RU2387787C1

RU2387787C1 - Drilling roller bit

Info

Publication number: RU2387787C1
Application number: RU2009106748/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Игорь Вячеславович Смирнов (RU); Игорь Вячеславович Смирнов; Вячеслав Геннадьевич Смирнов (RU); Вячеслав Геннадьевич Смирнов; Владимир Федорович Сорокин (RU); Владимир Федорович Сорокин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2010-04-27

Abstract

FIELD: oil and gas production.

SUBSTANCE: drilling three-roller bit comprises support brackets with inclined pivot shafts and rolling cutters mounted thereon by a retaining bearing with their base and inverse cones reinforced by hard-alloy teeth and rotating rock cutting elements respectively. Each rock cutting element on the inverse cone of the rolling cutter is provided with a stepped flushing hole wherein there is a reciprocal clamp rigidly connected to the body of the rolling cutter. Within a cavity of the step of greater diametre of the flushing hole of each rock cutting element, there is a diamond-set hard metal alloy plate. This plate is rigidly connected with the rock cutting element. The cavities between the rock cutting element and the clamp on one side and walls of the hole on the other side are filled with a hydrolayer and sealing.

EFFECT: longer operational life of the rock cutting elements and the whole boring cutter, higher drilling feed range and speed.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым трехшарошечным долотам, преимущественно малого диаметра.The invention relates to a rock cutting tool, namely to three-cone drill bits, mainly of small diameter.

Известно буровое шарошечное долото, включающее корпус и закрепленные на цапфах лап конусные шарошки с твердосплавными породоразрушающими элементами на основных и обратных конусах (см. авт. св. СССР №219491, кл. E21B 10/16, 1966 г.).A cone drill bit is known, which includes a body and conical cones fixed on paw pins with carbide rock cutting elements on the main and inverse cones (see ed. St. USSR No. 219491, class E21B 10/16, 1966).

Недостатком этого долота является высокая стоимость, связанная со сложностью технологии изготовления специального калибрующего венца, расположенного на обратном конусе каждой шарошки. Именно по этой причине долота с подобным вооружением не нашли применения в практике бурения.The disadvantage of this bit is the high cost associated with the complexity of the manufacturing technology of a special calibrating crown located on the inverse cone of each cone. For this reason, bits with similar weapons did not find application in drilling practice.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы с наклонными цапфами, на которых посредством подшипников установлены шарошки, основные и обратные конуса которых армированы соответственно твердосплавными зубками и вращающимися породоразрушающими элементами (см. авт. св. СССР №1502794, кл. E21B 10/16, 1989 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a cone drill bit, including paws with inclined trunnions, on which cones are mounted with bearings, the main and reverse cones of which are reinforced with carbide teeth and rotating rock cutting elements, respectively (see ed. St. USSR No. 1502794, CL E21B 10/16, 1989).

Данное долото также не лишено определенных недостатков, к которым следует в первую очередь отнести сложность обеспечения возможности вращения твердосплавных зубков на обратных конусах шарошек, а также их недостаточную износостойкость, что снижает ресурс работы как самих породоразрушающих элементов, так и долота в целом.This bit is also not without certain drawbacks, which include, first of all, the difficulty of ensuring the possibility of rotation of carbide teeth on the cones of the cone, as well as their insufficient wear resistance, which reduces the life of the rock-cutting elements themselves and the bit as a whole.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет повышения ресурса работы породоразрушающих зубков и снижение затрат на проведение буровых работ.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the bit by increasing the life of the rock cutting teeth and reducing the cost of drilling operations.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы с наклонными цапфами, на которых посредством подшипников установлены шарошки, основные и обратные конуса которых армированы соответственно твердосплавными зубками и вращающимися породоразрушающими элементами, согласно изобретению каждый породоразрушающий элемент на обратном конусе шарошки выполнен с осевым каналом ступенчатой формы, в котором размещен фиксатор ответной формы, жестко соединенный с корпусом шарошки.The technical result achieved is achieved by the fact that in the drilling cone bit, including paws with inclined pins, on which the cones are mounted, the main and reverse cones of which are reinforced with carbide teeth and rotating rock cutting elements, according to the invention, each rock cutting element on the cone of the cone is made with an axial channel of a stepped form, in which a retainer of a reciprocal form is placed rigidly connected to the cone body.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:The achievement of the specified technical result also contributes to the fact that:

- каждый породоразрушающий элемент оснащен алмазно-твердосплавной пластиной, размещенной в полости ступени осевого канала большего диаметра и жестко соединенной с породоразрушающий элементом;- each rock cutting element is equipped with a diamond carbide plate placed in the cavity of the stage of the axial channel of a larger diameter and rigidly connected to the rock cutting element;

- полость между фиксатором и породоразрушающим элементом заполнена гидропластом.- the cavity between the retainer and the rock cutting element is filled with hydroplast.

Изобретение поясняется чертежами, на которых на фиг.1 представлен общий вид долота, а на фиг.2 - узел А на фиг.1; на фиг.3 - вид породоразрушающего элемента сбоку.The invention is illustrated by drawings, in which figure 1 shows a General view of the bit, and figure 2 - node a in figure 1; figure 3 is a side view of the rock cutting element.

Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с наклонными цапфами 4, на которых посредством замковых шариковых подшипников качения 3 установлены конические шарошки 2 с твердосплавным вооружением. Основные конуса шарошек армированы твердосплавными зубками 7, а обратные конуса 3 - вращающимися породоразрушающими элементами 6. Последние на обратном конусе 3 каждой шарошки 2 выполнены с осевым каналом 13 ступенчатой формы, в котором размещен фиксатор 8 ответной формы, жестко соединенный с корпусом шарошки 2. Головка 9 фиксатора 8 не препятствует повороту породоразрушающего элемента 6. В полости ступени большего диаметра осевого канала 13 каждого породоразрушающего элемента 6 жестко установлена алмазно-твердосплавная пластина 10. Полость между фиксатором 8 и породоразрушающим элементом 6 заполнена гидропластом 12, который одновременно выполняет функции уплотнителя и подшипника. Полость между породоразрушающим элементом 6 и каналом 14 под него в корпусе шарошки 2 герметизируется уплотнительным кольцом 11, который также может быть выполнен из гидропласта. Возможен вариант выполнения уплотнительного кольца 11 из гидропласта по всей длине контакта породоразрушающего элемента 6 со стенками канала 14. Алмазно-твердосплавная пластина 10 и породоразрушающий элемент 6 образуют кулачковое соединение 15, исключающее их проворот одного относительно другого, что повышает калибрующую способность долота 6 в целом.The cone drill bit contains a housing 1 with inclined pins 4, on which conical cones 2 with carbide weapons are installed by means of castle ball bearings 3. The main cones of the cones are reinforced with carbide teeth 7, and the inverse cones 3 - by rotary rock cutting elements 6. The latter on the inverse cone 3 of each cone 2 are made with an axial channel 13 of a stepped form, in which a latch 8 of the reciprocal form is mounted, rigidly connected to the cone of the cone 2. Head 9 of the latch 8 does not prevent the rotation of the rock cutting element 6. In the cavity of the step of a larger diameter of the axial channel 13 of each rock cutting element 6, a diamond carbide plate 10 is rigidly mounted I am waiting for the retainer 8 and the rock cutting element 6 is filled with hydroplastic 12, which simultaneously serves as a seal and bearing. The cavity between the rock cutting element 6 and the channel 14 under it in the cone 2 is sealed with a sealing ring 11, which can also be made of hydroplast. A possible embodiment of the hydro-plastic sealing ring 11 along the entire contact length of the rock cutting element 6 with the walls of the channel 14. The diamond carbide plate 10 and the rock cutting element 6 form a cam connection 15, preventing them from turning one relative to the other, which increases the gauge ability of the bit 6 as a whole.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента твердосплавные зубки 7 шарошек 2 осуществляют разрушение забоя, а калибровку стенок скважины осуществляют породоразрушающие элементы 6 и периферийный ряд твердосплавных зубков 7. В процессе бурения породоразрушающие элементы 6 своими алмазно-твердосплавными пластинами 10 постоянно контактируют со стенками скважины и за счет трения о породу поворачиваются вокруг фиксатора 8, жестко соединенного с корпусом шарошки 2. Этому способствует также использование гидропласта 12, выполняющего роль подшипника, а также наличие уплотнения 11 между породоразрушающим элементом 6 и каналом 14 в корпусе шарошки 2, препятствующего попаданию шлама между вращающимся породоразрушающим элементом 6 и стенками канала 14. По мере износа опоры долота шарошки 2 отжимаются к оси долота и усилие на породоразрушающие элементы 6 увеличивается, в результате чего алмазно-твердосплавные пластины 10 начинают вращаться с большей скоростью. Это способствует более равномерному износу алмазно-твердосплавных пластин 10, что позволяет максимально использовать их ресурс.The principle of operation of the bit is as follows. Under the action of axial load and torque, the carbide teeth 7 of the cone 2 carry out the destruction of the bottom, and the walls of the well are calibrated by the rock cutting elements 6 and the peripheral row of carbide teeth 7. During drilling, the rock cutting elements 6 are constantly in contact with the walls of the well and behind the diamond carbide plates 10 due to friction on the rock, they rotate around the latch 8, which is rigidly connected to the cone of the cone 2. This is also facilitated by the use of hydroplast 12, which plays the role of bearing, as well as the presence of a seal 11 between the rock cutting element 6 and the channel 14 in the roller cone body 2, which prevents sludge from entering between the rotating rock cutting element 6 and the walls of the channel 14. As the bit supports wear, the roller cones 2 are pressed to the axis of the bit and the force on the rock cutting elements 6 increases As a result, the diamond carbide inserts 10 begin to rotate at a higher speed. This contributes to a more uniform wear of diamond carbide inserts 10, which allows maximum use of their resource.

В целом это повышает как проходку на долото, так и скорость бурения и, как следствие этого, снижает затраты на буровые работы.In general, this increases both the penetration to the bit and the drilling speed and, as a result, reduces the cost of drilling.

Claims

1. Drill roller bit, including legs with inclined trunnions, on which bearings are mounted, the main and reverse cones of which are reinforced with carbide teeth and rotating rock cutting elements, respectively, characterized in that each rock cutting element on the inverse cone of the cone is made with an axial channel of stepped form , in which there is a retainer of the reciprocal form, rigidly connected to the roller cone body.

2. The cone drill bit according to claim 1, characterized in that each rock cutting element is equipped with a diamond carbide plate placed in the cavity of the axial channel stage of a larger diameter and rigidly connected to the rock cutting element.

3. Drill roller according to claim 1, characterized in that the cavity between the retainer and the rock cutting element is filled with a hydroplast.