RU2320845C1

RU2320845C1 - Annular drilling bit

Info

Publication number: RU2320845C1
Application number: RU2006137489/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Валерий Александрович Кирсанов (RU); Валерий Александрович Кирсанов; Владимир Федорович Сорокин (RU); Владимир Федорович Сорокин; Владимир Иванович Орлов (RU); Владимир Иванович Орлов
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2008-03-27

Abstract

FIELD: drilling equipment, particularly drilling bits adapted to drill rock with continuous core removal.

SUBSTANCE: drilling bit comprises body with longitudinal grooves on outer surface thereof. The longitudinal grooves connect radial body channels and grooves made in working end thereof. The working end is reinforced with well-forming and core-forming cutters displaced relatively diametrical planes, which are parallel to cutting edges thereof, in direction opposite to drilling bit rotation direction. Drilling bit comprises guiding bush arranged on outer body surface and restricted from rotation relatively the body. Inner surface of guiding bush has longitudinal grooves communicated with radial channels of the body and radial grooves of working end. Guiding bush is fixed from rotation relatively the body with splined connection and is provided with sealing unit made as several rings or spring arranged on outer bush surface.

EFFECT: increased operational efficiency.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам, предназначенным для бурения с непрерывным выносом породы.The invention relates to a rock cutting tool, namely to bits intended for drilling with continuous rock removal.

Известна буровая коронка, включающая корпус с рабочим торцом, на котором закреплены скважино- и кернообразующие резцы, смещенные относительно диаметральных плоскостей, параллельных их режущим кромкам, в сторону, противоположную направлению вращения коронки, и наклонные радиальные каналы, сообщенные с внутренней полостью корпуса и с затрубным пространством (см. авт. св. СССР №1120736, кл. Е21В 10/02, 1983 г.).Known drill bit, comprising a housing with a working end, on which are fixed borehole and core-forming cutters, offset relative to the diametrical planes parallel to their cutting edges, in the direction opposite to the direction of rotation of the crown, and inclined radial channels communicated with the internal cavity of the housing and with the annulus space (see ed. St. USSR No. 1120736, cl. ЕВВ 10/02, 1983).

К недостаткам данной коронки следует отнести вероятность повторного измельчения шлама и некачественное охлаждение резцов.The disadvantages of this crown include the likelihood of repeated grinding of the sludge and poor cooling of the incisors.

Недостатком этой коронки является уход значительной части промывочной жидкости в затрубное пространство, что отрицательно сказывается как на охлаждении резцов, так и на выносе кернового материала на поверхность через внутреннюю полость буровой колонны. Все это снижает эффективность работы буровой коронки.The disadvantage of this crown is the departure of a significant part of the flushing fluid into the annulus, which negatively affects both the cooling of the cutters and the removal of core material to the surface through the internal cavity of the drill string. All this reduces the efficiency of the drill bit.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы буровой коронки.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the drill bit.

Для достижения указанного технического результата буровая кольцевая коронка, содержащая корпус с продольными пазами на наружной поверхности, соединяющими радиальные каналы корпуса и радиальные пазы на его рабочем торце, армированном скважино- и кернообразующими резцами, смещенными относительно диаметральных плоскостей, параллельных их режущим кромкам, в сторону, противоположную направлению вращения коронки, согласно изобретению она снабжена направляющей втулкой, расположенной на наружной поверхности корпуса и зафиксированной относительно него от проворота, при этом на внутренней поверхности направляющей втулки выполнены продольные пазы, сообщенные с радиальными каналами корпуса и радиальными пазами рабочего торца.To achieve the technical result, an annular drill bit containing a body with longitudinal grooves on the outer surface connecting the radial channels of the body and the radial grooves on its working end, reinforced by borehole and core forming tools, offset from the diametrical planes parallel to their cutting edges, to the side, opposite to the direction of rotation of the crown, according to the invention it is equipped with a guide sleeve located on the outer surface of the housing and fixed relative to respect it against rotation, while on the inner surface of the guide piece formed longitudinal grooves communicated with the radial ducts body and radial grooves of the working end.

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

- направляющая втулка выполнена со шлицами на внутренней поверхности, а корпус - с взаимодействующими с ними ответными шлицами на наружной поверхности;- the guide sleeve is made with slots on the inner surface, and the housing with interacting mating slots on the outer surface;

- направляющая втулка снабжена уплотнительным узлом, расположенным на ее наружной поверхности и выполненным в виде нескольких колец.- the guide sleeve is equipped with a sealing unit located on its outer surface and made in the form of several rings.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид коронки, разрез А-А на фиг.2, фиг.2 - вид со стороны рабочего торца; фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.The invention is illustrated by the drawing, in which figure 1 depicts a General view of the crown, section aa in figure 2, figure 2 is a view from the side of the working end; figure 3 - section bB in figure 1.

Буровая коронка включает корпус 1 с присоединительной резьбой 2 и рабочим торцом 3, который армирован скважино- и кернообразующими резцами 4 и 5. Резцы 4 и 5 могут быть выполнены в виде твердосплавных пластин или дисков АТП (алмазно-твердосплавные пластины). Скважинообразующие резцы 4 установлены в пазах корпуса 1, а кернообразующие резцы 5 - во вставках 6. При этом режущие кромки 7 и 8 резцов 4 и 5 установлены относительно диаметральных плоскостей А-А и В-В параллельно и одновременно со смещением относительно них в сторону, противоположную направлению вращению коронки. Такое расположение резцов 4 и 5 обеспечивает их работу в режиме крупного скола, что благоприятно влияет на механическую скорость бурения. На внутренней и наружной поверхности корпуса 1 выполнены продольные пазы 9 и 10 соответственно, соединенные между собой радиальными пазами 11 на рабочем торце 3 корпуса 1, при этом боковые стенки пазов 11 выполнены по спирали Архимеда. Такая форма пазов 11 минимизирует сопротивление движению шлама. Наружные пазы 10 смещены относительно внутренних пазов 9 в сторону вращения коронки и сообщены радиальными каналами 12 с межтрубным пространством 13 бурильной колонны. Для повышения эффективности работы системы промывки коронка снабжена направляющей втулкой 14, расположенной на наружной поверхности корпуса 1 и зафиксированной относительно него от проворота. На внутренней поверхности направляющей втулки 14 выполнены продольные пазы 15, сообщенные с радиальными каналами корпуса 12 и радиальными пазами 11 рабочего торца 3. Направляющая втулка 14 выполнена со шлицами 16 (см. фиг.3) на внутренней поверхности, а корпус 1 - с взаимодействующими с ними ответными пазами 17 на наружной поверхности, что предотвращает нарушение заданной схемы очистки забоя от шлама. На наружной поверхности направляющей втулки 14 установлен уплотнительный узел в виде нескольких колец 18, которые могут быть выполнены из различного износостойкого материала, например полиуретана, эластомера и т.д. Направляющая втулка 14 крепится на корпусе 1 коронки посредством резьбовой втулки 20, что обеспечивает легкость ее монтажа и демонтажа, например, при смене уплотнительного узла 18.The drill bit includes a housing 1 with a connecting thread 2 and a working end 3, which is reinforced with borehole and core forming cutters 4 and 5. Cutters 4 and 5 can be made in the form of carbide inserts or ATP disks (diamond carbide inserts). The bore-forming cutters 4 are installed in the grooves of the housing 1, and the core-forming cutters 5 are installed in the inserts 6. In this case, the cutting edges 7 and 8 of the cutters 4 and 5 are installed relative to the diametrical planes A-A and B-B, parallel to and simultaneously offset to the side, opposite to the direction of rotation of the crown. This arrangement of cutters 4 and 5 ensures their operation in the mode of large cleavage, which favorably affects the mechanical drilling speed. On the inner and outer surfaces of the housing 1, longitudinal grooves 9 and 10 are made, respectively, interconnected by radial grooves 11 at the working end 3 of the housing 1, while the side walls of the grooves 11 are made in a spiral of Archimedes. This shape of the grooves 11 minimizes resistance to sludge movement. The outer grooves 10 are offset relative to the internal grooves 9 in the direction of rotation of the crown and communicated by radial channels 12 with the annular space 13 of the drill string. To increase the efficiency of the washing system, the crown is equipped with a guide sleeve 14 located on the outer surface of the housing 1 and fixed against rotation from it. On the inner surface of the guide sleeve 14, longitudinal grooves 15 are made, communicated with the radial channels of the housing 12 and the radial grooves 11 of the working end 3. The guide sleeve 14 is made with slots 16 (see figure 3) on the inner surface, and the housing 1 is interacting with them in response grooves 17 on the outer surface, which prevents the violation of a given scheme for cleaning the bottom of the sludge. On the outer surface of the guide sleeve 14, a sealing assembly is installed in the form of several rings 18, which can be made of various wear-resistant material, for example polyurethane, elastomer, etc. The guide sleeve 14 is mounted on the crown housing 1 by means of a threaded sleeve 20, which makes it easy to assemble and disassemble, for example, when changing the sealing assembly 18.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевого усилия и крутящего момента резцы 4 и 5 производят разрушение породы, которая потоком агента: промывочной жидкости или сжатого воздуха, подаваемого из межтрубного пространства 13 через пазы 10 и 15, из-под торца коронки через радиальные пазы 11 подается в полость коронки и далее в полость керноприемной трубы 19. При этом, благодаря наличию направляющей втулки 14, очистной агент подается непосредственно на забой скважины, что уменьшает процент очистного агента, не участвующего в транспортировке породы через центральный канал коронки. Этому способствует также и то, что направляющая втулка 14 снабжена уплотнительным узлом 18, создающим дополнительное сопротивление очистному агенту, уходящему через затрубное пространство. Предложенная схема очистки забоя исключает повторное измельчение разрушенной породы, повышает кпд очистного агента и тем самым повышает эффективность работы коронки в целом.The principle of operation of the crown is as follows. Under the action of axial force and torque, the cutters 4 and 5 destroy the rock, which is subjected to a flow of agent: washing liquid or compressed air supplied from the annular space 13 through the grooves 10 and 15, from the crown end face through the radial grooves 11 into the crown cavity and further into the cavity of the core-receiving pipe 19. Moreover, due to the presence of the guide sleeve 14, the cleaning agent is fed directly to the bottom of the well, which reduces the percentage of cleaning agent that is not involved in transporting the rock through the central channel crowns. This is also facilitated by the fact that the guide sleeve 14 is equipped with a sealing assembly 18, which creates additional resistance to the cleaning agent leaving through the annulus. The proposed scheme for cleaning the face eliminates the re-grinding of the destroyed rock, increases the efficiency of the cleaning agent and thereby increases the overall performance of the crown.

Claims

1. Drilling ring crown containing a housing with longitudinal grooves on the outer surface, connecting the radial channels of the housing and grooves on its working end, reinforced with borehole and core forming cutters, offset relative to the diametrical planes parallel to their cutting edges, in the direction opposite to the direction of rotation of the crown characterized in that it is provided with a guide sleeve located on the outer surface of the housing and fixed relative to it from rotation, while on the inner surface and the guide piece formed longitudinal grooves communicated with the radial ducts body and radial grooves of the working end.

2. The drill ring bit according to claim 1, characterized in that the guide sleeve is made with slots on the inner surface, and the housing with reciprocal slots on the outer surface.

3. The drill ring bit according to claim 1, characterized in that the guide sleeve is provided with a sealing assembly located on its outer surface and made in the form of several rings.