RU2425945C1 - Three-cone rolling drilling bit - Google Patents

Three-cone rolling drilling bit Download PDF

Info

Publication number
RU2425945C1
RU2425945C1 RU2010131703/03A RU2010131703A RU2425945C1 RU 2425945 C1 RU2425945 C1 RU 2425945C1 RU 2010131703/03 A RU2010131703/03 A RU 2010131703/03A RU 2010131703 A RU2010131703 A RU 2010131703A RU 2425945 C1 RU2425945 C1 RU 2425945C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
teeth
bit
cutter
cone
crowns
Prior art date
Application number
RU2010131703/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Юрьевич Сериков (RU)
Дмитрий Юрьевич Сериков
Виталий Анатольевич Ясашин (RU)
Виталий Анатольевич Ясашин
Николай Митрофанович Панин (RU)
Николай Митрофанович Панин
Original Assignee
Дмитрий Юрьевич Сериков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Юрьевич Сериков filed Critical Дмитрий Юрьевич Сериков
Priority to RU2010131703/03A priority Critical patent/RU2425945C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2425945C1 publication Critical patent/RU2425945C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: drilling bit includes legs with parallel offset inclined trunnions, which are installed on them by means of retaining bearing of conical cutter with a crown; cast or milled teeth of the above legs are installed at an angle to longitudinal axis of trunnion. Each conical cutter is provided with teeth with right-hand and left-hand inclination. The above teeth are made so that axial load on bearing assembly of each bit cutter, which appears as a result of rock destruction force of inclined teeth of one cutter crown, can be compensated with axial force which had the same value and was opposite in direction and which appeared simultaneously at operation of the rest crowns of the same cutter, i.e. total constituent of axial force appearing as a result of rock destruction force with cutter crowns with inclined teeth at its sliding along the bottomhole on each bearing assembly of the bit shall be equal to zero.
EFFECT: higher operating efficiency of the bit by providing the hole making in the specified direction.
2 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам, преимущественно для бурения мягких пород и пород средней категории твердости.The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to cone drill bits, primarily for drilling soft rocks and rocks of medium hardness category.

Известно буровое шарошечное долото, включающее корпус, конусные шарошки с литыми или фрезерованными зубьями и боковые промывочные узлы со сменными насадками (см. Масленников И.К. «Буровой инструмент». М.: Недра, 1989, с.141-142, рис.2.1.63).Known drilling cone bit, comprising a housing, conical cones with cast or milled teeth and side flushing units with interchangeable nozzles (see Maslennikov IK "Drilling tool". M: Nedra, 1989, p.141-142, Fig. 2.1.63).

Недостатком этого долота является низкая эффективность работы из-за несбалансированности его двух основных систем - геометрии вооружения и опорных узлов.The disadvantage of this bit is the low efficiency due to the imbalance of its two main systems - the geometry of weapons and support nodes.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое трехшарошечное долото, включающее лапы с наклонными цапфами, установленные на них посредством замкового подшипника шарошки с венцами, литые или фрезерованные зубья которых расположены под углом относительно образующей (см. Масленников И.К. и Матвеев Г.И. Инструмент для бурения скважин. М.: Недра, 1981, стр.40-41).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a three-cone drill bit, including paws with inclined trunnions mounted on them by means of a roller cone lock bearing, cast or milled teeth of which are located at an angle relative to the generatrix (see I. Maslennikov and Matveev, G.I., Tool for Drilling Wells, Moscow: Nedra, 1981, pp. 40-41).

Данная конструкция долота благодаря новой схеме расположения зубьев обеспечивает более эффективное разрушение забоя.This design of the bit due to the new tooth arrangement provides a more effective destruction of the face.

К недостаткам данного бурового инструмента следует отнести вероятность отклонения долота от заданного направления в процессе бурения, так как предложенная схема расположения зубьев не устраняет отклоняющего усилия на долоте, а также способствует повышенному износу подшипниковых узлов, связанному с возникновением дополнительной осевой нагрузки в подшипниковых узлах долота не только вследствие воздействия осевой нагрузки на долото, но и от сил разрушения породы, возникающих при проскальзывании вооружения по забою. Это, в свою очередь, снижает эффективность работы бурового долота и ведет к удорожанию буровых работ.The disadvantages of this drilling tool include the probability of deviation of the bit from a given direction during drilling, since the proposed tooth arrangement does not eliminate the deflecting force on the bit, and also contributes to increased wear of the bearing assemblies associated with the occurrence of additional axial load in the bearing nodes of the bit due to the impact of the axial load on the bit, but also from the forces of destruction of the rock arising from the slipping of weapons in the face. This, in turn, reduces the efficiency of the drill bit and leads to higher cost of drilling operations.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет увеличения ресурса работы подшипниковых узлов и оптимизации отвода шлама из зоны бурения зубьев шарошек с одновременным обеспечением проходки скважины строго по заданному направлению.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the bit by increasing the service life of the bearing assemblies and optimizing the removal of cuttings from the drilling zone of the cone teeth while ensuring well penetration strictly in a given direction.

Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом трехшарошечном долоте, включающем лапы с параллельно смещенными наклонными цапфами, установленные на них посредством замкового подшипника шарошки с венцами, литые или фрезерованные зубья которых установлены под углом к продольной оси цапфы, согласно изобретению каждая шарошка оснащена зубьями с правым и левым наклоном, выполненными с таким расчетом, чтобы осевая нагрузка на подшипниковый узел каждой шарошки долота, возникающая вследствие усилия разрушения породы наклоненных зубьев венцов шарошки одного направления, компенсировалась такой же по величине и противоположной по направлению осевой нагрузкой, одновременно возникающей при работе остальных венцов на той же шарошке.The technical result is achieved by the fact that in the three-cone drill bit, which includes paws with parallel shifted inclined pins, mounted on them by means of a locking roller cones with crowns, cast or milled teeth of which are mounted at an angle to the longitudinal axis of the axle, according to the invention, each cone is equipped with teeth with right and left tilt, designed so that the axial load on the bearing assembly of each bit cone, resulting from the rock breaking force nennyh cutter tooth crowns in one direction, offset by the same magnitude and opposite direction of axial load occurring simultaneously with the rest of rims on the same cone.

Изобретение поясняется чертежами, на фиг.1 представлен общий вид долота; фиг.2 - схема размещения вооружения.The invention is illustrated by drawings, figure 1 presents a General view of the bit; figure 2 - layout of weapons.

Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 с наклонными параллельно смещенными цапфами (не показаны), на которых установлены конические шарошки 2 с литыми или фрезерованными зубьями 3, и промывочные узлы 4, размещенные между шарошками 2 и направляющими поток промывочной жидкости на забой скважины. При этом зубья 3 на каждой шарошке 2 выполнены с противоположным (т.е. с правым и левым) наклоном относительно продольной оси шарошки 2. Суммарные осевые составляющие для каждой из трех шарошек NA, NB и NC от соответствующих усилий разрушения породы FA, FB и FC наклоненных зубьев, возникающих при их контакте с забоем, должны удовлетворять следующему условию (равенству):The drill bit contains a housing 1 with parallel inclined pins (not shown), on which conical cones 2 with cast or milled teeth 3 are installed, and flushing units 4 located between the cones 2 and guiding the flow of flushing fluid to the bottom of the well. In this case, the teeth 3 on each cone 2 are made with the opposite (i.e., left and right) inclination relative to the longitudinal axis of cone 2. The total axial components for each of the three cones N A , N B and N C from the corresponding rock fracture forces F A , F B and F C of the inclined teeth arising from their contact with the face must satisfy the following condition (equality):

NA-NA1+NA2+NA3=0;N A- N A1 + N A2 + N A3 = 0;

NB=NB1+NB2=0;N B = N B1 + N B2 = 0;

NC=NC1+NC2=0;N C = N C1 + N C2 = 0;

где:Where:

NA1, NA2 и NA3 = осевая нагрузка на опорные узлы - A (1-й шарошки долота), возникающая вследствие усилия разрушения породы - FA1, FA2, и FA3 зубьев с наклонным вооружением соответственно перового, второго и третьего венцов шарошки - А при его проскальзывании по забою.N A1 , N A2 and N A3 = axial load on the support nodes - A (1st bit cone) resulting from the rock breaking force - F A1 , F A2 , and F A3 teeth with oblique arms of the first, second and third crowns, respectively cones - And when it slips along the face.

NB1 и NB2 = осевая нагрузка на опорный узел - B (2-й шарошки долота), возникающая вследствие усилия разрушения породы - FB1 и FB2 зубьев с наклонным вооружением перового и второго венцов шарошки - В при их проскальзывании по забою.N B1 and N B2 = axial load on the support node - B (2nd bit cutter) resulting from the rock breaking force - F B1 and F B2 of the teeth with oblique armament of the first and second bit cutters - B when they slip along the bottom.

NC1 и NC2 = осевая нагрузка на опорный узел - С (3-й шарошки долота), возникающая вследствие усилия разрушения породы - FC1 и FC2 зубьев с наклонным вооружением перового и второго венцов шарошки - С при их проскальзывании по забою.N C1 and N C2 = axial load on the support node - C (3rd bit cone) resulting from the rock breaking force - F C1 and F C2 teeth with oblique armament of the first and second cones - C when they slip over the bottom.

Выполнение этого условия достигается за счет целого ряда конструктивных решений, таких как: изменения количества наклонных зубьев; использования наряду с наклонными зубьями также и зубьев, ориентированных вдоль оси шарошки; изменением угла наклона зубьев, а также их длины для каждого отдельного венца каждой шарошки.The fulfillment of this condition is achieved due to a number of design solutions, such as: changes in the number of inclined teeth; use along with the inclined teeth also the teeth oriented along the axis of the cone; a change in the angle of inclination of the teeth, as well as their length for each individual crown of each cone.

Такое выполнение геометрии вооружения шарошек обеспечивает взаимное погашение усилий, действующих вдоль оси шарошки долота и направленных в противоположные стороны, возникающих при разрушении породы право и левосторонними зубьями. Это гарантирует увеличение долговечности подшипниковых узлов, а также сохранение заданного направления бурения.This implementation of the geometry of the weapons of the cones provides mutual cancellation of the forces acting along the axis of the cone bits and directed in opposite directions that occur when the rock is destroyed by the right and left-side teeth. This ensures an increase in the durability of the bearing units, as well as the preservation of a given direction of drilling.

Предложенная схема вооружения шарошек бурового долота может быть использована в долотах с любым количеством шарошек.The proposed armament scheme for drill bit cones can be used in bits with any number of cones.

Принцип работы долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента зубья 3 шарошек 2 осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины. Разрушенная порода удаляется на поверхность промывочной жидкостью, подаваемой на забой скважины через промывочные узлы 4. Благодаря выполнению вооружения долота с указанными параметрами на долоте не возникает отклоняющих усилий, и скважина сохраняет заданное направление бурения.The principle of operation of the bit is as follows. Under the action of axial load and torque, the teeth 3 of the cone 2 carry out the destruction of the bottom and calibration of the walls of the well. The destroyed rock is removed to the surface by flushing fluid supplied to the bottom of the well through flushing units 4. Due to the armament of the bit with the indicated parameters, there are no deflecting forces on the bit, and the well maintains the specified direction of drilling.

Таким образом, применение предложенного долота позволит повысить эффективность его работы и тем самым снизить себестоимость буровых работ.Thus, the use of the proposed bit will increase the efficiency of its work and thereby reduce the cost of drilling.

Claims (1)

Буровое трехшарошечное долото, включающее лапы с параллельно смещенными наклонными цапфами, установленные на них посредством замкового подшипника шарошки с венцами, литые или фрезерованные зубья которых установлены под углом к продольной оси цапфы, отличающееся тем, что каждая шарошка оснащена зубьями с правым и левым наклоном, выполненными с таким расчетом, чтобы осевая нагрузка на подшипниковый узел каждой шарошки долота, возникающая вследствие усилия разрушения породы наклоненных зубьев венцов шарошки одного направления, компенсировалась такой же по величине и противоположной по направлению осевой нагрузкой, одновременно возникающей при работе остальных венцов на той же шарошке. Three-cone drill bit, including paws with parallel-shifted inclined pins, mounted on them using a roller cone lock bearing, cast or milled teeth of which are mounted at an angle to the axle longitudinal axis, characterized in that each roller cone is equipped with right and left pitch teeth so that the axial load on the bearing assembly of each bit cone, resulting from the destruction of the rock of the inclined teeth of the cones of one cone, compensate It was equal in magnitude and opposite in direction to the axial load that simultaneously arises when the other crowns work on the same cone.
RU2010131703/03A 2010-07-29 2010-07-29 Three-cone rolling drilling bit RU2425945C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010131703/03A RU2425945C1 (en) 2010-07-29 2010-07-29 Three-cone rolling drilling bit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010131703/03A RU2425945C1 (en) 2010-07-29 2010-07-29 Three-cone rolling drilling bit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2425945C1 true RU2425945C1 (en) 2011-08-10

Family

ID=44754589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010131703/03A RU2425945C1 (en) 2010-07-29 2010-07-29 Three-cone rolling drilling bit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2425945C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543823C1 (en) * 2014-02-05 2015-03-10 Дмитрий Юрьевич Сериков Rock drill bit
RU2567561C1 (en) * 2014-11-21 2015-11-10 Дмитрий Юрьевич Сериков Jet nozzled rock bitroller bit
RU2579087C1 (en) * 2015-02-27 2016-03-27 Дмитрий Юрьевич Сериков Bit for jet-turbine drilling
RU2600225C1 (en) * 2014-07-24 2016-10-20 Дмитрий Юрьевич Сериков Roller reamer

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МАСЛЕННИКОВ И.К. Буровой инструмент. - М.: Недра, 1989, с.141-142, рис.2.1.63. РАБИА X. Технология бурения нефтяных скважин. - М.: Недра, 1989, с.103 абзац 3, с.106 абзацы 4-9. *
МАСЛЕННИКОВ И.К. и др. Инструмент для бурения скважин. - М.: Недра, 1981, с.40-41. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543823C1 (en) * 2014-02-05 2015-03-10 Дмитрий Юрьевич Сериков Rock drill bit
RU2600225C1 (en) * 2014-07-24 2016-10-20 Дмитрий Юрьевич Сериков Roller reamer
RU2567561C1 (en) * 2014-11-21 2015-11-10 Дмитрий Юрьевич Сериков Jet nozzled rock bitroller bit
RU2579087C1 (en) * 2015-02-27 2016-03-27 Дмитрий Юрьевич Сериков Bit for jet-turbine drilling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4393948A (en) Rock boring bit with novel teeth and geometry
RU2531720C2 (en) Hybrid drilling bit with high side front inclination angle of auxiliary backup cutters
US8672060B2 (en) High shear roller cone drill bits
CN1755061B (en) Roller cone drill bits with optimized bearing structure
US1747908A (en) Rotary drill bit
RU2425945C1 (en) Three-cone rolling drilling bit
NO790798L (en) DRILL CROWN AND PROCEDURE FOR ITS MANUFACTURE
BRPI0916810A2 (en) land drilling drill
SE530602C2 (en) Rock drill bit for striking drilling
RU2394145C1 (en) Drilling cone bit with central flush
RU2427700C1 (en) Drill cone bit
US7025155B1 (en) Rock bit with channel structure for retaining cutter segments
CN205823175U (en) PDC drill bit with torsion impact resistance
RU2390617C1 (en) Drilling triple cone rock bit
US10837237B2 (en) Roller reamer with labyrinth seal assembly
RU2473770C1 (en) Drilling rock bit
RU2520974C1 (en) Roller bit
RU2690980C1 (en) Single-roller bit
RU2543824C1 (en) Rock drill bit
RU2508440C1 (en) Rolling drilling bit
US7540340B2 (en) Cutting element having enhanced cutting geometry
WO2008006146A1 (en) A roller reamer
RU2675265C1 (en) Rolling one-cone drilling bit (versions)
RU2600225C1 (en) Roller reamer
RU2543823C1 (en) Rock drill bit