with a carbide cutting plate 5 made of hard material mounted at the end and sharpened at an angle α = 60 °. On the two-bladed body 2, the cutters are installed with a slope - the cutting edge forward in the direction of rotation - arrow V (see figure 2, 3 and 4). The diameter of each incisor 4 of the second row is 2 times larger than the diameter of the incisor 3 of the first row. In the lower central part of the two-bladed body 2 there is a bore 6 with a guiding element 7. The blades are located at an angle of 180 °, the working surfaces of carbide cutting inserts at the cutters, which perform the function of stress concentrators in the process of contact with frozen soil, are pointed. The carbide cutting insert 5 is mounted on the cutter so that its working surface is inclined at an angle of 20 ° by stress concentrators forward in the direction of rotation during drilling.

Головка для бурения неглубоких скважин в мерзлых грунтах работает следующим образом.The head for drilling shallow wells in frozen soils works as follows.

В исходном положении двухлопастной корпус 2, закрепленный через хвостовик 1 на нижнем конце шнека бурильной машины, подводится забурником 6 с направляющим элементом 7 и резцами 3 и 4 с твердосплавными режущими пластинами 5, установленными в два ряда, к месту бурения скважины, опускается на поверхность грунта. Включается вращение по стрелке V (фиг.2) и осевая подача усилия на головку для бурения скважины. Процесс бурения начинается при заглублении в грунт резцов 4 второго ряда (фиг.7) и продолжается резцами 3 первого ряда методом образования трещин с последующим крупным сколом, смятием, крошением и образованием дисперсной массы, обтекающей вокруг стальных корпусов резцов 3 и 4.In the initial position, the two-bladed body 2, mounted through the shank 1 at the lower end of the auger of the drilling machine, is led by a bore 6 with a guiding element 7 and cutters 3 and 4 with carbide cutting inserts 5 installed in two rows, to the well drilling site, lowered to the ground surface . Turns on arrow V (FIG. 2) and axial force supply to the head for drilling the well. The drilling process begins when the incisors 4 of the second row are deepened into the soil (Fig. 7) and continues with the incisors 3 of the first row by the method of cracking followed by large chipping, crushing, crumbling and the formation of a dispersed mass flowing around the steel bodies of the incisors 3 and 4.

При этом скалывание резцами 4 второго ряда происходит в целик, а скалывание резцами 3 первого ряда происходит по вершинам гребней, оставшихся после прохода резцов второго ряда, по причине того, что шаг между резцами 3 первого ряда принимается равным шагу резцов 4 второго ряда со сдвигом на 1/2 шага (см. фиг.6 и 7). В процессе вращательного движения скалывание каждой последующей проходки происходит по вершинам гребней, остающихся после сколов предыдущей проходки.In this case, the chipping of the second row of incisors 4 occurs entirely, and the chipping of the first row of incisors 3 occurs along the tops of the ridges remaining after the passage of the second row of incisors, due to the fact that the step between the first row of incisors 3 is taken to be equal to the step of the second row of incisors 4 with a shift by 1/2 step (see Fig.6 and 7). In the process of rotational movement, chipping of each subsequent penetration occurs along the tops of the ridges remaining after the chips of the previous penetration.

Таким образом, процесс бурения осуществляется методом образования трещин с последующим возникновением скола с началом в точках касания резцов как концентраторов напряжений и благодаря силам, направленным веерообразно из точек силового контакта концентраторов напряжений с мерзлым грунтом. В результате чего производится веерообразный скол грунта от плоскости горизонтально направленного скольжения до вертикального направления к ней. Все это снижает усилия, необходимые для бурения неглубоких скважин, повышает скорость бурения и производительность процесса бурения, снижает энергоемкость процесса бурения неглубоких скважин и повышает срок службы рабочих частей наконечника для бурения неглубоких скважин.Thus, the drilling process is carried out by the method of cracking with the subsequent occurrence of a cleavage with the beginning at the points of contact of the cutters as stress concentrators and due to the forces directed fan-shaped from the points of force contact of the stress concentrators with frozen ground. As a result, a fan-like cleavage of soil is made from the plane of horizontally directed sliding to the vertical direction to it. All this reduces the effort required for drilling shallow wells, increases the drilling speed and productivity of the drilling process, reduces the energy consumption of the process of drilling shallow wells and increases the service life of the working parts of the tip for drilling shallow wells.

Применение головки для бурения неглубоких скважин в мерзлых грунтах позволяет: снизить усилия, необходимые для бурения неглубоких скважин, и повышает скорость бурения и производительность процесса бурения; снизить энергоемкость процесса бурения неглубоких скважин; повысить срок службы головки для бурения неглубоких скважин.The use of the head for drilling shallow wells in frozen soils allows you to: reduce the effort required for drilling shallow wells, and increases the speed of drilling and productivity of the drilling process; reduce the energy intensity of the process of drilling shallow wells; increase the life of the head for drilling shallow wells.

Claims (1)

Головка для бурения неглубоких скважин в мерзлых грунтах, содержащая двухлопастный корпус, резцы, на корпусах которых установлены твердосплавные режущие пластины, рабочая поверхность которых выполнена остроконечной, хвостовик, забурник с направляющим элементом, отличающаяся тем, что на двухлопастном корпусе расположены два ряда резцов по одному ряду на каждой лопасти, при этом лопасти расположены между собой под углом 180°, а шаг между резцами первого ряда равен шагу между резцами второго ряда со сдвигом на 1/2 шага, причем диаметр каждого резца второго ряда больше диаметра резца первого ряда в 2 раза, резцы установлены с наклоном - режущей кромкой вперед по направлению вращения, а рабочие поверхности твердосплавных режущих пластин выполнены с наклоном к корпусам под углом 20° - концентраторами напряжений вперед по направлению вращения при бурении.A head for drilling shallow wells in frozen soils, containing a two-bladed body, cutters, on the bodies of which carbide cutting inserts are installed, the working surface of which is pointed, a shank, a bump with a guide element, characterized in that on the two-bladed body there are two rows of cutters in one row on each blade, while the blades are located at an angle of 180 °, and the step between the incisors of the first row is equal to the step between the incisors of the second row with a shift of 1/2 step, and the diameter of each the cutters of the second row are 2 times larger than the diameter of the cutters of the first row, the cutters are installed with an inclination — the cutting edge is forward in the direction of rotation, and the working surfaces of carbide cutting inserts are inclined to the bodies at an angle of 20 ° —concentrators of stresses forward in the direction of rotation when drilling.
RU2005126937/03A 2005-08-25 2005-08-25 Drill head for short hole drilling in frozen ground RU2298636C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005126937/03A RU2298636C1 (en) 2005-08-25 2005-08-25 Drill head for short hole drilling in frozen ground

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005126937/03A RU2298636C1 (en) 2005-08-25 2005-08-25 Drill head for short hole drilling in frozen ground

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005126937A RU2005126937A (en) 2007-03-20
RU2298636C1 true RU2298636C1 (en) 2007-05-10

Family

ID=37993654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005126937/03A RU2298636C1 (en) 2005-08-25 2005-08-25 Drill head for short hole drilling in frozen ground

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2298636C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2485277C2 (en) * 2011-07-13 2013-06-20 ЗАО "Торгово-промышленная компания "СПЕРАНЦА" Screw borer for rotary boring of wells
RU2569117C1 (en) * 2014-07-24 2015-11-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова" Rock crusher
CN105909174A (en) * 2016-06-28 2016-08-31 上海工程机械厂有限公司 Stirring drilling tool
CN111005686A (en) * 2018-12-27 2020-04-14 中国二十冶集团有限公司 Dry pore-forming slag-removing drill bit and use method thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2485277C2 (en) * 2011-07-13 2013-06-20 ЗАО "Торгово-промышленная компания "СПЕРАНЦА" Screw borer for rotary boring of wells
RU2569117C1 (en) * 2014-07-24 2015-11-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова" Rock crusher
CN105909174A (en) * 2016-06-28 2016-08-31 上海工程机械厂有限公司 Stirring drilling tool
CN105909174B (en) * 2016-06-28 2018-08-03 上海工程机械厂有限公司 A kind of stirring drill tool
CN111005686A (en) * 2018-12-27 2020-04-14 中国二十冶集团有限公司 Dry pore-forming slag-removing drill bit and use method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005126937A (en) 2007-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4892159A (en) Kerf-cutting apparatus and method for improved drilling rates
RU2531720C2 (en) Hybrid drilling bit with high side front inclination angle of auxiliary backup cutters
CN105672887B (en) The hybrid bit of old slot structure is followed with anti-drill bit
US20140014412A1 (en) Polycrystalline diamond percussion drill bits using low thrust and torque for application with small diameter drill bits
RU2332554C2 (en) Drill bit, system and method of well-boring in subsurface bed
GB2385618A (en) Device for drilling a subterranean formation with variable depth of cut
US10907417B2 (en) Polycrystalline diamond chisel type insert for use in percussion drill bits even for use in large hole percussion drilling of oil wells
RU2298636C1 (en) Drill head for short hole drilling in frozen ground
RU123447U1 (en) MILLING TOOL
CN111877994B (en) PDC drill bit with axially-impacted cutting teeth
US7549490B2 (en) Arrangement of roller cone inserts
RU119012U1 (en) DRILLING HEAD
US9328562B2 (en) Rock bit and cutter teeth geometries
RU116889U1 (en) Rock Drill
CN208816050U (en) A kind of diamond bit for total cost management
RU2435927C1 (en) Core drilling bit
RU2694872C1 (en) Drilling bit
RU2410521C1 (en) Rock destruction tool
RU135699U1 (en) DRILLING PART OF THE DRILLING TOOL (OPTIONS)
RU2569117C1 (en) Rock crusher
RU221827U1 (en) DOWNHOLE MILLING MILLER
RU2543226C2 (en) Method for enlargement and reaming of well shaft
RU214947U1 (en) Universal core bit for core drilling
RU2808788C1 (en) Milling cutter for cutting window in casing when drilling sidetrack
CN112324344B (en) Mixed drill bit for plowing, cutting and grinding composite rock breaking

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100826