RU2353748C1

RU2353748C1 - Bore bit

Info

Publication number: RU2353748C1
Application number: RU2007142163/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Владимир Федорович Сорокин (RU); Владимир Федорович Сорокин; Юрий Серафимович Татарчук (RU); Юрий Серафимович Татарчук; Михаил Матвеевич Розин (RU); Михаил Матвеевич Розин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2009-04-27

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention refers to bore bits designed for boring fractured and alternating rocks. The bore bit consists of a case with slots in a lower part inclined to the side counter to the direction of case rotation and dividing it to sectors armoured with cutting tools; the bore bit also consists of a guiding hub located in the cavity of the case and of cutting tools protectors from chip installed in the axial channels in the front part of each sector and spring loaded in axial direction; the protectors are made in form of rods with a spherical head. The protectors of cutting tools from chip are also made as a three-stepped rod. The spring of each rod is situated on its tail step in a pressurised closed chamber. Each protector is fixed in the axial channel of the sector from falling out with a removable arresting element made in form of a threaded hub or split spring ring. Implementing the disclosed bore bit reduces probability of chip of the cutting tools at boring fractured and alternating in hardness rocks and thus increases efficiency of operation.

EFFECT: reducing probability of chip of cutting tools at boring fractured and alternating in hardness rocks and thus increasing efficiency of operation.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам, предназначенным для разрушения трещиноватых и перемежающихся по твердости пород.The invention relates to a rock cutting tool, namely to drill bits intended for fracturing fractured and alternating hardness rocks.

Известна буровая коронка, включающая корпус с прорезями в нижней части, разделяющими ее на отдельные армированные породоразрушающими резцами секторы, причем прорези выполнены наклонно в сторону, противоположную направлению вращения корпуса (см. авт. св. СССР №548701, кл. Е21В 10/02, 1974 г.).Known drill bit, comprising a housing with slots in the lower part, dividing it into separate sectors reinforced by rock cutting cutters, and the slots are made obliquely in the direction opposite to the direction of rotation of the body (see ed. St. USSR No. 5448701, class E21B 10/02, 1974).

К недостаткам данной коронки следует отнести недостаточную эффективность очистки забоя от шлама из-за ухода части жидкости через прорези, не доходя до забоя скважины.The disadvantages of this crown include the insufficient efficiency of cleaning the bottom of the sludge due to the departure of part of the liquid through the slots, not reaching the bottom of the well.

Известна также буровая коронка, содержащая корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса и разделяющими ее на рабочие секторы, армированные резцами, и направляющую втулку, размещенную в полости корпуса (см. авт. св. СССР №622961, кл. Е21В 10/02, 1976 г.).Also known is a drill bit containing a housing with slots in the lower part, inclined to the side opposite to the direction of rotation of the housing and dividing it into working sectors reinforced with cutters, and a guide sleeve placed in the cavity of the housing (see ed. St. USSR No. 622961, C. E21B 10/02, 1976).

Недостатком этой коронки является ограниченная область ее применения, т.к. она может эффективно работать только при разбуривании слабо трещиноватых пород. В случае же наличия крупных трещин, а также при резком изменении твердости пород, например при бурении по моренным отложениям, велика вероятность скола резцов при их попадании в трещины или в зону перехода пород от одной твердости к другой.The disadvantage of this crown is the limited scope of its application, because it can work effectively only when drilling weakly fractured rocks. In the case of the presence of large cracks, as well as with a sharp change in the hardness of the rocks, for example, when drilling on moraine deposits, the chances of chipping of the cutters when they fall into cracks or into the zone of transition of rocks from one hardness to another are high.

Наиболее близким к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса и разделяющими ее на рабочие секторы, армированные резцами, направляющую втулку, размещенную в полости корпуса, и установленные в осевых каналах в передней части каждого сектора подпружиненные в осевом направлении предохранители резцов от скола в виде стержней (см. патент РФ №2270317, кл. Е21В 10/02, 2004 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill bit containing a body with slots in the lower part, tilted to the side opposite to the direction of rotation of the body and dividing it into working sectors, reinforced with cutters, a guide sleeve placed in the body cavity and installed in the axial channels in the front of each sector, axially spring-loaded fuses for cutting tools in the form of rods (see RF patent No. 2270317, cl. ЕВВ 10/02, 2004).

К недостаткам данной коронки следует отнести возможность довольного быстрого выхода из строя гофрированного стопорного кольца, используемого для фиксации предохранителей, особенно при бурении по абразивным породам. Это связано с возможностью износа кольца абразивным материалом, особенно с учетом небольшой его толщины, что необходимо для удобства его монтажа и демонтажа. Кроме того, открытое положение гофрированного кольца может привести к его зашламованию и как следствие этого - к заклиниванию предохранителя. В этом случае предохранитель не может выполнять свои прямые функции. Эти недостатки снижают как проходку, так и скорость бурения коронкой.The disadvantages of this crown include the possibility of a quick quick failure of the corrugated retaining ring used to fix the fuses, especially when drilling through abrasive rocks. This is due to the possibility of wear of the ring with abrasive material, especially taking into account its small thickness, which is necessary for the convenience of its installation and dismantling. In addition, the open position of the corrugated ring can lead to its clogging and, as a consequence, to jamming of the fuse. In this case, the fuse cannot perform its direct functions. These shortcomings reduce both penetration and the speed of drilling with a crown.

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.

Поставленная задача решается тем, что в буровой коронке, содержащей корпус с прорезями в нижней части, наклоненными в сторону, противоположную направлению вращения корпуса и разделяющими ее на армированные резцами секторы, и направляющую втулку, размещенную в полости корпуса, и установленные в осевых каналах в передней части каждого сектора подпружиненные в осевом направлении предохранители резцов от скола в виде стержней, согласно изобретению, предохранители резцов от скола выполнены в виде трехступенчатого стержня, при этом пружина каждого стержня расположена на его хвостовой ступени в герметично закрытой камере.The problem is solved in that in the drill bit containing the body with slots in the lower part, inclined to the side opposite to the direction of rotation of the body and dividing it into sectors reinforced with cutters, and a guide sleeve placed in the body cavity and installed in the axial channels in the front parts of each sector are axially spring-loaded fuse for cutting tools from chipping in the form of rods, according to the invention, the fuses of cutting tools from chipping are made in the form of a three-stage rod, while the spring azhdogo rod arranged at its caudal stage in a sealed chamber.

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

- что каждый предохранитель зафиксирован в осевом канале сектора от выпадения съемным стопорным элементом.- that each fuse is fixed in the axial channel of the sector against loss by a removable locking element.

- съемный стопорный элемент выполнен в виде резьбовой втулки или разрезного пружинного кольца.- a removable locking element is made in the form of a threaded sleeve or a split spring ring.

Изобретение поясняется чертежами, на котором фиг.1 изображает общий вид коронки в разрезе, а фиг.2 - часть сектора с резцами и предохранителем в увеличенном виде.The invention is illustrated by drawings, in which figure 1 depicts a General view of the crown in section, and figure 2 is part of a sector with cutters and a fuse in an enlarged view.

Буровая коронка включает корпус 1 с резцами 2, закрепленными на отдельных секторах 3, разделенных наклонными прорезями 4, и направляющую втулку 5, соединенную с корпусом 1 посредством резьбы 6. Прорези 4 выполнены наклонными в сторону, противоположную направлению вращения коронки, а каждый сектор 3 в передней части снабжен предохранителем от скола резцов 2. Предохранитель выполнен в виде трехступеннчатого стержня 7 со сферической рабочей головкой 8 и пружиной 9, обеспечивающей постоянное прижатие стержня 7 к забою. Ступенчатый стержень 7 и пружина 9 размещены в осевом канале 10 корпуса 1 перед резцами 2 и зафиксированы там съемным стопорным элементом в виде резьбовой втулки 11 или пружинного разрезного кольца (не показано). С целью исключения попадания шлама в полость осевых каналов 10 стержень 7 оснащен уплотнительным элементом 12. Предохранители установлены с возможностью постоянного контакта с забоем, однако благодаря использованию стержней 7 со сферической рабочей головкой 8 они оказывают минимальное сопротивление вращению коронки.The drill bit includes a housing 1 with cutters 2 , mounted on separate sectors 3, separated by inclined slots 4, and a guide sleeve 5 connected to the housing 1 by means of thread 6. The slots 4 are inclined in the direction opposite to the direction of rotation of the crown, and each sector 3 in the front part is equipped with a fuse against chipping of the incisors 2. The fuse is made in the form of a three-stage rod 7 with a spherical working head 8 and a spring 9, which ensures constant pressing of the rod 7 to the bottom. The stepped rod 7 and the spring 9 are placed in the axial channel 10 of the housing 1 in front of the cutters 2 and are fixed there by a removable locking element in the form of a threaded sleeve 11 or a spring split ring (not shown). In order to prevent sludge from entering the cavity of the axial channels 10, the rod 7 is equipped with a sealing element 12. The fuses are installed with the possibility of constant contact with the face, however, due to the use of the rods 7 with a spherical working head 8, they provide minimal resistance to rotation of the crown.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента резцы 2 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода выносится с забоя промывочной жидкостью, подаваемой через бурильную колонну и полость направляющей втулки 5. При разбуривании трещиноватых и перемежающихся по твердости пород велика вероятность попадания резцов 2 в трещины и выемки забоя, что может привести к их сколу. При работе предложенной коронкой резцы 2 предохраняются от сколов в случае их попадания в трещины или в зону перехода пород от одной твердости к другой благодаря наличию прорезей 4, обеспечивающих пружинящее действие секторов 3, и использованию предохранителей, размещенных в передней части каждого сектора 3 и играющих роль ограничителя углубки резцов 2 в породу. Благодаря предложенной схеме размещения предохранителей в передней части секторов 3 подпружиненные стержни 7 первыми воспринимают ударные нагрузки и тем самым снижают вероятность скола резцов 2. При этом путем подбора жесткости пружины 9 предохранителя можно регулировать величину погружения резцов в трещины или выемки и тем самым практически полностью исключить их поломки. Использование уплотнительных элементов 12 защищает предохранители от попадания в полость 10 шлама и тем самым гарантирует надежность работы пружины 9, а следовательно, и функционирования предохранителя в целом.The principle of operation of the crown is as follows. Under the action of axial load and torque, the cutters 2 are introduced into the rock and destroy it. The destroyed rock is removed from the bottom by flushing fluid supplied through the drill string and the cavity of the guide sleeve 5. When drilling fractured and intermittent hardness rocks, it is likely that the cutters 2 enter the cracks and excavations of the bottom, which can lead to their chipping. When working with the proposed crown, the cutters 2 are protected from chipping in case they fall into cracks or in the zone of transition of rocks from one hardness to another due to the presence of slots 4, providing spring action of sectors 3, and the use of fuses located in the front of each sector 3 and playing a role limiter of the depths of the cutters 2 in the rock. Due to the proposed arrangement of fuses in the front of sectors 3, the spring-loaded rods 7 are the first to perceive shock loads and thereby reduce the likelihood of chipping of the cutters 2. At the same time, by selecting the stiffness of the spring 9 of the fuse, it is possible to adjust the immersion of the cutters in cracks or grooves and thereby almost completely eliminate them breakdowns. The use of sealing elements 12 protects the fuses from falling into the cavity 10 of the sludge and thereby guarantees the reliability of the spring 9, and therefore the functioning of the fuse as a whole.

Таким образом, применение предложенной коронки позволяет значительно снизить вероятность скола резцов при бурении по трещиноватым и перемежающимся по твердости породам, повысить надежность работы предохранителей и тем самым повысить эффективность работы коронки независимо от степени трещиноватости разбуриваемых пород.Thus, the use of the proposed crown can significantly reduce the likelihood of chipping of chisels during drilling along fractured and alternating in hardness rocks, increase the reliability of fuses and thereby increase the efficiency of the crown regardless of the degree of fracture of the drilled rocks.

Claims

1. A drill bit containing a body with slots in the lower part, inclined to the side opposite to the direction of rotation of the body, and dividing it into sectors reinforced with cutters, a guide sleeve placed in the body cavity and installed in the axial channels in the front of each sector, spring-loaded in the axial direction of the cutter fuses in the form of rods, characterized in that the cutter fuses in the form of chisels are made in the form of a three-stage rod, while the spring of each rod is located on its tail oic stage in a sealed chamber.

2. The drill bit according to claim 1, characterized in that each fuse is fixed in the axial channel of the sector from falling out by a removable locking element.

3. The drill bit according to claim 2, characterized in that the removable retaining element is made in the form of a threaded sleeve or a split spring ring.