RU2338865C2

RU2338865C2 - Bore bit

Info

Publication number: RU2338865C2
Application number: RU2006139487/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Жабин (RU); Александр Васильевич Жабин; жнюк Иван Николаевич Прис (RU); Иван Николаевич Присяжнюк; Сергей Владимирович Цивилев (RU); Сергей Владимирович Цивилев
Original assignee: Александр Васильевич Жабин
Priority date: 2006-11-07
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2008-11-20
Also published as: RU2006139487A

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention refers to rock destructing tools and can be implemented as boring tool for driving of wells of various purposes in coal layers. The bore bit contains a holder with replaceable cutters in form of a round bar with several conic projections. One end of the holder has a threaded hole for connection with the boring rod. An advancing cutter-starter is adjusted to the other conic end. At that each of the conic projections of the holder is equipped with conic nests and reaming cutters installed into the latter at amount of not less, than three around the circumferential line of cutting. In the interval between coupled teeth on the projection of the holder there are cut chip path-through grooves.

EFFECT: simplification of design of bore bit and upgraded efficiency of drilling.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к буровой технике и может быть использовано в качестве бурильного инструмента для проходки дегазационных, увлажнительных и других скважин в угольных пластах.The present invention relates to drilling equipment and can be used as a drilling tool for sinking degassing, moisturizing and other wells in coal seams.

Известен бурильный инструмент (см. Машины и инструменты для бурения скважин в угольных шахтах. / Сафонов М.С., Катанов Б.А. и др. М., изд-во "Недра", 1972, стр.90-91, рис.54), оснащенный съемными резцами. Корпус-державка инструмента в виде пластины. На передний конический конец ее по центру насажен без каких-либо дополнительных креплений опережающий двухлезвийный резец. Другие резцы, периферийные, осуществляют расширение скважины после опережающего резца. Они посажены в конические гнезда с дополнительным креплением от проворачивания при помощи планки, приваренной к корпусу перед передней плоскостью резца. Недостаток этого инструмента в том, что в его конструкции отсутствуют водопроводные каналы-отверстия для подвода охлаждающей жидкости. Вследствие этого резцы перегреваются и выходят из строя из-за отпайки твердосплавных пластинок. Вместе с этим неиспользование промывочно-охлаждающей жидкости не позволяет с необходимой интенсивностью удалять буровой шлам из забоя скважины. Это снижает эффективность бурения, создает дополнительные сопротивления вращению и подачи инструмента. К недостаткам известной конструкции следует отнести также то обстоятельство, что на окружной линии резания расположены диаметрально два периферийных резца. Это создает неустойчивое положение коронки на забое скважины и, как следствие, способствует уводу инструмента в сторону при бурении глубоких скважин.The well-known drilling tool (see. Machines and tools for drilling wells in coal mines. / Safonov MS, Katanov B.A. et al. M., Nedra Publishing House, 1972, pp. 90-91, rice .54) equipped with removable cutters. Tool holder in the form of a plate. On the front conical end, it is mounted in the center without any additional fastenings with a leading two-blade cutter. Other peripheral incisors expand the well after the leading incisor. They are planted in conical nests with additional fastening against rotation by means of a strip welded to the body in front of the front plane of the cutter. The disadvantage of this tool is that in its design there are no water channels or openings for supplying coolant. As a result, the cutters overheat and fail due to the soldering of carbide plates. At the same time, the non-use of flushing and cooling fluid does not allow removing the drill cuttings from the bottom of the well with the necessary intensity. This reduces the efficiency of drilling, creates additional resistance to rotation and feed tool. The disadvantages of the known design should also include the fact that on the circumferential cutting line are diametrically two peripheral cutters. This creates an unstable position of the crown on the bottom of the well and, as a result, promotes the removal of the tool to the side when drilling deep wells.

Известна также режущая коронка (см. Буровой инструмент для станков вращательного бурения. / Перетолчин В.А., Страбыкин Н.И. и др. Иркутск, 1975, стр.12-13, рис.1а) со сменными резцами, установленными в отверстиях плоского корпуса-державки. Центральный опережающий резец с двумя лезвиями. Остальные резцы расширительные с одним лезвием и расположены под некоторым углом к оси коронки. Удаление буровой мелочи (шлама) происходит за счет выдавливания ее коронкой из зоны резания под действием усилия подачи и крутящего момента. Недостаток этой коронки заключается в том, что механизмы подачи и вращения инструмента преодолевают дополнительное сопротивление на перемещения буровой мелочи от режущих лезвий резцов к шнековому транспортеру. Это создает перегрузку привода и, в конечном счете, снижает скорость бурения до 2-х раз. Вместе с этим, конструкция коронки не решает вопрос использования проточной воды для охлаждения резцов, что приводит к перегреву их и уменьшает сроки эксплуатации.Also known is a cutting crown (see Drilling tools for rotary drilling machines. / Peretolchin V.A., Strabykin N.I. et al. Irkutsk, 1975, pp. 12-13, Fig. 1a) with interchangeable cutters installed in the holes flat holder body. Central leading tool with two blades. The remaining incisors are broad with one blade and are located at some angle to the axis of the crown. The removal of drill trifle (sludge) occurs due to its extrusion by a crown from the cutting zone under the action of the feed force and torque. The disadvantage of this crown is that the feed mechanisms and the rotation of the tool overcome the additional resistance to movement of drill bits from the cutting blades of the cutters to the auger conveyor. This creates an overload of the drive and, ultimately, reduces the drilling speed up to 2 times. At the same time, the design of the crown does not solve the issue of using running water to cool the cutters, which leads to their overheating and reduces the operating life.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому объекту является буровая коронка по А.с. СССР №418608, кл. E21B 10/44, 1974, выбранная в качестве прототипа. Эта коронка состоит из вала, забурника с несколькими резцами и отдельных секций с режущими зубками. Секции фиксируются на валу при помощи шпонки и запираются в осевом направлении забурником. Отдельная секция выполнена в виде втулки с угловыми секторами. Каждый сектор служит для закрепления в отверстии режущего зубка и одновременно отбирает продукты разрушения с забоя скважины. Наружная поверхность сектора представляет собой участок спирали. Поверхность, обращенная к забою, совпадает с торцевой плоскостью втулки, а противоположная ей поверхность является винтовой и выполняет функции шнекового транспортера. Эти две противолежащие поверхности сходятся и образуют клин, который при вращении коронки внедряется в буровую мелочь, и перемещают ее от обрабатываемого забоя.Of the known technical solutions closest to the claimed object is a drill bit according to A.S. USSR No. 418608, cl. E21B 10/44, 1974, selected as a prototype. This crown consists of a shaft, a bump with several incisors and separate sections with cutting teeth. The sections are fixed on the shaft with the help of a key and axially locked by a borehole. A separate section is made in the form of a sleeve with angular sectors. Each sector serves to fix the cutting tooth in the hole and at the same time selects the products of destruction from the bottom of the well. The outer surface of the sector is a portion of the spiral. The surface facing the bottom coincides with the end plane of the sleeve, and the opposite surface is a screw and performs the functions of a screw conveyor. These two opposite surfaces converge and form a wedge, which, when the crown rotates, is introduced into the drill trifle, and move it from the processed face.

Недостатком известной буровой коронки является сложность конструкции и низкая эффективность бурения из-за перегрева зубков.A disadvantage of the known drill bit is the design complexity and low drilling efficiency due to overheating of the teeth.

Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение конструкции бурильной коронки и повышение эффективности бурения.The technical result of the present invention is to simplify the design of the drill bit and increase drilling efficiency.

Этот технический результат достигается тем, что державка выполнена монолитной в виде круглого стержня с несколькими коническими выступами, каждый из которых снабжен коническими гнездами с посаженными в них расширительными резцами числом не менее трех на окружной линии резания, а в промежутке между смежными резцами на выступах державки сделаны штыбопроходные выточки.This technical result is achieved by the fact that the holder is made monolithic in the form of a round rod with several conical protrusions, each of which is equipped with conical nests with expansion cutters inserted into them with a number of at least three on the circumferential cutting line, and in the gap between adjacent cutters on the protrusions of the holder bayonet undercut.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена коронка бурильная, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a drill bit, General view; figure 2 is the same, a top view.

Коронка бурильная содержит державку 1, оснащенную сменными резцами 2, 3. Державка представляет собой монолитный круглый стержень с несколькими выступами 4, 5, 6. Один конец державки имеет резьбовое отверстие 7 для соединения с буровым ставом. Противоположный конец 8 выполнен коническим. На него насажен опережающий двухлезвийный резец-забурник 2. Остальные резцы 3 расширительные однолезвийные, располагающиеся в количестве не менее 3-х на каждом выступе державки. Расширительный резец представляет собой зубок с твердосплавной пластинкой 9, посаженный в коническое гнездо 10 под некоторым углом α к оси коронки. Необходимое положение зубка в гнезде вокруг оси задается дополнительным соединением его плоской грани с упором 11 на выступе.The drill bit contains a holder 1, equipped with interchangeable cutters 2, 3. The holder is a monolithic round rod with several protrusions 4, 5, 6. One end of the holder has a threaded hole 7 for connection with the drill stand. The opposite end 8 is made conical. A leading two-blade cutter-bore 2. is mounted on it. The remaining cutters are 3 single-blade expansion ones, located in an amount of at least 3 on each protrusion of the holder. The expansion cutter is a tooth with a carbide plate 9, mounted in a conical socket 10 at an angle α to the axis of the crown. The necessary position of the tooth in the nest around the axis is set by the additional connection of its flat face with a stop 11 on the protrusion.

Каждый выступ державки изготовлен большего диаметра по сравнению с остальной цилиндрической частью. Наружная поверхность выступов выполнена конической, что исключает затирание ее о стенки скважины. В промежутке между смежными зубками сделаны выточки 12 радиусами R₁, R₂, R₃, через которые происходит удаление штыба - буровой мелочи от забоя.Each protrusion of the holder is made of a larger diameter compared to the rest of the cylindrical part. The outer surface of the protrusions is made conical, which eliminates rubbing it against the walls of the well. In the interval between adjacent teeth, recesses were made with 12 radii R ₁ , R ₂ , R ₃ , through which the rod is removed - drill trifle from the bottom.

На цилиндрической части державки, ближайшей к резьбовому отверстию, изготовлены два паза 13 в размер S под гаечный ключ для свинчивания и развинчивания резьбового соединения с буровой штангой.On the cylindrical part of the holder closest to the threaded hole, two grooves 13 in size S are made under a wrench for screwing and unscrewing the threaded connection with the drill rod.

Внутри стержня державки выполнены водопроводный канал 14 и поперечные отверстия 15 от него, через которые промывочно-охлаждающая жидкость поступает в забой к каждому резцу.Inside the stem of the holder there is a water channel 14 and transverse holes 15 from it, through which the flushing and cooling fluid enters the face to each cutter.

Процесс бурения скважины протекает так. Опережающий резец-забурник 2 оставляет после себя скважину диаметром d₁. Резцы следующего за ним первого выступа расширяют ее до диаметра d₂, и далее резцы последующих выступов расширяют скважину до диаметров d₃, d₄ и т.д. Конечный диаметральный размер скважины зависит от количества выступов на державке. Такое равномерно-последовательное увеличение диаметрального размера скважины выравнивает силовую нагрузку на резцы; позволяет бурить глубокие скважины режуще-скалывающим разрушением породы на забое. При этом не возникает необходимость разборки бурового става и замены вышедших из строя зубков до того, как скважина будет пробурена на заданную глубину.The process of drilling a well proceeds as follows. The leading cutter-bore 2 leaves behind a well with a diameter of d ₁ . The cutters of the first protrusion following it extend it to a diameter d ₂ , and then the cutters of the subsequent protrusions expand the well to diameters d ₃ , d ₄ , etc. The final diametric size of the well depends on the number of protrusions on the holder. Such a uniformly sequential increase in the diametric size of the well evens out the force load on the cutters; allows you to drill deep wells by cutting-chipping rock destruction at the bottom. At the same time, there is no need to disassemble the drill string and replace broken teeth before the well is drilled to a predetermined depth.

Конструктивная форма основной детали инструмента - державки резцов - предельно простая. Это цилиндрический стержень - деталь вращения, которая обрабатывается на токарном станке практически с одной установки.The structural form of the main part of the tool - tool holder - is extremely simple. This is a cylindrical rod - a rotation part that is machined on a lathe from almost one machine.

На окружной линии резания располагаются не менее трех резцов; причем опорные точки резцов на забое одного выступа державки смещены по кругу на угловой шаг по отношению к резцам смежных выступов. Это увеличивает устойчивость бурильной коронки на забое и уменьшает уводку бурового става в сторону при бурении глубоких скважин. Как известно, при уводке скважины возрастают сопротивления вращению и подачи инструмента и, как следствие, снижается эффективность бурения, т.е. скорость проходки скважины.At least three incisors are located on the circumferential cutting line; moreover, the reference points of the incisors at the face of one protrusion of the holder are displaced in a circle at an angular step relative to the cutters of adjacent protrusions. This increases the stability of the drill bit at the bottom and reduces the drift of the drill string to the side when drilling deep wells. As you know, when drilling a well, resistance to rotation and feed of the tool increases and, as a result, drilling efficiency decreases, i.e. well penetration rate.

Все эти и отмеченные выше особенности взаимодействия забоя с резцами инструмента повышают эффективность применения заявляемой бурильной коронки.All these and the above features of the interaction of the face with the tool cutters increase the efficiency of the inventive drill bit.

Claims

A drill bit containing a holder with interchangeable cutters and water channels-openings, one end of which has a threaded hole for connection to the drill stand, and a leading chisel cutter is mounted on the opposite conical end, characterized in that the holder is made monolithic in the form of a round rod with several conical protrusions, each of which is equipped with conical nests with expansion cutters planted in them with a number of at least three on the circumferential cutting line, and in the interval between adjacent cutters on the projections made by the holder shtyboprohodnye recess.