RU2325502C2 - Rock drilling bit by malinkin-gribennikov - Google Patents
Rock drilling bit by malinkin-gribennikov Download PDFInfo
- Publication number
- RU2325502C2 RU2325502C2 RU2006115554/03A RU2006115554A RU2325502C2 RU 2325502 C2 RU2325502 C2 RU 2325502C2 RU 2006115554/03 A RU2006115554/03 A RU 2006115554/03A RU 2006115554 A RU2006115554 A RU 2006115554A RU 2325502 C2 RU2325502 C2 RU 2325502C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pin
- bit
- hub
- bearings
- roller
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкции породоразрушающего инструмента - шарошечного долота, предназначенного для бурения скважин различного назначения в горнорудной, нефтяной, геологоразведочной и других отраслях промышленности.The invention relates to drilling equipment, and in particular to the design of a rock cutting tool - a cone bit designed for drilling wells for various purposes in mining, oil, exploration and other industries.
Известна конструкция бурового шарошечного долота, где замковое устройство вынесено за пределы рабочей цапфы в кольцевых канавках верхней части цапфы и шарошки (Патент №2166607 от 31.08.1999 г.).A well-known design cone drill bit, where the locking device is outside the working trunnion in the annular grooves of the upper trunnion and roller cone (Patent No. 2166607 from 08.31.1999).
Долото с подобной опорой шарошек имеет ограниченную область применения при изготовлении серийных секционных и корпусных долот. Такие долота собираются по секциям, затем привариваются к корпусу, или секции свариваются и растачиваются. Подобные долота относятся к неразборным, ремонтонепригодным и трудно утилизируемым.A bit with a similar cone support has a limited scope in the manufacture of serial sectional and body bits. Such bits are collected in sections, then welded to the body, or sections are welded and bored. Such bits are classified as non-separable, repairable and difficult to recycle.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является разборное шарошечное долото (Патент №2215112 от 21.08.2001 г.), состоящее из отдельных самостоятельных частей (ниппеля, корпуса и узла в сборе) - прототип. Недостаток данной конструкции состоит в ненадежном креплении узла к секциям лап в П-образные пазы, которые зависают в воздухе и требуют дополнительного крепления. Другим недостатком указанной конструкции является верхнее расположение замкового устройства, не позволяющее закрепить узел в сборе к секциям лап без П-образных прорезей.The closest in technical essence to the claimed technical solution is a collapsible cone bit (Patent No. 2215112 of 08.21.2001), consisting of separate independent parts (nipple, case and assembly) - a prototype. The disadvantage of this design is the unreliable fastening of the node to the sections of the legs in the U-shaped grooves, which hang in the air and require additional fastening. Another disadvantage of this design is the upper location of the locking device, which does not allow the assembly to be fixed to sections of the legs without U-shaped slots.
Техническая задача заявленного изобретения заключается в создании конструкции, позволяющей раздельно изготавливать отдельные самостоятельные части шарошечного долота, упростить технологию изготовления и сборки, снизить трудозатраты на производство долот, устранить необходимость в дорогостоящем прессово-штамповочном оборудовании, снизить энергозатраты, изготавливать долота на предприятиях с ограниченной технической оснащенностью (неспециализированных), сделать долото ремонтопригодным, надежным, долговечным и прогнозируемым по срокам гарантии по наработке.The technical task of the claimed invention is to create a design that allows to separately produce separate independent parts of the cone bits, simplify the manufacturing and assembly technology, reduce labor costs for the production of bits, eliminate the need for expensive pressing and stamping equipment, reduce energy costs, produce bits in enterprises with limited technical equipment (non-specialized), make the bit maintainable, reliable, durable and predictable rokam guarantees on operating time.
Разборная конструкция долота с измененным корпусом и винтовым замковым устройством дает возможность вести сборку долота даже в полевых условиях. Имея набор шарошек с различным вооружением (для пород различной твердости), можно использовать узел в сборе как многоцелевой породоразрушающий инструмент многоразового применения.The collapsible design of the bit with a modified housing and a screw locking device makes it possible to assemble the bit even in the field. Having a set of cones with different weapons (for rocks of different hardness), you can use the assembly as a multipurpose rock cutting tool for reusable use.
Поставленная задача достигается тем, что ниппель имеет симметрично расположенные конусную замковую резьбу для соединения с буровой колонной и метрическую для соединения с корпусом долота. Корпус с лапами, изготовленный литьем или ковкой, представляет собой цельную конструкцию. В целях удешевления долота корпус может быть изготовлен из более дешевой конструкционной стали.The task is achieved in that the nipple has a symmetrically arranged tapered locking thread for connection to the drill string and metric for connection to the body of the bit. The body with legs, made by casting or forging, is a one-piece construction. In order to reduce the cost of the bit, the body can be made of cheaper structural steel.
Измененная опора шарошек с новым замковым устройством дают возможность выполнить сборку без снижения прочности узла крепления лап с цапфой. Упразднение замкового шарикового подшипника и малого роликового, а также сокращение тел качения большого роликового подшипника обеспечивают системную надежность изделия. Обеспечение соотношения d=0.2 D (d - диаметр цапфы в месте посадки подшипника, мм и D - диаметр долота, мм) увеличивает долговечность опоры шарошек и уменьшает суммарный зазор в осевом направлении цапфы по сравнению с серийными долотами, где практически невозможно обеспечить точное совпадение беговых дорожек цапф и шарошек из-за большого количества расточек.The modified cone support with a new locking device makes it possible to assemble without compromising the strength of the paw mount with a pin. The abolition of the lock ball bearing and the small roller bearing, as well as the reduction of the rolling elements of the large roller bearing, ensure the system reliability of the product. Ensuring the ratio d = 0.2 D (d is the pin diameter at the bearing seat, mm and D is the bit diameter, mm) increases the durability of the cone bearings and reduces the total clearance in the axial direction of the pin compared to serial bits where it is practically impossible to ensure exact match between tracks of trunnions and cones due to the large number of bores.
Сравнение заявленного решения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:Comparison of the claimed solution with the prototype shows that it differs in the following features:
- ниппель имеет двустороннюю симметрично расположенную конусную замковую резьбу для оперативной замены при изнашивании или повреждении;- the nipple has a bilateral symmetrically located tapered lock thread for quick replacement when worn or damaged;
- корпус с укороченными секциями лап с отверстиями и метрической резьбой для соединения с узлом в сборе предназначен для многоцелевого и многоразового применения и в целях экономии никельсодержащих сплавов может быть изготовлен из конструкционной стали;- the case with shortened sections of the legs with holes and a metric thread for connection with the assembly assembly is designed for multipurpose and reusable applications and can be made of structural steel in order to save nickel-containing alloys;
- вместо подшипников скольжения в опоре шарошек могут быть использованы все типы подшипников (скольжения, качения - серийные и насыпные по типу серийных долот);- instead of plain bearings, all types of bearings can be used in roller cone bearings (sliding, rolling - serial and bulk type serial bits);
- количество насыпных подшипников качения ограничено до одного;- the number of bulk rolling bearings is limited to one;
- вместо замкового шарикоподшипника и малого роликового применен один более мощный роликовый подшипник (насыпной);- instead of the lock ball bearing and small roller, one more powerful roller bearing (bulk) was used;
- внутренняя полость шарошек по толщине стенок осталась неизменной, а сечение цапфы уменьшено путем использования соотношения d=0.2 D, обеспечивая пятикратный запас прочности по пределу текучести для стали 20ХНЗА;- the inner cone of the cones along the wall thickness remained unchanged, and the cross section of the pin was reduced by using the ratio d = 0.2 D, providing a five-fold safety factor in terms of yield strength for steel 20KhNZA;
- уменьшение сечения цапфы в местах сопряжения подшипников позволило значительно увеличить диаметры тел качения, что напрямую увеличивает долговечность подшипников качения;- reducing the cross section of the trunnion in the places where the bearings are mated allowed to significantly increase the diameters of the rolling elements, which directly increases the durability of the rolling bearings;
- замковое устройство, имеющее верхнее расположение у прототипа, перемещено вниз к забою и конструктивно связано с рабочей частью шарошки, играющей роль ступицы для измельчения породы в забое скважины;- a locking device having a top location at the prototype, is moved down to the bottom and is structurally connected with the working part of the roller cutter, which plays the role of a hub for grinding rock in the bottom of the well;
- ступица выполняет функцию пяты и упорного подшипника скольжения и изготовлена из высокопрочного материала, способного по времени выполнять свое назначение (при одностороннем изнашивании до изнашивания остальных деталей долота);- the hub performs the function of a heel and a thrust sliding bearing and is made of high-strength material capable of fulfilling its purpose in time (with one-sided wear before the other parts of the bit wear out);
- цилиндрическая форма корпуса долота без наплывов металла и прямые каналы улучшают условия выкоса разбуренной породы к позволяют при необходимости увеличивать диаметры под гидромониторные насадки, а также увеличивать расход промывочной жидкости без возникновения эрозии стенок, кавитации и потерь гидравлической мощности на долоте;- the cylindrical shape of the body of the bit without sagging metal and straight channels improve the conditions of mowing the drilled rock to allow, if necessary, to increase the diameters for the hydraulic nozzles, as well as increase the flow rate of flushing fluid without erosion of the walls, cavitation and loss of hydraulic power on the bit;
- фиксация ступицы относительно цапфы осуществляется с помощью штифта, который монтируется в просверленные отверстия шарошки и цапфы и закрывается резьбовой металлической пробкой, затем фиксируется сваркой.- fixing the hub relative to the trunnion is carried out using a pin, which is mounted in the drilled holes of the cone and trunnion and is closed with a threaded metal plug, then fixed by welding.
Поэтому заявленное изобретение соответствует критерию «новизна». Предлагаемое техническое решение дает возможность:Therefore, the claimed invention meets the criterion of "novelty." The proposed technical solution makes it possible:
- выполнять окончательную сборку на заводах или на местах эксплуатации с учетом конкретных горно-геологических условий;- perform final assembly at factories or in the field of operation, taking into account specific mining and geological conditions;
- оперативно доставлять и заменять отдельные узлы и детали, так как по весу они значительно легче всего долота (неразборных серийных - секционного или корпусного);- promptly deliver and replace individual units and parts, since they are much lighter than the chisels by weight (non-separable serial - sectional or body);
упростить технологии изготовления и сборки, организовать производство узлов и деталей долот на неспециализированных предприятиях с ограниченной технической оснащенностью и невысокой культурой производства;to simplify manufacturing and assembly technologies, organize the production of knots and parts of bits at non-specialized enterprises with limited technical equipment and low production culture;
- значительно снизить трудозатраты всего производства долот за счет упрощения конфигурации долота и снизить его вес путем равномерного распределения масс металла по объему заготовки, а также отказа от энергозатратной технологии секционной выштамповки совмещенных лап с цапфой;- significantly reduce the labor costs of the entire production of bits by simplifying the configuration of the bit and reduce its weight by evenly distributing the mass of metal over the volume of the workpiece, as well as the rejection of the energy-intensive technology of sectional stamping of combined paws with a pin;
- применять различные модификации схем опор шарошек по виду и расположению подшипников (качения, скольжения, насыпные);- apply various modifications of the cone bearings according to the type and location of the bearings (rolling, sliding, bulk);
- прогнозировать стойкость вооружения шарошек за счет действительной стойкости опоры шарошек;- to predict the stability of the weapons cones due to the actual resistance of the support cones;
- снизить вероятность выпадения шарошек в скважину; повысить эксплуатационный ресурс работы долота и улучшить очистку забоя, что сократит количество трудоемких и дорогостоящих спуско-подъемных операций;- reduce the likelihood of loss of cones in the well; to increase the operational resource of the bit and improve the cleaning of the face, which will reduce the number of time-consuming and costly hoisting operations;
- увеличить проходку на долото и прогнозировать его стойкость во времени за счет применения стандартных подшипников качения и более мощных насыпных;- increase the penetration of the bit and predict its durability over time through the use of standard rolling bearings and more powerful bulk;
- применять более рациональные по форме подшипники скольжения с современными антифрикционными материалами;- apply more rational plain bearings with modern anti-friction materials;
- сделать долото ремонтнопригодным и легко разбираемым для утилизации изношенных деталей.- make the bit maintainable and easily disassembled for disposal of worn parts.
При проведении анализа патентной и научно-технической литературы не была выявлена совокупность признаков, которые определили новые свойства заявленного долота. Поэтому она соответствует критерию «изобретательский уровень». Заявленное изобретение может быть воплощено на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому окно соответствует критерию «промышленная применимость».When analyzing the patent and scientific and technical literature, the totality of the features that determined the new properties of the claimed bit was not revealed. Therefore, it meets the criterion of "inventive step". The claimed invention can be implemented on standard equipment using known technological processes, therefore, the window meets the criterion of "industrial applicability".
На Фиг.1 показано долото в сборе. На Фиг.2 показаны составные части трехшарошечного долота: 1 - ниппель, 2 - корпус, 3 - комплект шарошек. На Фиг.3 показан узел в сборе (шарошка с цапфой). Узел содержит цапфу 4, уплотнение (резинометаллическое) 5, стальное пружинное кольцо 6, уплотнение резиновое (кольцеобразное) 7, шарошку 8, подшипник качения (цилиндрические ролики) 9, винт ступицы 10, конусный подшипник скольжения 11, штифт замковый 12, прокладку антифрикционную 13, ступицу 14, пробку-заглушку 15.Figure 1 shows the bit assembly. Figure 2 shows the components of a three-cone bit: 1 - nipple, 2 - body, 3 - a set of cones. Figure 3 shows the node assembly (cone with a pin). The assembly contains a
Сборка долота начинается с ниппеля 1 (фиг.1), который ввинчивается в корпус 2. Затем в собранном виде они ставятся на торцевую поверхность ниппеля 1, и на корпус 2 монтируются узлы в сборе 3. Первым устанавливается узел в сборе с первой шарошкой с внутренней стороны корпуса долота. Затем, независимо от порядкового номера шарошки, монтируется следующий узел в сборе. Сборка второго и третьего узлов производится следующим образом. Шарошка 8 с вмонтированными в нее деталями согласно спецификации приставляется к внутренней поверхности корпуса 2, в которую ввинчивается цапфа 1 (фиг.3). Затем с помощью пружинного кольца 6 фиксируются уплотнительные элементы в кольцевой выточке шарошки 8. По указанной технологии монтируется третий узел в сборе. После выполненной сборки производятся контрольные измерения, фиксируются узлы в сборе относительно корпуса 2 (фиг.1) с помощью сварки по контуру диаметра цапфы с внешней стороны корпуса 2 (фиг.1).The assembly of the bit begins with the nipple 1 (Fig. 1), which is screwed into the housing 2. Then, in assembled form, they are placed on the end surface of the nipple 1, and the assemblies are mounted on the housing 2. The assembly is assembled first with the first roller cone with the internal side of the body of the bit. Then, regardless of the cone number, the next assembly is assembled. The assembly of the second and third nodes is as follows. The
При работе долота часть осевой нагрузки относительно цапфы 4 (фиг.3) через нижнюю часть шарошки ступицу 14 будет восприниматься торцевой поверхностью срезанной шарошки 8 и конусной частью цапфы 4, которая выполняет роль упорной пяты, упорного подшипника скольжения и конического подшипника скольжения. Остальная часть осевой нагрузки от реакции забоя будет восприниматься роликовым цилиндрическим подшипником, который можно рассматривать как совмещение малого и большого роликового подшипников, спаренных для обеспечения равной долговечности. Однако за счет значительного увеличения диаметра роликов и одинаковых размеров малого и большого подшипников надежность и долговечность опоры шарошек значительно увеличивается вследствие перераспределения осевого усилия на долото.During operation of the bit, a part of the axial load relative to the pin 4 (Fig. 3) through the lower part of the cone, the
Сплошное кольцо корпуса долота исключает распад секций лап по вине потери прочности сварных швов (ниппельной части) при вибрациях и различных продольных и поперечных колебаниях в процессе бурения. Упразднение замкового шарикоподшипника и смещения механизма фиксации относительно рабочей зоны цапфы обеспечивает многовариантность исполнения опоры шарошек. Уменьшение диаметра цапфы в местах установки подшипников в соотношении d=0.2 D позволяет значительно увеличить размеры тел качения в насыпных подшипниках качения и использовать стандартные подшипники качения с сепараторами и с расчетными размерами тел качения (как в серийных опорах шарошек буровых долот). Прямые линии разборного долота позволяют значительно улучшить гидродинамику струйных потоков воздуха или жидкости, что приводит к более эффективной очистке забоя скважины, обеспечивая тем самым более высокую производительность бурения.The solid ring of the bit body eliminates the collapse of the sections of the legs due to the loss of strength of the welds (nipple part) during vibrations and various longitudinal and transverse vibrations during drilling. The abolition of the lock ball bearing and the displacement of the locking mechanism relative to the working area of the trunnion provides multivariate execution of the cone support. Reducing the diameter of the journal at the points of installation of the bearings in the ratio d = 0.2 D allows to significantly increase the size of the rolling bodies in bulk rolling bearings and to use standard rolling bearings with cages and with the estimated dimensions of the rolling bodies (as in the serial bearings cone of drill bits). Straight lines of a collapsible bit can significantly improve the hydrodynamics of jet streams of air or liquid, which leads to more efficient cleaning of the bottom of the well, thereby ensuring higher drilling performance.
Материалы ступицы, упорной пяты, подшипников скольжения, а также подшипников качения и уплотнительных элементов подобраны с учетом их физико-механических свойств и антифрикционных возможностей. Предлагаемая конструкция бурового шарошечного долота более компактная и жесткая по сравнению с известными по патентам и серийно выпускаемым в нашей стране и за рубежом конструкциями долот, в которых удлиненные секции лап являются восприимчивыми к осевым и продольным упругим колебаниям, что отражается на бурильной колонне и формировании неглубоких скважин (при открытой разработке полезных ископаемых).The materials of the hub, thrust heel, plain bearings, as well as rolling bearings and sealing elements are selected taking into account their physical and mechanical properties and antifriction capabilities. The proposed design of the cone drill bit is more compact and rigid compared to the bit designs known in the patents and commercially available in our country and abroad, in which elongated sections of the paws are susceptible to axial and longitudinal elastic vibrations, which is reflected in the drill string and the formation of shallow wells (with open mining).
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006115554/03A RU2325502C2 (en) | 2006-05-05 | 2006-05-05 | Rock drilling bit by malinkin-gribennikov |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006115554/03A RU2325502C2 (en) | 2006-05-05 | 2006-05-05 | Rock drilling bit by malinkin-gribennikov |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006115554A RU2006115554A (en) | 2007-11-27 |
RU2325502C2 true RU2325502C2 (en) | 2008-05-27 |
Family
ID=38959844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006115554/03A RU2325502C2 (en) | 2006-05-05 | 2006-05-05 | Rock drilling bit by malinkin-gribennikov |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2325502C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669623C1 (en) * | 2013-12-05 | 2018-10-12 | Нэшнл Ойлвэл Дхт, Л.П. | Drilling systems and hybrid drill bits for drilling in subterranean formation and methods relating thereto |
-
2006
- 2006-05-05 RU RU2006115554/03A patent/RU2325502C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669623C1 (en) * | 2013-12-05 | 2018-10-12 | Нэшнл Ойлвэл Дхт, Л.П. | Drilling systems and hybrid drill bits for drilling in subterranean formation and methods relating thereto |
US10704330B2 (en) | 2013-12-05 | 2020-07-07 | National Oilwell DHT, L.P. | Drilling systems and hybrid drill bits for drilling in a subterranean formation and methods relating thereto |
US10988988B2 (en) | 2013-12-05 | 2021-04-27 | National Oilwell DHT, L.P. | Drilling systems and hybrid drill bits for drilling in a subterranean formation and methods relating thereto |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006115554A (en) | 2007-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2828790A1 (en) | Pressurised fluid flow system for a normal-circulation down-the-hole hammer and hammer comprising said system | |
KR20120084801A (en) | Down-the-hole drill hammer having a reverse exhaust system and segmented chuck assembly | |
US10316586B1 (en) | Pressurized fluid flow system for a DTH hammer and normal circulation hammer thereof | |
CN110029939B (en) | Adjustable pulse oscillation PDC drill bit | |
EP3553270B1 (en) | Pressurised fluid flow system for a dth hammer and normal circulation hammer based on same | |
RU2291270C1 (en) | Rolling cutter drilling bit | |
RU2325502C2 (en) | Rock drilling bit by malinkin-gribennikov | |
RU2341637C2 (en) | Miniature bottom-hole screw engine (versions) | |
RU2347883C2 (en) | Demountable cone bit with supports of roller cutters on roller bearings with separators and with shortened demountable sections of legs by gribennikov-malinkin | |
KR101009816B1 (en) | Exhaust valve and bit assembly for down-hole percussive drills | |
RU2719880C1 (en) | Expander for simultaneous drilling and expansion on casing string | |
RU109786U1 (en) | Dismountable Drill Bit with Equidistant Ball Bearings | |
WO2017091241A1 (en) | Roller reamer | |
RU2351740C1 (en) | Support of cone bit | |
RU2351738C1 (en) | Support for cutter drill bit | |
RU2374419C1 (en) | Cone bit support (versions) | |
RU2465427C1 (en) | Drilling bit bearing structure | |
RU2333341C2 (en) | Demountable rock drill with cone rollers on ball bearings with cages | |
RU162669U1 (en) | DRILLING HOUSING BIT | |
RU158022U1 (en) | DRILLING DRILLING THREE-DIMENSIONAL FOR CONDITIONS OF TILT-DIRECTIONAL AND HORIZONTAL DRILLING | |
RU2405103C1 (en) | Well pipe flaring device | |
RU125616U1 (en) | CENTER | |
RU2291272C1 (en) | Rolling cutter drilling bit support | |
RU2418150C1 (en) | Flaring device - calibrating device | |
RU2306400C1 (en) | Drill bit bearing structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20090518 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110506 |