RU2492308C1

RU2492308C1 - Drill bit (versions)

Info

Publication number: RU2492308C1
Application number: RU2012113779/03A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Михайлович Чувилин; Виктор Михайлович Кононов; Юрий Михайлович Кочнов; Дмитрий Сергеевич Ситников; Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2013-09-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: according to the first version a drill bit comprises a bit blank, the end of which is divided by washing slots into sectors, reinforced by well and core-forming inserts, calibrating blades of which are arranged along the inner and outer radii of the bit, besides, well and core-forming blades of inserts in plan have a serrated shape with at least two ledges, axes of symmetry of which cross in the point arranged beyond the outer surface of the bit and displaced relative to the radial plane to the side opposite to the direction of bit rotation. According to the second version a drill bit comprises a bit blank, the end of which is divided by washing slots into sectors, reinforced by paired well and core-forming inserts, calibrating blades of which are arranged along the inner and outer radii of the bit, besides, well and core-forming blades of inserts in plan have a serrated shape, at the same time tops of serrated ledges in paired inserts are directed to opposite sides, besides, in inserts that lead along the bit rotation the tops of ledges are directed to the side opposite to the direction of bit rotation.

EFFECT: increased efficiency of bit operation, improved cooling of inserts, creation of favourable conditions of operation for core and well forming inserts.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к коронкам, предназначенным для бурения скважин с отбором керна.The invention relates to a rock cutting tool, namely to crowns intended for drilling wells with coring.

Известна буровая коронка, включающая корпус с породоразрушающими вставками, состоящими из опорной пластины, основных, керно- и скважинообразующих резцов со ступенчатым расположением и со смещением основных и керно- и скважинообразующих резцов в радиальной плоскости (см. авт. св. СССР №530941, кл. Е21В 10/02, 1976 г.).A drill bit is known that includes a body with rock cutting inserts consisting of a support plate, core, core and borehole cutters with a stepwise arrangement and with a shift of the core and core and borehole cutters in the radial plane (see ed. St. USSR No. 530941, class E21B 10/02, 1976).

К недостаткам данной коронки следует отнести сложность монтажа вставок в гнездах корпуса, что неминуемо снижает качество изделий и снижает их технико-экономические показатели.The disadvantages of this crown include the difficulty of mounting the inserts in the housings, which inevitably reduces the quality of the products and reduces their technical and economic indicators.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая короночное кольцо, торец которого разделен промывочными пазами на секторы, армированные твердосплавными вставками, калибрующие лезвия которых расположены по внутреннему и внешнему радиусам коронки (см. Корнилов И.И. и др. Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин: справочник. М., Недра, 1979, 359 с., с.220, рис.IV.15).The drill bit containing the crown ring, the end face of which is divided by flushing grooves into sectors reinforced by carbide inserts, the calibrating blades of which are located along the inner and outer radii of the crown, is closest to the proposed technical essence and the achieved result (see Kornilov I.I. et al. Rock-cutting tool for exploration wells: a reference book. M., Nedra, 1979, 359 p., P. 220, fig. IV.15).

Недостатком этой коронки является сравнительно малая эффективность в работе, связанная с быстрым выходом керно- и скважинообразующих вставок из строя из-за сильного перегрева их в процессе работы.The disadvantage of this crown is the relatively low efficiency in operation associated with the quick exit of core and borehole inserts from service due to their strong overheating during operation.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки путем лучшего охлаждения вставок и создания более благоприятных условий работы для керно- и скважинообразующих вставок.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the crown by better cooling the inserts and creating more favorable working conditions for core and borehole inserts.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в буровой коронке, содержащей короночное кольцо, торец которого разделен промывочными пазами на секторы, армированные твердосплавными вставками, калибрующие лезвия которых расположены по внутреннему и внешнему радиусам коронки, согласно изобретению скважино- и кернокалибрующие лезвия вставок в плане имеют пилообразную форму с не менее чем двумя выступами, оси симметрии которых пересекаются в точке, расположенной за наружной поверхностью коронки.The specified technical result according to the first embodiment is achieved by the fact that in the drill bit containing the core ring, the end face of which is divided by flushing grooves into sectors reinforced with carbide inserts, the calibrating blades of which are located along the inner and outer radii of the crown, according to the invention, borehole and core calibrating blade inserts in plan have a sawtooth shape with at least two protrusions, the axis of symmetry of which intersect at a point located outside the outer surface of the crown.

По второму варианту указанный технический результат достигается тем, что в буровой коронке, содержащей короночное кольцо, торец которого разделен промывочными пазами на секторы, армированные спаренными твердосплавными вставками, калибрующие лезвия которых расположены по внутреннему и внешнему радиусам коронки, согласно изобретению скважино- и кернокалибрующие лезвия вставок в плане имеют пилообразную форму, при этом вершины пилообразных выступов у спаренных вставок направлены в противоположные стороны, причем у опережающих по ходу вращения коронки вставок вершины выступов направлены в сторону, противоположную направлению вращения коронки.According to the second embodiment, the technical result is achieved in that in a drill bit containing a core ring, the end of which is divided by flushing grooves into sectors reinforced with paired carbide inserts, the calibrating blades of which are located along the inner and outer radii of the crown, according to the invention, borehole and core calibrating insert blades in the plan they have a sawtooth shape, while the vertices of the sawtooth protrusions of the paired inserts are directed in opposite directions, with those leading in the direction the rotation of the crown of the inserts of the apex of the protrusions is directed in the direction opposite to the direction of rotation of the crown.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг.1 изображает общий вид коронки в продольном разрезе; на фиг.2 и 3 - вид коронки со стороны рабочего торца в двух вариантах; на фиг.4 и 5 - вид сбоку породоразрушающих вставок в двух вариантах в увеличенном масштабе.The invention is illustrated by drawings, in which figure 1 depicts a General view of the crown in longitudinal section; figure 2 and 3 is a view of the crown from the side of the working end in two versions; figure 4 and 5 is a side view of the rock cutting inserts in two versions on an enlarged scale.

Буровая коронка включает короночное кольцо 1 с присоединительной резьбой 2, промывочными пазами 3, разделяющими торец коронки на секторы 4, армированные скважино -и кернообразующими вставками 5 и 6, калибрующие лезвия которых расположены по внутреннему и внешнему радиусам коронки. Между скважино- и кернообразующими вставками на отдельных секторах размещены породоразрушающие вставки 7, лезвия которых расположены под углом к радиусу коронки. По первому варианту все вставки 5, 6 и 7 расположены на отдельных секторах 4. При этом скважино- и кернокалибрующие лезвия вставок 5 и 6 в плане имеют пилообразную форму с не менее чем двумя выступами 8, оси симметрии которых пересекаются в точке А, смещенной относительно радиальной плоскости на величину - L в сторону, противоположную направлению вращения коронки. По второму варианту скважино- и кернокалибрующие вставки 5 и 6 расположены на секторах 4 попарно, а лезвия их в плане имеют пилообразную форму. При этом вершины 9 и 10 пилообразных выступов у спаренных вставок направлены в противоположные стороны. Причем у опережающих по ходу вращения коронки вставок вершины 9 выступов направлены в сторону, противоположную направлению вращения коронки, а у рядом расположенных вставок вершины 10 выступов направлены в сторону вращения коронки. Такая схема расположения вершин вставок обеспечивает разрушение породы в режуще-истирающем режиме вставками с вершинами 9 и скалывающем режиме вставками с вершинами 10, работающими в зоне, предварительно ослабленной вершинами 9, расположенными с опережением относительно вершин 10.The drill bit includes a core ring 1 with a connecting thread 2, flushing grooves 3, dividing the crown end into sectors 4, reinforced with borehole and core-forming inserts 5 and 6, the calibrating blades of which are located along the inner and outer radii of the crown. Between the borehole and core-forming inserts on separate sectors rock-cutting inserts 7 are placed, the blades of which are located at an angle to the radius of the crown. According to the first option, all inserts 5, 6 and 7 are located on separate sectors 4. In this case, the borehole and core calibrating blades of inserts 5 and 6 are saw-shaped in plan with at least two protrusions 8, whose symmetry axes intersect at point A, offset relative to radial plane by an amount - L in the direction opposite to the direction of rotation of the crown. According to the second variant, the borehole and core-calibrating inserts 5 and 6 are located in sectors 4 in pairs, and their blades are sawtooth in plan. In this case, the vertices 9 and 10 of the sawtooth protrusions of the paired inserts are directed in opposite directions. Moreover, at the inserts leading in the direction of rotation of the crown, the vertices of the 9 protrusions are directed in the direction opposite to the direction of rotation of the crown, and for adjacent inserts, the vertices of the 10 protrusions are directed towards the rotation of the crown. This arrangement of the vertices of the inserts ensures the destruction of the rock in the cutting-abrasive mode with inserts with peaks 9 and the shearing mode with inserts with peaks 10 working in the zone previously weakened by peaks 9 located ahead of peaks 10.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента скважино- и кернообразующие вставки 5 и 6 образуют две кольцевые канавки, целики между которыми разрушаются наклонно расположенными лезвиями породоразрушающих вставок 7. Разрушенная порода выносится с забоя на поверхность промывочной жидкостью, прокачиваемой насосами через бурильную колонну и короночное кольцо 1. Благодаря наклонному положению лезвий породоразрушающих вставок 7 разрушение целиков происходит при наличии нескольких обнаженных плоскостей, что снижает энергоемкость процесса разрушения. Этому способствует также выполнение скважино- и кернообразующих вставок 5 и 7 в плане с пилообразными выступами 8, 9 и 10, впадины 11 между которыми с одной стороны обеспечивают свободный проход промывочной жидкости между выступами и тем самым улучшают охлаждению вставок 5 и 6, предохраняя их от перегрева. С другой стороны, благодаря выполнению выступов вставок 5 и 6 с различным углом наклона относительно радиальной плоскости, выступы 9 и 10 оказывают разное воздействие на породу. Вершины 9 опережающих выступов создают зону предразрушения, а замыкающие вершины 10 выступов подчищают ослабленную породу и обеспечивают получение скважины заданного диаметра.The principle of operation of the crown is as follows. Under the action of axial load and torque, the borehole and core-forming inserts 5 and 6 form two annular grooves, the pillars between which are destroyed by the inclined blades of the rock-breaking inserts 7. The destroyed rock is carried out from the bottom to the surface by flushing fluid pumped through the drill string and core ring 1 Due to the inclined position of the blades of rock cutting inserts 7, the destruction of the pillars occurs when there are several exposed planes, which reduces the energy consumption PAS destruction. This is also facilitated by the implementation of borehole and core-forming inserts 5 and 7 in plan with sawtooth protrusions 8, 9 and 10, depressions 11 between which on one side provide free passage of flushing fluid between the protrusions and thereby improve cooling of the inserts 5 and 6, protecting them from overheating. On the other hand, due to the protrusions of the inserts 5 and 6 with different angles of inclination relative to the radial plane, the protrusions 9 and 10 have different effects on the rock. The vertices of 9 leading protrusions create a pre-fracture zone, and the closing vertices of 10 protrusions clean up the weakened rock and provide a well of a given diameter.

Все это способствует повышению эффективности работы коронки путем лучшего охлаждения вставок и создания более благоприятных условий работы для скважино- и кернообразующих вставок.All this helps to increase the crown working efficiency by better cooling the inserts and creating more favorable working conditions for well and core-forming inserts.

Применение предложенной коронки позволит значительно повысить эффективность ее работы благодаря улучшению очистки забоя скважины от шлама, что уменьшает повторное измельчение шлама, и более эффективному охлаждению резцов, что повышает их стойкость.The use of the proposed crown will significantly increase the efficiency of its work due to improved cleaning of the bottom of the well from sludge, which reduces re-grinding of the sludge, and more efficient cooling of the cutters, which increases their durability.

Claims

1. A drill bit containing a crown ring, the end of which is divided by flushing grooves into sectors reinforced with borehole and core-forming inserts, the calibrating blades of which are located along the inner and outer radii of the crown, characterized in that the bore-hole and core-calibrating blade of the inserts are sawtooth in plan with at least two protrusions, the axis of symmetry of which intersect at a point located beyond the outer surface of the crown and offset relative to the radial plane in the direction opposite to crown rotation systematic way.

2. A drill bit containing a crown ring, the end of which is divided by flushing grooves into sectors reinforced by paired borehole and core-forming inserts, the calibrating blades of which are located along the inner and outer radii of the crown, characterized in that the borehole and core-calibrating blade of the inserts have a sawtooth plan shape, while the vertices of the sawtooth protrusions of the paired inserts are directed in opposite directions, and at the corners of the inserts ahead of the rotation, the vertices of the protrusions are directed to the side well, the opposite direction of rotation of the crown.