RU2404353C1

RU2404353C1 - Three-cone rock bit

Info

Publication number: RU2404353C1
Application number: RU2009140541/03A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Николаевич Попов (RU); Анатолий Николаевич Попов; Юрий Геннадиевич Матвеев (RU); Юрий Геннадиевич Матвеев; Александр Иванович Могучев (RU); Александр Иванович Могучев; Флюра Зиннатовна Булюкова (RU); Флюра Зиннатовна Булюкова
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2010-11-20

Abstract

FIELD: mining. ^ SUBSTANCE: rock bit cones are equipped with central and peripheral crowns of hard-alloy cogs. At one cone, peripheral crown is single-row, at the other - double-row with staggered arrangement of cogs in peripheral and pre-peripheral rows, at the third one - double-row with group arrangement of staggered cogs with pre-peripheral row cogs arranged pairwise between groups. At inverted tapers of cones, in the clear of peripheral crown cogs there are through slots arranged with depth of not less than cones barrier relative to legs. Width of slots on the first cone equals distance in the clear between bases of peripheral row cogs, and at the second and third cones it equals diametre of pre-peripheral row cogs. In each slot of the second and third cones, apart from slots opposite to pairwise cogs of per-peripheral row, in the clear of peripheral row cogs with displacement by two thirds of angular pitch in direction opposite to direction of cone rotation, and at equal distance from slot boards there are auxiliary cogs installed, one for each, normally towards surface of slots and aflush with surface of inverted cone and cone end. At the third cone in the clear of pairwise cogs of pre-peripheral row, at the ledges between cogs, there are cutting cogs installed, at the same time in slots adjacent to them normally to their surfaces and at the same distance from slot sides there are auxiliary cogs installed, one for each, aflush with surfaces of inverted taper and with external surface of cone body. ^ EFFECT: improved efficiency of well wall damage and wear resistance of inverted tapers of cones with artificial change of well curvature through development of radial load at rock bit. ^ 13 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему буровому инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам для бурения скважин с управлением кривизной.The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to cone drill bits for drilling wells with curvature control.

Известно буровое долото, содержащее шарошки, установленные на цапфах лап, и твердосплавные зубки, установленные на внутренних и периферийных венцах шарошек. Одна из шарошек оснащена однорядным периферийным венцом, а две другие - двухрядными периферийными венцами, в рядах которых зубки расположены в шахматном порядке. В свету зубков периферийных рядов размещены подрезные зубки заподлицо с поверхностями обратных конусов. Обратные конусы шарошек и спинки лап оснащены твердосплавными зубками (Шарошечные долота: Международный транслятор справочник / Серия "Нефтегазовая техника и технология" // Под ред. В.Я.Кершенбаума и А.В.Торгашова. - М.: АНО "Технонефтегаз", 2000. - С.50-56).Known drill bit containing cutters mounted on the pins of paws, and carbide teeth mounted on the inner and peripheral crowns of cutters. One of the cones is equipped with a single-row peripheral crown, and the other two with double-row peripheral crowns, in the rows of which the teeth are staggered. In the light of the teeth of the peripheral rows placed cutting teeth flush with the surfaces of the inverse cones. The reverse cones of the roller cones and the backs of the legs are equipped with carbide teeth (Roller bits: International translator guide / Series "Oil and gas technology and technology" // Edited by V.Ya. Kershenbaum and A.V. Torgashov. - M .: ANO "Technoneftegaz", 2000 .-- S.50-56).

Недостатками долота являются высокая вероятность образования рейки под периферийными венцами и особенно под ближайшими к ним предпериферийными рядами двухрядных венцов, т.к. эти венцы имеют наибольший радиус и шаг зубков в рядах и являются ведущими по отношению к центральным венцам. Гладкая поверхность обратных конусов обусловливает большую контактную поверхность их со стенкой скважины и затрудняет проход промывочной жидкости между обратным конусом и стенкой скважины, а в процессе управления кривизной требует создания большой радиальной нагрузки для эффективного фрезерования стенки скважины.The disadvantages of the bit are the high probability of the formation of a rail under the peripheral crowns and especially under the pre-peripheral rows of double-row crowns, since these crowns have the largest radius and tooth pitch in the rows and are leading in relation to the central crowns. The smooth surface of the inverse cones determines their large contact surface with the wall of the well and makes it difficult for the flushing fluid to pass between the inverse cone and the wall of the well, and in the process of curvature control it requires the creation of a large radial load for efficient milling of the well wall.

Эти недостатки приводят к неэффективному разрушению периферийной части забоя скважины, к необходимости создания повышенных радиальных нагрузок при искусственном изменении кривизны скважины, а также к образованию температурных трещин и к тепловому изнашиванию калибрующего скважину твердосплавного вооружения (Шарошечные долота: Международный транслятор справочник / Серия "Нефтегазовая техника и технология" // Под ред. В.Я.Кершенбаума и А.В.Торгашова. - М.: АНО "Технонефтегаз", 2000. - С.199-200).These shortcomings lead to inefficient destruction of the peripheral part of the bottom of the well, to the need to create increased radial loads with artificial changes in the curvature of the well, as well as to the formation of temperature cracks and to thermal wear of the carbide weapons calibrating the well (Roller bits: International translator reference book / Series Oil and Gas Engineering and technology "// Edited by V.Ya. Kershenbaum and A.V. Torgashov. - M .: ANO" Technoneftegaz ", 2000. - S.199-200).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является буровое трехшарошечное долото, включающее установленные на цапфах лап шарошки, твердосплавные зубки, установленные на центральных и периферийных венцах шарошек, одна из которых оснащена однорядным периферийным венцом, вторая - двухрядным периферийным венцом с шахматным расположением зубков периферийного и предпериферийного рядов и третья - двухрядным периферийным венцом с размещением шахматно расположенных зубков группами, каждая из которых начинается и заканчивается зубком предпериферийного ряда, в результате чего смежные зубки групп образуют пары с минимальным шагом. На обратных конусах шарошек долота в свету зубков периферийных венцов выполнены сквозные пазы с постоянным по длине трапецеидальным расширяющимся к поверхности обратного конуса сечением шириной по периферийной окружности шарошки, равной расстоянию в свету между основаниями зубков периферийных рядов на первой шарошке и равной диаметру зубков предпериферийного ряда на второй и третьей шарошках и глубиной не менее величины завеса шарошек относительно лап (патент RU №2361998 С1, МПК Е21И 10/16. Буровое трехшарошечное долото / А.Н.Попов, А.И.Могучев и М.А.Попов. // Изобретения. - 2009. - Бюл. №20) (прототип)).The closest technical solution to the claimed invention is a three-cone drill bit, including cones mounted on trunnion paws, hard-alloy teeth mounted on central and peripheral crowns, one of which is equipped with a single-row peripheral crown, a second-row peripheral crown with a checkerboard arrangement of the peripheral and preperipheral teeth rows and the third - a double-row peripheral crown with the placement of staggered teeth in groups, each of which begins and zak Chiva clove predperiferiynogo number, whereby groups of adjacent teeth form a pair with minimal step. Through the cones of the bit cone in the light of the teeth of the peripheral crowns, through grooves are made with a constant trapezoidal section extending to the surface of the inverse cone with a width of the cone circumferential circumference equal to the distance in the light between the bases of the teeth of the peripheral rows on the first cone and equal to the diameter of the teeth of the preperipheral row on the second and the third cone and a depth not less than the size of the cone relative to the paws (patent RU No. 2361998 C1, IPC E21I 10/16. Three-cone drill bit / A.N. Popov, A.I. Moguche and M.A.Popov // Inventions -.. 2009. - Bulletin №20) (prototype))..

Недостатком прототипа является то, что разрушение стенки скважины при создании радиальной нагрузки на долото осуществляется фрезерованием зубками периферийного ряда и расположенными с ними практически в одних продольных плоскостях шарошек зубками калибрующего ряда. Это приводит к дискретному разрушению стенки и к образованию на ней продольных выступов, которые приводят к износу неармированных частей обратных конусов шарошек и снижают эффективность разрушения стенки скважины при искусственном изменении ее кривизны. Кроме того, при фрезеровании абразивных горных пород наблюдается повышенный износ зубков, который может стать причиной отказа долота.The disadvantage of the prototype is that the destruction of the wall of the well when creating a radial load on the bit is carried out by milling the teeth of the peripheral row and located with them in almost the same longitudinal planes of the cone teeth of the calibrating row. This leads to discrete destruction of the wall and to the formation of longitudinal protrusions on it, which lead to wear of the unreinforced parts of the inverse cones of the cones and reduce the efficiency of destruction of the wall of the well with an artificial change in its curvature. In addition, when milling abrasive rocks, increased wear of the teeth is observed, which can cause a bit failure.

Этот вывод был сделан при анализе характера взаимодействия вооружения шарошек долота по пат. РФ №2361998 со стенкой скважины. На фиг.1 показан фрагмент развертки взаимодействия периферийной части 1-й шарошки с забоем скважины, на фиг.2 - 2-й шарошки и на фиг.3-3-й шарошки. На обратных конусах шарошек в свету зубков периферийных рядов выполнены пазы 4. Номера шарошек условные. Фигуры выполнены по параметрам долота 190,5СЗ. Шаги взаимодействия определены с учетом ожидаемого передаточного отношения шарошек. Из фиг.1 следует, что зубки 1 периферийного ряда 1-й шарошки воздействуют на забой и стенку скважины с минимальным шагом, т.к. 1-я шарошка имеет однорядный периферийный венец. Вторая шарошка воздействует на забой и стенку скважины зубками 2 с шагом вдвое большим, чем первая шарошка, так как имеет двухрядный периферийный венец. Этот венец является ведущим и определяет качение по забою как первой, так и второй шарошек (Технология бурения нефтяных и газовых скважин / А.Н.Попов, А.И.Спивак, Т.О.Акбулатов и др.; под общ. ред. А.И.Спивака и Л.А.Алексеева. - М.: Недра, 2007. С.177-180). Третья шарошка имеет групповое размещение периферийного вооружения, а поэтому ее качение согласуется с качением 1-й и 2-й шарошек лишь при взаимодействии с забоем в пределах группы. Эта шарошка воздействует на забой и стенку скважины зубками 3 с наибольшим шагом. Совокупное воздействие зубков периферийных рядов всех шарошек на стенку 5 скважины показано на фиг.4, из которой следует, что на стенке скважины остаются выступы 6, которые разрушаются истиранием телом шарошки.This conclusion was made when analyzing the nature of the interaction of the weapon cone bits according to US Pat. RF №2361998 with the wall of the well. In Fig.1 shows a fragment of a scan of the interaction of the peripheral part of the 1st cone with the bottom of the well, in Fig.2 - 2nd cone and in Fig.3-3rd cone. On the reverse cones of the cones in the light of the teeth of the peripheral rows, grooves 4 are made. Conventional numbers of cones. The figures are made according to the parameters of the bit 190,5СЗ. The steps of interaction are determined taking into account the expected gear ratio of the cones. From figure 1 it follows that the teeth 1 of the peripheral row of the 1st cone affect the bottom and the wall of the well with a minimum step, because 1st cone has a single-row peripheral crown. The second cone affects the bottom and the wall of the well with teeth 2 with a step twice as large as the first cone, as it has a two-row peripheral crown. This crown is the leading one and determines the rolling along the bottom of both the first and second roller cutters (Technology for drilling oil and gas wells / A.N. Popov, A.I. Spivak, T.O. Akbulatov, etc.; under the general ed. A.I. Spivak and L.A. Alekseev. - M .: Nedra, 2007.S. 177-180). The third cone has a group arrangement of peripheral weapons, and therefore its rolling is consistent with the rolling of the 1st and 2nd cones only when interacting with the face within the group. This cone affects the bottom and the wall of the well with teeth 3 with the greatest pitch. The combined effect of the teeth of the peripheral rows of all cones on the wall 5 of the well is shown in figure 4, from which it follows that on the wall of the well there are protrusions 6, which are destroyed by abrasion by the body of the cone.

Изобретение решает техническую задачу повышения эффективности разрушения стенки скважины и износостойкости обратных конусов шарошек при искусственном изменении кривизны скважины созданием радиальной нагрузки на долото.The invention solves the technical problem of increasing the efficiency of the destruction of the wall of the well and the wear resistance of the cone cone cone when artificially changing the curvature of the well by creating a radial load on the bit.

Указанная задача решается тем, что в трехшарошечном долоте, включающем установленные на цапфах лап шарошки, твердосплавные зубки, установленные на центральных и периферийных венцах шарошек, одна из которых оснащена однорядным периферийным венцом, вторая -двухрядным периферийным венцом с шахматным расположением зубков периферийного и предпериферийного рядов и третья - двухрядным периферийным венцом с размещением шахматно расположенных зубков группами, каждая из которых начинается и заканчивается зубком предпериферийного ряда, в результате чего смежные зубки групп образуют пары с минимальным шагом, выполненные на обратных конусах шарошек долота в свету зубков периферийных венцов сквозные пазы с постоянным по длине трапецеидальным расширяющимся к поверхности обратного конуса сечением шириной по периферийной окружности шарошки, равной расстоянию в свету между основаниями зубков периферийных рядов на первой шарошке и равной диаметру зубков предпериферийного ряда на второй и третьей шарошках и глубиной не менее величины завеса шарошек относительно лап, согласно изобретению в каждом пазу второй и третьей шарошек, кроме пазов напротив парных зубков предпериферийного ряда, в свету зубков периферийного ряда со смещением на две трети углового шага в направлении, противоположном направлению вращения шарошки, и на равном расстоянии от бортов паза установлено по одному вспомогательному зубку нормально к поверхности пазов и заподлицо с поверхностью обратного конуса и торца шарошки, а на третьей шарошке в свету парных зубков предпериферийного ряда на выступах между пазами установлены подрезные зубки, при этом в прилегающих к ним пазах нормально к их поверхностям и на одинаковом расстоянии от бортов паза установлено по одному вспомогательному зубку заподлицо с поверхностями обратного конуса и с наружной поверхностью корпуса шарошки.This problem is solved by the fact that in a three-cone bit, including cones mounted on trunnion paws, carbide teeth mounted on central and peripheral crowns, one of which is equipped with a single-row peripheral crown, and the second is a double-row peripheral crown with a checkerboard arrangement of teeth of the peripheral and preperipheral rows the third - a double-row peripheral crown with the placement of staggered teeth in groups, each of which begins and ends with the tooth of the pre-peripheral row, in a cut In addition, adjacent cloves of the groups form pairs with a minimum pitch made on the inverse cones of the bit cone in the light of the teeth of the peripheral crowns through grooves with a constant trapezoidal section extending to the surface of the cone cone with a width along the circumference of the cone equal to the clear distance between the bases of the cloves of the peripheral rows on the first cone and equal to the diameter of the teeth of the pre-peripheral row on the second and third cones and with a depth not less than the size of the cone relative to the paws, according to to the second and third cones in each groove, except for the grooves opposite the pair of teeth of the preperipheral row, in the light of the teeth of the peripheral row with a shift of two-thirds of the angular pitch in the direction opposite to the direction of rotation of the cone, and at an equal distance from the sides of the groove, one auxiliary tooth is set normally to the surface of the grooves and flush with the surface of the inverse cone and end of the cone, and on the third cone in the light of the pair of teeth of the preperipheral row on the protrusions between the grooves, cutting teeth are installed, this, in the grooves adjacent to them, it is normal to their surfaces and at the same distance from the sides of the groove, one auxiliary tooth is installed flush with the surfaces of the inverse cone and with the outer surface of the cone body.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое долото отличается от него тем, что в каждом пазу второй и третьей шарошек, кроме пазов напротив парных зубков предпериферийного ряда, в свету зубков периферийного ряда со смещением на две трети углового шага в направлении, противоположном направлению вращения шарошки, и на равном расстоянии от бортов паза установлено по одному вспомогательному зубку нормально к поверхности пазов и заподлицо с поверхностью обратного конуса и торца шарошки, а на третьей шарошке в свету парных зубков предпериферийного ряда на выступах между пазами установлены подрезные зубки, при этом в прилегающих к ним пазах нормально к их поверхностям и на одинаковом расстоянии от бортов паза установлено по одному вспомогательному зубку заподлицо с поверхностями обратного конуса и с наружной поверхностью корпуса шарошки.Comparative analysis with the prototype shows that the claimed bit differs from it in that in each groove of the second and third cones, in addition to the grooves opposite the paired teeth of the pre-peripheral row, in the light of the teeth of the peripheral row with an offset of two-thirds of the angular pitch in the direction opposite to the direction of rotation of the cone , and at an equal distance from the sides of the groove, one auxiliary tooth is installed normally to the surface of the grooves and flush with the surface of the inverse cone and end of the cone, and on the third cone in the light cloves predperiferiynogo row at the projections between the grooves scoring set teeth, while in the adjacent grooves normal to their surfaces and equidistant from the sides of the groove is set on one Zubcu flush with the support surfaces of the inverted cone and the outer surface of the cutter body.

Предлагаемое трехшарошечное долото показано на фиг.5 и фиг.6 в положении относительно стенки скважины. Оно содержит лапы 7, на которых установлены шарошки 2. Первая шарошка (фиг.5) содержит однорядный периферийный венец твердосплавных зубков 3, а на обратном конусе в свету зубков 3 выполнены сквозные пазы 4 в соответствии с прототипом.The proposed three-cone bit is shown in figure 5 and figure 6 in position relative to the wall of the well. It contains paws 7 on which the cones 2 are mounted. The first cone (Fig. 5) contains a single-row peripheral crown of carbide teeth 3, and through the grooves of the teeth 3, through grooves 4 are made through the grooves 4 in accordance with the prototype.

Вторая шарошка содержит двухрядный периферийный венец, в котором зубки 5 периферийного ряда и зубки 6 предпериферийного ряда расположены в шахматном порядке, а на обратном конусе в свету зубков 5 выполнены сквозные пазы 7. В пазах заподлицо с обратным конусом и торцом шарошки нормально к поверхности паза установлены вспомогательные зубки 8.The second cone contains a two-row peripheral crown, in which the teeth 5 of the peripheral row and the teeth 6 of the pre-peripheral row are staggered, and through the grooves are made through the grooves 7 in the light cone 7. The grooves are flush with the inverse cone and the end of the cone normal to the groove surface auxiliary teeth 8.

Третья шарошка (фиг.6) также содержит двухрядный периферийный венец, в котором зубки 5 периферийного ряда и зубки 6 предпериферийного ряда расположены в шахматном порядке в пределах групп. На границах групп зубки 6 образуют пары с минимальным шагом. В свету зубков 5 выполнены сквозные пазы 7, в которых установлены вспомогательные зубки 8. На выступах между пазами против парных зубков установлены подрезные зубки 9. Кроме того, на всех шарошках на выступах между пазами установлены твердосплавные вставки 10.The third cone (Fig.6) also contains a double-row peripheral crown, in which the teeth 5 of the peripheral row and the teeth 6 of the pre-peripheral row are staggered within the groups. At the borders of groups, cloves 6 form pairs with a minimum pitch. In the light of the teeth 5, through grooves 7 are made, in which auxiliary teeth are installed 8. On the protrusions between the grooves against the paired teeth, cutting teeth 9 are installed. In addition, carbide inserts 10 are installed on all cones between the grooves.

На фиг.7, 8 и 9 показаны виды всех трех шарошек 2 со стороны обратных конусов. Номера шарошек условные. Первая шарошка (см. фиг.7) оснащена однорядным венцом зубков 3 с минимальным шагом для конкретного типоразмера долота. На обратном конусе выполнены пазы 4. Ширина этих пазов соответствует расстоянию между основаниями головок зубков 3.7, 8 and 9 show views of all three cones 2 from the side of the inverse cones. Numbers of cones conditional. The first cone (see Fig. 7) is equipped with a single-row crown of teeth 3 with a minimum pitch for a specific size of the bit. The grooves are made on the inverse cone 4. The width of these grooves corresponds to the distance between the bases of the teeth 3.

Вторая шарошка (см. фиг.8) оснащена двухрядным венцом расположенных в шахматном порядке зубков 5 периферийного ряда и зубков 6 предпериферийного ряда. Ширина пазов 7 по периферийной окружности шарошки равна диаметру зубков 6 предпериферийного ряда. В пазах 7 установлены вспомогательные зубки 8. Зубки 8 размещены в свету зубков 6 со смещением на 2/3 углового шага в направлении, обратном направлению вращения шарошки, на поверхностях пазов на одинаковых расстояниях от бортов паза. Смещение достигается тем, что плоскость 11, проходящая через ось симметрии тела вспомогательного зубка и ось вращения шарошки, отклонена на две трети углового шага t зубков периферийного ряда в направлении, обратном направлению вращения шарошки от плоскости 12, проходящей через ось симметрии зубка этого ряда и ось вращения шарошки.The second cone (see Fig. 8) is equipped with a double-row crown of staggered teeth 5 of the peripheral row and teeth 6 of the pre-peripheral row. The width of the grooves 7 along the peripheral circumference of the cone is equal to the diameter of the teeth 6 of the pre-peripheral row. In the grooves 7, auxiliary teeth 8 are installed. The teeth 8 are placed in the light of the teeth 6 with an offset of 2/3 of the angular pitch in the direction opposite to the direction of rotation of the cutter, on the surfaces of the grooves at equal distances from the sides of the groove. The offset is achieved by the fact that the plane 11 passing through the axis of symmetry of the body of the auxiliary tooth and the axis of rotation of the cone is deflected by two-thirds of the angular step t of the teeth of the peripheral row in the direction opposite to the direction of rotation of the cone from plane 12 passing through the axis of symmetry of the tooth of this row and the axis rotation of the cone.

Третья шарошка (см. фиг.9) оснащена двухрядным венцом, зубки в котором размещены группами. В пределах группы зубки установлены в шахматном порядке. Каждая группа начинается и заканчивается зубком предпериферийного ряда, например зубками 6 и 13, т.е. зубки 6 и 13 образуют пару зубков с минимальным шагом в предпериферийном ряду. На обратном конусе шарошки выполнены пазы 7, ширина которых соответствует диаметру зубков 6 предпериферийного ряда. В свету парных зубков предпериферийного ряда на выступах между пазами установлены подрезные зубки 9, при этом в прилегающих к ним пазах нормально к их поверхностям установлено по одному вспомогательному зубку 8 заподлицо с поверхностями обратного конуса и с наружной поверхностью корпуса шарошки и на одинаковом расстоянии от бортов паза. В остальных пазах вспомогательные зубки установлены так же, как и на второй шарошке. Выступы между пазами на обратных конусах всех шарошек оснащены твердосплавными вставками 10.The third cone (see Fig. 9) is equipped with a two-row crown, the teeth of which are placed in groups. Within the group, the teeth are staggered. Each group begins and ends with a tooth of the pre-peripheral row, for example, with teeth 6 and 13, i.e. teeth 6 and 13 form a pair of teeth with a minimum pitch in the preperipheral row. On the inverse cone of the cone, grooves 7 are made, the width of which corresponds to the diameter of the teeth 6 of the pre-peripheral row. In the light of the pair of teeth of the pre-peripheral row, the cutting teeth 9 are installed on the protrusions between the grooves, while in the adjacent grooves, one auxiliary tooth 8 is normally flush to their surfaces flush with the surfaces of the inverse cone and with the outer surface of the cone and at the same distance from the sides of the groove . In the remaining grooves, the auxiliary teeth are installed in the same way as on the second cone. The protrusions between the grooves on the inverse cones of all cones are equipped with carbide inserts 10.

Долото работает следующим образом. В процессе бурения шарошки 2 катятся по забою, разрушая горную породу. Движение шарошек справа налево. Зубки 3 и 5 периферийных венцов, подрезные зубки 9, вспомогательные зубки 8 и твердосплавные вставки 10 формируют (калибруют) стенку скважины. Промывочная жидкость проходит между зубками и по пазам 7, охлаждая калибрующее вооружение и предупреждая его тепловое изнашивание. Схемы взаимодействия вооружения шарошек со стенкой скважины показаны на фиг.10, 11, 12 и 13. Схемы представляют собой развертки участков забоя, прилегающих к стенке скважины, на которые воздействует соответствующее вооружение шарошек с учетом их ожидаемого передаточного отношения. Шарошки движутся справа налево. Рассмотрен наиболее неблагоприятный случай, когда зубки периферийных рядов первой и второй шарошек и зубки внутри групп третьей шарошки работают по забою след в след с образованием рейки. При работе первой шарошки 2 (фиг.10) зубки 5 дискретно воздействуют на стенку (стенка условно показана пунктиром) и против пазов 4 остаются непораженные участки в виде выступов на стенке. Вторая шарошка (фиг.11) также дискретно воздействует на стенку с шагом t_з, но ее вспомогательные зубки воздействуют на непораженные зубками 5 участки стенки, т.к. отстоят от зубков 5 на 2/3 шага t_з. Третья шарошка (фиг.12) взаимодействует со стенкой скважины зубками 5 периферийного ряда, вспомогательными зубками 8 и подрезными зубками 9 и обеспечивает дальнейшее разрушение выступов на стенке, остающихся после проходов 1-й и 2-й шарошек. Величина установки вспомогательных зубков со смещением на 2/3 шага обусловлена тем, что ближняя граница выступа, соответствующего пазу 4, находится на расстоянии около 0,6 шага поражения забоя второй шарошкой, а дальняя граница на расстоянии около 0,7 шага поражения забоя третьей шарошкой. Средняя величина составляет около 2/3. Принято, что шаг поражения забоя прямо пропорционален шагу размещения зубков в ряду соответствующего венца. При этом поставлено условие, чтобы вспомогательные зубки воздействовали на выступы на стенке, когда они проходят через точку касания их окружности с окружностью скважины. Поэтому рассматривается воздействие зубков не на ближайший к зубку периферийного ряда венца выступ, а на следующий. Ожидаемый профиль стенки скважины после прохода всех трех шарошек показан на фиг.13, из которой видно, что значительные участки стенки 14 практически не имеют выступов. Отдельные оставшиеся на стенке выступы 75 будут разрушены при повторном проходе шарошек. При создании радиальной нагрузки на долото для искусственного изменения искривления скважины вооружение периферийных венцов и обратного конуса воздействует на практически гладкую стенку не только боковыми поверхностями зубков 3 и 5 периферийного ряда и плоскими поверхностями вставок 10, но и вершинами вспомогательных зубков 8, благоприятно расположенных по отношению к стенке скважины. Это обеспечивает высокую эффективность фрезерования стенки скважины и соответственно существенное уменьшение необходимой радиальной нагрузки на долото для получения заданного изменения искривления. Снижение радиальной нагрузки и наличие вспомогательных и подрезных зубков, существенно увеличивающих запас вооружения обратного конуса на износ, обеспечивают повышение долговечности долота. При деформировании скважины над долотом, характерном для скважин с большими углами искривления, возникает опасность заклинивания долота при подъеме. Вспомогательные зубки 8 на обратных конусах шарошек при вращении поднимаемого долота обеспечивают расширение скважины над долотом, предупреждая его заклинивание.The bit works as follows. In the process of drilling, cones 2 roll along the bottom, destroying the rock. Movement of cones from right to left. The teeth 3 and 5 of the peripheral crowns, cutting teeth 9, auxiliary teeth 8 and carbide inserts 10 form (calibrate) the borehole wall. The flushing fluid passes between the teeth and along the grooves 7, cooling the calibrating weapons and preventing its thermal wear. The interaction patterns of the cone armament with the wall of the well are shown in FIGS. 10, 11, 12 and 13. The circuits are reamers of the sections of the face adjacent to the wall of the well that are affected by the corresponding cone armament taking into account their expected gear ratio. The cones move from right to left. The most unfavorable case is considered when the teeth of the peripheral rows of the first and second cones and the cloves inside the groups of the third cone work to slaughter trail in the wake with the formation of a lath. During the operation of the first cone 2 (Fig. 10), the teeth 5 act discretely on the wall (the wall is conventionally shown by a dotted line) and against the grooves 4 there remain unaffected portions in the form of protrusions on the wall. The second cone (11) also acts discretely on the wall in increments of t _s , but its auxiliary teeth act on the wall sections not affected by the teeth 5, because spaced from teeth 5 by 2/3 of the step t _s . The third roller cutter (Fig. 12) interacts with the wall of the well with teeth 5 of the peripheral row, auxiliary teeth 8 and scoring teeth 9 and provides further destruction of the protrusions on the wall remaining after the passages of the 1st and 2nd cones. The magnitude of the installation of auxiliary teeth with a 2/3 step offset is due to the fact that the proximal border of the protrusion corresponding to the groove 4 is at a distance of about 0.6 of the bottom defeat of the face by the second cone, and the distant border is at a distance of about 0.7 of the bottom defeat of the bottom of the cone . The average value is about 2/3. It is accepted that the step of defeating the face is directly proportional to the step of placing the teeth in the row of the corresponding crown. In this case, the condition is set that the auxiliary teeth act on the protrusions on the wall when they pass through the point of contact of their circumference with the circumference of the well. Therefore, the effect of the teeth is considered not on the protrusion closest to the tooth of the peripheral row of the crown, but on the next. The expected profile of the wall of the well after the passage of all three cones is shown in Fig. 13, from which it can be seen that significant sections of the wall 14 have practically no protrusions. Separate protrusions 75 remaining on the wall will be destroyed upon repeated passage of the cones. When creating a radial load on the bit to artificially change the curvature of the well, the armament of the peripheral crowns and the inverse cone affects the almost smooth wall not only by the lateral surfaces of the teeth 3 and 5 of the peripheral row and the flat surfaces of the inserts 10, but also by the vertices of the auxiliary teeth 8, favorably located with respect to well wall. This ensures high efficiency of milling the borehole wall and, accordingly, a significant reduction in the required radial load on the bit to obtain a given change in curvature. Reducing the radial load and the presence of auxiliary and cutting teeth, which significantly increase the stock of weapons of the reverse cone for wear, increase the durability of the bit. When a well deforms above a bit, which is characteristic of wells with large angles of curvature, there is a danger of jamming of the bit when lifting. Auxiliary teeth 8 on the reverse cones of the cones during rotation of the raised bit provide the expansion of the well above the bit, preventing it from jamming.

Выполнение вооружения шарошек в соответствии с предложенным техническим решением позволит существенно повысить управляемость долот при искусственном изменении кривизны скважины (управлении кривизной), долговечность долот и снизить их прихватоопасность при наклонном и горизонтальном бурении, что обеспечит широкое применение изобретения при бурении скважин.The implementation of the cone armament in accordance with the proposed technical solution will significantly increase the controllability of the bits with an artificial change in the curvature of the well (control of curvature), the durability of the bits and reduce their tack hazard in directional and horizontal drilling, which will ensure widespread use of the invention when drilling wells.

Claims

Three-cone drill bit, including cones mounted on trunnion paws, carbide teeth mounted on central and peripheral crowns, one of which is equipped with a single-row peripheral crown, the second - a double-row peripheral crown with a checkerboard arrangement of teeth of the peripheral and pre-peripheral rows and the third - double-row by placing staggered teeth in groups, each of which begins and ends with a tooth of the pre-peripheral row, as a result of which adjacent teeth UPP form pairs with a minimum pitch, made on the inverse cones of the cone bits in the light of the teeth of the peripheral crowns, through grooves with a constant trapezoidal section expanding to the surface of the cone cone with a width along the circumference of the cone equal to the distance in the light between the bases of the cloves of the peripheral rows on the first cone and equal to the diameter of the teeth of the pre-peripheral row on the second and third cones and the depth not less than the size of the cone of the cones relative to the paws, characterized in that in each groove the second and third cones, in addition to the grooves opposite the pair of teeth of the preperipheral row, in the light of the teeth of the peripheral row with a shift of two-thirds of the angular pitch in the direction opposite to the direction of rotation of the cone, and at an equal distance from the sides of the groove, one auxiliary tooth is normal to the surface of the grooves and flush with the surface of the inverse cone and end of the cone, and on the third cone in the light of the pair of teeth of the preperipheral row on the protrusions between the grooves, cutting teeth are installed, while in adjacent to them ah normal to their surfaces and equidistant from the sides of the groove is set on one Zubcu flush with the support surfaces of the inverted cone and the outer surface of the cutter body.