RU2433243C2 - Box-type rolling drilling bit - Google Patents
Box-type rolling drilling bit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2433243C2 RU2433243C2 RU2009139606/03A RU2009139606A RU2433243C2 RU 2433243 C2 RU2433243 C2 RU 2433243C2 RU 2009139606/03 A RU2009139606/03 A RU 2009139606/03A RU 2009139606 A RU2009139606 A RU 2009139606A RU 2433243 C2 RU2433243 C2 RU 2433243C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- box
- threaded
- holes
- bit
- cones
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Известны буровые долота секционного типа, корпус которых образуется при сборке и соединении сваркой отдельных секций с последующей нарезкой резьбы для присоединения к бурильной колонне. При увеличении диаметра таких долот размеры и масса составных деталей, особенно лап, сильно возрастает. При изготовлении секционных долот от малого до среднего диаметров (от 76 до 320 мм) заготовки лап возможно получить методом объемной штамповки с усилием на штамповочных прессах до нескольких тысяч тонн.Known drill bits of the sectional type, the body of which is formed during assembly and connection by welding of individual sections with subsequent threading for attachment to the drill string. With an increase in the diameter of such bits, the dimensions and mass of the component parts, especially the paws, greatly increase. In the manufacture of sectional bits from small to medium diameters (from 76 to 320 mm), the paw blanks can be obtained by volumetric stamping with a force on stamping presses of up to several thousand tons.
Для изготовления секционных долот увеличенного диаметра (до 660 мм и более) изготавливать заготовки лап методом объемной штамповки даже с многотысячетонным усилием невозможно. Такие заготовки вынуждены выполнять еще более сложным способом объемной ковки на штамповочных молотах с массой падающих частей до 10 и более тонн.For the manufacture of sectional bits of increased diameter (up to 660 mm or more), it is impossible to produce paw blanks by the method of die forging, even with a multi-ton force. Such blanks are forced to perform an even more complex method of volume forging on stamping hammers with a mass of falling parts of up to 10 or more tons.
При механической обработке крупногабаритных заготовок резко возрастает трудоемкость, требуется дорогостоящее крупногабаритное оборудование, подъемные устройства и оснастка. Поэтому при изготовлении долот увеличенного диаметра предпочтение машиностроителей отдается конструкциям корпусного типа, поскольку по отдельности размеры и масса корпуса и лап значительно меньше, чем у лап долот такого же размера секционного типа.During the machining of large-sized workpieces, laboriousness sharply increases, expensive large-sized equipment, lifting devices and equipment are required. Therefore, in the manufacture of oversized drill bits, machine builders give preference to hull-type designs, since individually the dimensions and mass of the hull and feet are significantly smaller than those of paws of the same size sectional type.
Известно буровое шарошечное долото увеличенного диаметра [1], принятое за аналог. Такое долото состоит из литого корпуса и секций, включающих лапы, на цапфах которых подвижно закреплены шарошки с породоразрушающими зубьями на поверхности. Преимуществами таких долот являются простота конструкции и относительно легкое изготовление отдельных корпуса и лап.Known cone drill bit of increased diameter [1], taken as an analogue. Such a chisel consists of a cast body and sections, including paws, on the trunnions of which the cones with rock-cutting teeth on the surface are movably fixed. The advantages of such bits are the simplicity of construction and the relatively easy manufacture of individual bodies and legs.
Недостатком таких долот является низкая точность выходных параметров, обусловленная наличием массивного литого корпуса с большими допусками на литье.The disadvantage of such bits is the low accuracy of the output parameters due to the presence of a massive cast body with large tolerances on casting.
Базировка на таком корпусе перед сваркой секций приводит к образованию больших радиальных и торцовых биений шарошек. Значительно ниже и прочностные свойства выступающих над корпусом литых направляющих. Иногда в литых направляющих образовывались трещины, и они ломались во время бурения, а вместе с ними целые секции оставались в забое. По этим причинам предпочтение ведущих долотных фирм отдавалось секционным долотам увеличенного диаметра, не имеющим отдельного корпуса. Однако буровикам требуются долота все большего размера - до 660 мм и более по диаметру. Поэтому идея использовать корпусные долота не была забыта.Based on such a housing before welding sections leads to the formation of large radial and end beats cones. Significantly lower are the strength properties of cast guides protruding above the body. Sometimes cracks formed in the molded guides, and they broke during drilling, and with them entire sections remained in the face. For these reasons, preference was given to leading chisel firms with sectional chisels of increased diameter that did not have a separate body. However, drillers need larger and larger bits - up to 660 mm or more in diameter. Therefore, the idea of using body bits was not forgotten.
Известно буровое шарошечное долото корпусного типа с уменьшенными габаритами корпуса и секций, принятое за второй аналог [2]. К его особым преимуществам можно отнести малые габариты лап, позволяющие уменьшить трудоемкость их технологии. При сборке долота каждая из лап устанавливается внутрь одного из пазов в корпусе и закрепляется там с помощью ступенчатых резьбовых штифтов с набором зажимных гаек и контргаек.Known drilling cone bit of the hull type with reduced dimensions of the casing and sections, adopted for the second analogue [2]. Its special advantages include the small dimensions of the paws, which reduce the complexity of their technology. When assembling the bit, each of the paws is installed inside one of the grooves in the body and secured there using stepped threaded pins with a set of clamping nuts and locknuts.
Каждый ступенчатый штифт имеет две резьбы - одну для заворота в отверстие на корпусе, другую для прижима лапы. При этом на плоской поверхности каждого продольного паза на корпусе, выполненного параллельно его оси, имеются три резьбовых отверстия с осями в плоскости, проходящей через ось корпуса. Штифты с резьбой большего размера завинчиваются в резьбовые отверстия до неподвижного упора на штифте внутри заглубления на корпусе вокруг осей отверстий.Each stepped pin has two threads - one for turning into a hole on the body, the other for clamping the legs. Moreover, on the flat surface of each longitudinal groove on the body, made parallel to its axis, there are three threaded holes with axes in a plane passing through the axis of the body. Larger threaded pins are screwed into the threaded holes until the pin rests on the pin inside the recess on the housing around the axis of the holes.
Лапа со сквозными отверстиями для трех штифтов монтируется и базируется на них. Затем по выступающей над поверхностью корпуса резьбе уменьшенного размера заворачиваются гайки до плотного прижатия секции к плоской поверхности паза на корпусе. Для предотвращения отворота этих гаек следом на штифты заворачиваются контргайки.A paw with through holes for three pins is mounted and based on them. Then, nuts are screwed over a reduced-sized thread protruding above the surface of the housing to tightly press the section against the flat surface of the groove on the housing. To prevent the flap of these nuts from being folded, locknuts are wound next to the pins.
У второго аналога имеются три недостатка. Первый - недостаточная надежность штифтового крепления при работе на забое, когда нагрузки исчисляются десятками тонн и бурение происходит при непрерывной пульсации колонны, удерживающие секции нитки резьбы могут просто порваться.The second analogue has three drawbacks. The first is the insufficient reliability of the pin fastening when working on the bottom, when loads are tens of tons and drilling occurs with continuous pulsation of the column, the holding sections of the thread can simply break.
Другой недостаток состоит в том, что сам корпус является составным. Крышка с резьбой для присоединения долота к колонне крепится к корпусу болтами с резьбой, оси которых параллельны оси корпуса. Такое крепление при вибрациях в условиях бурения малонадежно.Another disadvantage is that the case itself is composite. The threaded cover for attaching the bit to the column is attached to the body with threaded bolts whose axes are parallel to the axis of the body. Such fastening during vibration in drilling conditions is unreliable.
Третий недостаток второго аналога - трудность регулирования при сборке положения секций с шарошками относительно оси резьбы и корпуса. При обработке плоских площадок в корпусе для установки лап, отверстий с резьбой для штифтов, обработке плоских площадок на лапах для контакта с пазами на корпусе на каждую операцию устанавливаются допуски.The third disadvantage of the second analogue is the difficulty of regulation when assembling the position of the sections with cones relative to the axis of the thread and the body. When processing flat pads in the case for installing paws, threaded holes for pins, processing flat pads on paws for contacting grooves on the body, tolerances are set for each operation.
Сложение допусков обуславливает значительный разбег положения обратных конусов шарошек относительно резьбы долота, а значит и радиальное биение секций. В случае, когда диаметр долота после сборки получается больше допустимого по чертежу, долото необходимо разбирать и подбирать другие, менее полные секции. А в случае, когда этот диаметр получается меньше допустимого, долото также нужно разбирать и подкладывать прокладки под секции до достижения требуемого диаметра долота.The addition of tolerances leads to a significant difference in the position of the inverse cones of the cones relative to the thread of the bit, and hence the radial runout of the sections. In the case when the diameter of the bit after assembly is greater than the allowable one according to the drawing, the bit must be disassembled and other, less complete sections selected. And in the case when this diameter is less than the permissible, the bit also needs to be disassembled and put gaskets under the sections until the required bit diameter is reached.
Известно другое буровое шарошечное долото корпусного типа с улучшенной системой промывки [3], принятое за прототип. Как и во втором аналоге, на корпусе с присоединительной к колонне труб резьбой выполнены несколько симметрично расположенных углублений с плоской внутренней стенкой, параллельной центральной оси и симметричными боковыми стенками. В эти углубления устанавливаются секции - лапы с подвижно закрепленными на их цапфах шарошками, оснащенными породоразрушающими зубьями. Вместо ступенчатых крепежных штифтов с двумя размерами резьбы на ступенях, представленных во втором аналоге, в прототипе секции собираются на корпусе с помощью пары гладких цилиндрических направляющих штифтов, устанавливаемых одним концом в отверстие на дне внутренней стенки углубления на корпусе. Оси этих отверстий расположены в плоскости, проходящей через ось корпуса.Known for other roller cone drill bits of the hull type with an improved flushing system [3], adopted as a prototype. As in the second analogue, several symmetrically located recesses with a flat inner wall parallel to the central axis and symmetrical side walls are made on the body with a thread connecting to the pipe string. Sections — paws with cones movably fixed on their pins and equipped with rock-cutting teeth — are installed in these depressions. Instead of stepped fastening pins with two thread sizes on the steps presented in the second analogue, in the prototype sections are assembled on the body using a pair of smooth cylindrical guide pins installed at one end into the hole on the bottom of the inner wall of the recess on the body. The axes of these holes are located in a plane passing through the axis of the housing.
Другие концы гладких направляющих штифтов выступают над дном паза в корпусе. На плоской поверхности лапы выполнены два ответных отверстия, обращенных к штифтам на плоской поверхности углубления. При сборке гладкие штифты являются необходимой базой для сборки лап с шарошками на корпус.The other ends of the smooth guide pins protrude above the bottom of the groove in the housing. On the flat surface of the paw there are two mating holes facing the pins on the flat surface of the recess. When assembling, smooth pins are a necessary base for assembling paws with cones on the body.
По мере вращения бурильной трубы или вала гидравлического двигателя на корпус долота действует значительная осевая нагрузка, которая через торцы собираемых лап должна передаваться на шарошки. Область взаимодействия корпуса и лап обеспечивается контактами торцов углублений и торцов устанавливаемых лап, а также сварочными швами, выполненными по наружным контурам лап, граничащих со стенками углублений в корпусе.As the drill pipe or hydraulic motor shaft rotates, a significant axial load acts on the body of the bit, which must be transmitted to the cones through the ends of the assembled paws. The area of interaction between the body and paws is provided by the contacts of the ends of the recesses and the ends of the set paws, as well as welding seams made along the outer contours of the paws bordering the walls of the recesses in the body.
Недостатком прототипа является, как и для обоих аналогов, трудности сборки секций в долото, с получением точного размера диаметра долота с минимально установленным допуском и минимальным размером радиального биения.The disadvantage of the prototype is, as for both analogues, the difficulty of assembling the sections in the bit, with obtaining the exact size of the diameter of the bit with a minimum tolerance and minimum radial runout.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности, надежности и долговечности долот корпусного типа. Этот результат достигается тем, что в долоте, включающем корпус с присоединительной резьбой, боковыми углублениями с плоским дном, параллельным оси, вставленными в отверстия на дне парами гладких направляющих штифтов, лапы с подвижно закрепленными на их цапфах шарошками, оснащенными породоразрушающими зубьями, внутреннюю полость и систему каналов для подвода к забою промывочной жидкости, в каждой лапе выполнены раздвигающие элементы, обеспечивающие возможность принудительно раздвигать секции по направляющим штифтам до нулевого положения - упора обратных конусов шарошек во внутреннюю поверхность жесткого, соосного с осью корпуса калибра-кольца.The technical result of the present invention is to improve the accuracy, reliability and durability of case-type bits. This result is achieved by the fact that in a chisel including a body with connecting thread, side recesses with a flat bottom parallel to the axis, inserted into the holes on the bottom by pairs of smooth guide pins, legs with cones movably fixed on their trunnions equipped with rock cutting teeth, the internal cavity and a system of channels for supplying flushing fluid to the bottom; in each paw, sliding elements are made, which make it possible to force the sections along the guide pins to push apart to the zero position - the emphasis of the inverse cones of the cones on the inner surface of the rigid, coaxial with the axis of the body of the caliber ring.
Указанные раздвигающие элементы в каждой лапе выполнены в виде сквозного отверстия, на стенках которого имеется резьба. Предпочтительно, чтобы отверстия раздвигающих элементов располагались соосно осям направляющих гладких штифтов и на середине расстояния между ними. Раздвигающие элементы в виде резьбового стержня с головкой под ключ длиной, большей, чем глубина сквозных отверстий. Резьба является ответной резьбе в сквозных отверстиях, а также шестигранной или иной формы головкой для заворота в сквозные отверстия.The said expanding elements in each leg are made in the form of a through hole, on the walls of which there is a thread. Preferably, the openings of the sliding elements are aligned with the axes of the guide pins of the smooth pins and in the middle of the distance between them. Spreading elements in the form of a threaded rod with a turnkey head longer than the depth of the through holes. A thread is a mating thread in the through holes, as well as a hex or other shape head for turning in through holes.
При завороте болтов после контакта с плоским дном в углублениях корпуса секции начинают раздвигаться до упора в поверхность калибра-кольца.When the bolts are inverted after contact with a flat bottom in the recesses of the housing of the section, they begin to move apart to the stop on the surface of the caliber ring.
Перечень чертежей.The list of drawings.
На фиг.1 показано корпусное долото-прототип с одной раздвинутой секцией. На фиг.2 представлен вид снизу на корпус долота-прототипа. На фиг.3 показан разрез предлагаемого долота с раздвинутой лапой и шарошкой. На фиг.4 показан вид снизу на корпус предлагаемого долота. На фиг.5 показан разрез предлагаемого долота с прижатыми к корпусу секциями. На фиг.6 показан разрез предлагаемого долота с секциями, раздвинутыми до контакта с калибром-кольцом.Figure 1 shows the body bit prototype with one extended section. Figure 2 presents a bottom view of the body of the prototype bit. Figure 3 shows a section of the proposed bit with an extended paw and cone. Figure 4 shows a bottom view of the body of the proposed bit. Figure 5 shows a section of the proposed bit with sections pressed to the body. Figure 6 shows a section of the proposed bit with sections spaced to contact with the caliber ring.
На фиг.1 обозначены: 1 - корпус долота; 2 - паз в корпусе с контактными направляющими штифтами 3; лапа - 4 с ответными для штифтов 3 отверстиями 5 и контактной плоскостью 6; системой смазки 7 и каналами для смазки 8; шарошкой 9 с узлом для герметизации 10 и подшипниками опоры 11, 12 и 13; породоразрушающими элементами 14.Figure 1 marked: 1 - the body of the bit; 2 - groove in the housing with
На фиг.2 обозначены: 1 - корпус долота 1 (вид снизу); пазы 2; поверхность дна паза 15 и боковые поверхности пазов 16, 17 для установки лап; выходные отверстия для установки промывочных насадок 18.Figure 2 marked: 1 - the body of the bit 1 (bottom view);
На фиг.3 обозначены: 19 - корпус предлагаемого долота с боковыми углублениями на корпусе 20; направляющие базовые штифты 21; сдвинутая от корпуса 19 лапа 22 с ответными для штифтов 21 отверстиями 23; система смазки 24 в лапе 22 с подводящим каналом 25; сквозным отверстием 26 с резьбой 27; базовой плоской торцевой поверхностью 28; сдвинутая по оси цапфы лапы 22 шарошка 29 с уплотнением опоры 30; подшипниками 31, 32, 33; породоразрушающими зубками 34.Figure 3 marked: 19 - the housing of the proposed bit with side recesses on the
На фиг.4 обозначены: 19 - корпус долота (вид снизу по стрелке А); боковые углубления 20 для установки лап 22; направляющие базовые штифты 21; базовое плоское дно 35 на углублениях 20; центральное промывочное отверстие 36 и боковые промывочные каналы 37 в приливах 38 корпуса 19; стенки боковых углублений 39 и 40.Figure 4 marked: 19 - the body of the bit (bottom view along arrow A);
На фиг.5 обозначены: 19 - корпус долота с придвинутыми к нему вплотную лапами 22 по направляющим штифтам 21 до соприкосновения плоскостей 35 корпуса 19 и плоскости 28 лапы 20. На надвинутой на цапфу лапы 20 до рабочего положения шарошке 29 подшипники 31, 32, 33 и уплотнительное кольцо 41. Поз. 42 обозначены раздвигающие элементы, например, в виде стержня с резьбой 43 и головкой под ключ 44.In Fig. 5, the following are indicated: 19 — the body of the bit with its
На фиг.6 обозначены: 19 - корпус долота с лапами 20; раздвигающими элементами 43 по направляющим штифтам 21 до контакта обратных конусов 45 шарошек 29 с внутренней поверхностью установочного калибра кольца 46. После чего лапы 20 прихватываются, а затем привариваются к корпусу 19 по всему общему боковому и торцевому периметру контакта сварочным швом, условно обозначенным позицией 47.Figure 6 marked: 19 - the body of the bit with
Установка раздвигающими элементами 43 всех трех секций симметрично оси корпуса 19 по диаметру калибра кольца 46 перед сваркой обеспечивает максимально точный, без неизбежного ранее допуска на диаметр, одинаковый размер у всех собираемых долот, с нулевым радиальным биением и без каких-либо компенсационных прокладок. Это позволяет обеспечить повышение эксплуатационных показателей работы предлагаемых долот в бурении и значительно упростить технологию их изготовления, что подтверждается изготовлением и отработкой образцов.The installation of the sliding
Источники информацииInformation sources
1. Справочное пособие «Инструмент для бурения скважин», авт. И.К.Масленников и Г.И.Матвеев, г.Москва, «Недра», 1981 г.1. Reference manual "Tool for drilling wells, ed. I.K. Maslennikov and G.I. Matveev, Moscow, "Nedra", 1981
2. Патент США №5199516, Е21В, 10/20 «Модульное буровое долото» от 06.04.1993 г.2. US patent No. 5199516, Е21В, 10/20 "Modular drill bit" from 04/06/1993
3. Патент США №5641029, Е21В, 10/20 «Модульная лапа роторного шарошечного долота» от 24.06.1997 г.3. US patent No. 5641029, Е21В, 10/20 "Modular leg of a rotary cone bit" dated June 24, 1997.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139606/03A RU2433243C2 (en) | 2009-10-26 | 2009-10-26 | Box-type rolling drilling bit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139606/03A RU2433243C2 (en) | 2009-10-26 | 2009-10-26 | Box-type rolling drilling bit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009139606A RU2009139606A (en) | 2011-05-10 |
RU2433243C2 true RU2433243C2 (en) | 2011-11-10 |
Family
ID=44732114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009139606/03A RU2433243C2 (en) | 2009-10-26 | 2009-10-26 | Box-type rolling drilling bit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2433243C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2672702C2 (en) * | 2017-04-27 | 2018-11-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method for assembling drill cutter bit of hull type |
RU2681750C2 (en) * | 2014-01-31 | 2019-03-12 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Hybrid drill bit with increased service life |
-
2009
- 2009-10-26 RU RU2009139606/03A patent/RU2433243C2/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2681750C2 (en) * | 2014-01-31 | 2019-03-12 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Hybrid drill bit with increased service life |
RU2672702C2 (en) * | 2017-04-27 | 2018-11-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method for assembling drill cutter bit of hull type |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009139606A (en) | 2011-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100956590B1 (en) | Fluid pressure cylinder | |
RU2433243C2 (en) | Box-type rolling drilling bit | |
US20030140673A1 (en) | Tubing expansion | |
CN104047988A (en) | Overtravel pressure relief for a gas spring | |
CA1233162A (en) | Hydraulic rock breaking tool | |
RU2387791C1 (en) | Downhole equipment centraliser | |
RU2672702C2 (en) | Method for assembling drill cutter bit of hull type | |
EP4043152A1 (en) | Breaking hammer and method of supporting percussion piston | |
GB2593611A (en) | Mud-lubricated bearing assembly with lower seal | |
RU65550U1 (en) | WELL EQUIPMENT CENTER | |
CN210599912U (en) | Transmission connecting mechanism of backstop | |
JPS5949398B2 (en) | rotary drill bit | |
US3520045A (en) | Adjustable clamping device for securing a removable part to a support and its various applications | |
FI121222B (en) | rock Drill | |
RU2549336C1 (en) | Demountable drilling bit | |
WO2017091241A1 (en) | Roller reamer | |
CN206287096U (en) | A kind of instrument for dismantling oil cylinder head | |
RU2351740C1 (en) | Support of cone bit | |
RU63845U1 (en) | WELL EQUIPMENT CENTER | |
CN201314205Y (en) | Oil-tube drilling-tool stabilizer | |
RU2325502C2 (en) | Rock drilling bit by malinkin-gribennikov | |
CN211490379U (en) | Half axle gear face seal press-fitting device | |
CN104564095B (en) | Shield machine is backbreak knife | |
RU2405103C1 (en) | Well pipe flaring device | |
RU2001122215A (en) | Hydromechanical slotted puncher |