RU2499121C1 - Roller bit with hard-alloy inserts - Google Patents
Roller bit with hard-alloy inserts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2499121C1 RU2499121C1 RU2012111028/03A RU2012111028A RU2499121C1 RU 2499121 C1 RU2499121 C1 RU 2499121C1 RU 2012111028/03 A RU2012111028/03 A RU 2012111028/03A RU 2012111028 A RU2012111028 A RU 2012111028A RU 2499121 C1 RU2499121 C1 RU 2499121C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wedge
- tooth
- range
- teeth
- radius
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к бурению скважин, а более конкретно к инструменту для бурения - шарошечным буровым долотам.The invention relates to drilling wells, and more particularly to a tool for drilling - rolling cutter drill bits.
В течение многих лет проектировщики долот с твердосплавным вооружением шарошек искали форму породоразрушающих зубков, способную интенсивно разрушать поверхность забоя скважины и при этом минимально разрушаться сами.For many years, designers of carbide carbide bits have been looking for a rock-cutting teeth shape that can intensively destroy the surface of the bottom of the well and at the same time collapse minimally.
Известны буровые шарошечные долота с твердосплавными породоразрушающими зубками со сферической породоразрушающей поверхностью [1]. Долота шарошечные с вооружением в виде таких зубков нашли самое широкое применение во всем мире. Преимуществом таких зубков было в том, что их износостойкость при бурении даже самых крепких пород является одной из самых высоких. Но с точки зрения породоразрушения эта форма зубков одна из самых неэффективных. Если под зубками клиновидной формы на забое, состоящем из пород от средних, средне-твердых и твердых при внедрении наблюдается образование трещины, являющейся как бы продолжением клина, то при внедрении сферы наблюдается при одинаковой осевой нагрузке образование минимальной по объему лунки разрушения и не образуется ориентированных вертикальных направленных трещин. В связи с этим для бурения средних, средне-твердых, твердых и даже твердокрепких пород были разработаны и нашли широкое применение долота, оснащенные клиновидными зубками, разрушающими эти породы более эффективно, чем сферические [2]. Шарошечные долота с таким вооружением шарошек с 1969 года также получили широкое распространение во всем мире, включая РФ (бывший СССР).Known cone bits with carbide rock cutting teeth with a spherical rock cutting surface [1]. Roller cone bits with weapons in the form of such teeth have found the widest application in the whole world. The advantage of such teeth was that their wear resistance when drilling even the hardest rocks is one of the highest. But from the point of view of rock destruction, this form of teeth is one of the most inefficient. If under the teeth of a wedge-shaped shape on the face consisting of rocks of medium, medium-hard and hard during the introduction, a crack is observed, which is like a continuation of the wedge, then when the sphere is introduced, the formation of a minimum fracture hole with the same axial load is observed and no oriented vertical directional cracks. In this regard, for drilling medium, medium hard, hard and even hard-hard rock, bits were developed and widely used, equipped with wedge-shaped teeth that destroy these rocks more efficiently than spherical ones [2]. Roller cone bits with such cone armament since 1969 have also become widespread throughout the world, including the Russian Federation (the former USSR).
Наряду с вышеуказанными преимуществами клиновидного вооружения, к его недостаткам можно отнести недостаточную стойкость. Кроме того, при размещении на шарошках клиновидных зубков по образующим шарошек, на забое во время работы долота накатывается рейка, снижающая механическую скорость бурения и способствующая усиленному истиранию и поломкам клиновидных зубков.Along with the above advantages of wedge-shaped weapons, its shortcomings include insufficient durability. In addition, when wedge-shaped teeth are placed on cones along the forming cones, a lath is rolled on the face during operation of the bit, which reduces the mechanical drilling speed and contributes to increased abrasion and breakage of wedge-shaped teeth.
С целью использования преимуществ вооружения шарошек в виде клиновидных зубков, было разработано и успешно внедрено в бурении долото с клиновидным разноориентированным вооружением [3], принятое в качестве аналога. В этом долоте клиновидные зубки располагались на венцах шарошек последовательно, с углом наклона клиновидных лезвийных кромок друг к другу, исчисляемым по формуле α=180°/n, где n - количество зубков на венце. Такое расположение лезвийных кромок изменило динамику разрушения забоя по сравнению с динамикой разрушения, осуществляемой вышеуказанными постоянно-ориентированными зубьями. Значительно уменьшились рейка на забое и перемычки между лунками внедрения. На забое появилось большое число не связанных друг с другом соседних мелких выступов и впадин. При воздействии на эти выступы поверхностей клина более полно использовались деформации сдвига, при которых потребное усилие разрушения многократно снижалось. Это способствовало повышению механической скорости бурения. Однако и при измененной схеме расположения лезвийных кромок стойкость их от износа и поломок была недостаточной.In order to take advantage of the cone-shaped weapons in the form of wedge-shaped teeth, a bit with wedge-shaped, multi-oriented armament was developed and successfully implemented in drilling [3], adopted as an analogue. In this bit, the wedge-shaped teeth were arranged sequentially on the cones of the cones, with the angle of inclination of the wedge-shaped blade edges to each other, calculated by the formula α = 180 ° / n, where n is the number of teeth on the crown. This arrangement of the blade edges has changed the dynamics of the destruction of the face compared with the dynamics of the destruction carried out by the above constantly oriented teeth. The bottom hole rails and jumpers between the penetration wells decreased significantly. A large number of adjacent small protrusions and depressions not connected to each other appeared on the face. When exposed to these protrusions of the wedge surfaces, shear deformations were more fully used, at which the required fracture force was many times reduced. This contributed to an increase in the mechanical drilling speed. However, even with the changed arrangement of the blade edges, their resistance to wear and breakage was insufficient.
Использование вышеуказанного положительного эффекта от воздействия разноориентированных клиновых лезвийных кромок на породу забоя, но при этом еще и повышение их стойкости от износа и поломок предполагалось в буровом шарошечном долоте с крестовидными зубками на венцах шарошек [4], также принятом за аналог. Наличие в этом долоте зубков с четырьмя сходящимися в одной точке лезвиями позволяло разделить забой на еще более мелкие выступы и впадины, возникающие при перекатывании и внедрении в породу забоя зубков после каждого нового оборота и облегчить их разрушения, но также и уменьшить нагрузку на каждое из четырех сходящихся лезвий за счет их количества.The use of the above positive effect from the effects of misoriented wedge-edged edges on the face rock, but at the same time an increase in their resistance to wear and breakage, was also expected in a cone drill bit with cross-shaped teeth on the cones crowns [4], also adopted as an analogue. The presence of cloves in this chisel with four converging at one point blades made it possible to divide the face into even smaller protrusions and depressions that occur when rolling and introducing cloves into the face rock after each new turn and facilitate their destruction, but also reduce the load on each of the four converging blades due to their quantity.
Наряду с положительными свойствами у долот с крестовидными зубками, были и отрицательные. Наличие четырех лезвий на породоразрушающей поверхности привело к значительному снижению удельного давления на забой под лезвиями, поскольку поверхность их контакта по сравнению с клиновидными зубками возросла вдвое. Кроме того, порода, попадающая между близко расположенными соседними лезвиями при высоких осевых нагрузках на долото, оказывала на них расклинивающее действие. Зубок из твердого сплава, плохо сопротивляющегося при растяжении, вначале раскалывался по впадинам между лезвиями, а затем и оставшаяся часть полностью ломалась.Along with the positive properties of the bits with cruciform teeth, there were also negative ones. The presence of four blades on the rock-cutting surface led to a significant decrease in the specific pressure on the face under the blades, since their contact surface doubled compared to wedge-shaped teeth. In addition, the rock falling between adjacent adjacent blades at high axial loads on the bit exerted a proppant effect on them. A tooth made of hard alloy, poorly tensile, first cracked in the hollows between the blades, and then the rest was completely broken.
Известно другое шарошечное долото с твердосплавными вставными зубками [5], принятое за прототип. В этом долоте износостойкая вставка-зубок имеет коническую рабочую головку с пространственно разгруженными частями, сходящимися от основания головки к вершине и образующими на конической поверхности гребни. При этом разгруженные части могли образовываться криволинейными или плоскими поверхностями.Known another roller cone bit with carbide insert teeth [5], adopted as a prototype. In this bit, the wear-resistant tooth insert has a conical working head with spatially unloaded parts converging from the base of the head to the top and forming ridges on the conical surface. In this case, the unloaded parts could be formed by curved or flat surfaces.
Количество гребней на конической поверхности представлено в виде крестовидной формы или в виде трех сходящихся лезвий у вершины конуса. Разгруженные части и гребни образуют режущие кромки. Положительным свойством этой формы является прочная вершина, представленная закругленной поверхностью, близкой к сферической.The number of ridges on the conical surface is presented in the form of a cross-shaped shape or in the form of three converging blades at the top of the cone. The unloaded parts and ridges form cutting edges. A positive property of this shape is a strong peak, represented by a rounded surface close to spherical.
Недостатки у прототипа следующие. Это малая лунка разрушения при единичном внедрении в породу забоя, вызванная затупленной закругленной формой вершины и отсутствием возможности создавать на забое сетку отдельных выступов и впадин, подобна аналогам.The disadvantages of the prototype are as follows. This is a small hole of destruction during a single penetration into the face rock, caused by the blunt rounded shape of the apex and the inability to create a net of individual protrusions and depressions on the bottom, similar to analogues.
В отличие от прототипа клиновидные лезвия зубков, упомянутые в описании аналога [4], благодаря своей форме - расположению лезвия практически перпендикулярно его оси, внедряются в породу всей своей длиной и оставляют разноориентированные пересекающиеся друг с другом следы, способствующие ускорению разрушения породы.Unlike the prototype, the wedge-shaped teeth blades mentioned in the description of the analogue [4], due to their shape - the location of the blade almost perpendicular to its axis, are introduced into the rock with their entire length and leave mixed tracks intersecting with each other, contributing to the acceleration of rock destruction.
В прототипе гребни расположены на конической поверхности с углом при вершине. При глубине внедрения зубков за один оборот, исчисляемой в долях миллиметра, гребни, расположенные на конической поверхности, приподняты по отношению к мелко внедряемой вершине, практически не касаются поверхности забоя, а значит не разрушают его и не могут обеспечить динамики разрушения, обеспечиваемой аналогом [4].In the prototype, the ridges are located on a conical surface with an angle at the apex. With the depth of insertion of the teeth per revolution, calculated in fractions of a millimeter, the ridges located on the conical surface are raised in relation to the finely inserted vertex, practically do not touch the surface of the face, and therefore do not destroy it and cannot provide the dynamics of destruction provided by the analogue [4 ].
Предлагаемое изобретение позволяет при использовании преимуществ аналогов и прототипа избежать их упомянутые недостатки.The present invention allows using the advantages of analogues and prototype to avoid their mentioned disadvantages.
Указанный эффект достигается следующим.The indicated effect is achieved as follows.
В лабораторных условиях на стенде, оснащенном записывающей аппаратурой, исследовались породоразрушающие свойства зубков с самой различной формой рабочей поверхности, от клиновидной с прямо- и криволинейной рабочей кромкой, с различной формой и величиной притупления, конической с плоской и закругленной вершиной и различным углом конуса, копытообразной, крестовидной, сферической и другой формы. Испытания проводились в идентичных условиях на подготовленных блоках твердой породы больших размеров, с нагрузками, превышающими прочность породы. Средний объем лунок от внедрения различных зубков был индивидуальным и значительно различался. Одним из самых низких средний объем лунок был у зубков со сферической рабочей поверхностью. У стандартных клиновидных зубков с криволинейным лезвием объем лунок по сравнению с лунками от внедрения зубков со сферической поверхностью был на 80% большим. Объем полученных от различных зубков лунок был принят в качестве критерия породоразрушения - КП.In laboratory conditions, the rock-destroying properties of the teeth with the most various shapes of the working surface, from the wedge-shaped with a straight and curved working edge, with various shapes and sizes of blunting, conical with a flat and rounded apex and various cone angles, hoof-like were studied on a bench equipped with recording equipment. , cross-shaped, spherical and other shapes. The tests were carried out under identical conditions on prepared blocks of solid rock of large sizes, with loads exceeding the strength of the rock. The average volume of the holes from the introduction of different cloves was individual and significantly varied. One of the lowest average volume of holes was in teeth with a spherical working surface. In standard wedge-shaped teeth with a curved blade, the volume of the holes compared to the holes from the introduction of teeth with a spherical surface was 80% large. The volume obtained from various teeth of the holes was adopted as a criterion of rock destruction - To P.
Затем те же типы испытанных зубков были испытаны на циклическую стойкость от ударной нагрузки о стальную наковальню, имитирующую подвижный забой, с многочисленными циклами, каждый из которых был эквивалентным статическому нагружению при определении единичных объемов лунок разрушений. Относительная стойкость зубков вышеупомянутых различных форм до их разрушения колебалась в широких пределах (до 10 и более раз), что свидетельствовало о важности влияния на стойкость зубков отдельных элементов их формы и переходов поверхностей. Количество циклов до разрушения зубков было принято в качестве критерия динамической стойкости - КД.Then, the same types of tested teeth were tested for cyclic resistance to impact load on a steel anvil simulating a moving bottom, with numerous cycles, each of which was equivalent to static loading when determining the unit volumes of destruction holes. The relative resistance of the teeth of the aforementioned various forms to their destruction varied widely (up to 10 or more times), which testified to the importance of influencing the resistance of teeth of individual elements of their shape and transitions of surfaces. The number of cycles before the destruction of the teeth was taken as a criterion of dynamic resistance - To D.
Логично предположить, что критерий оптимальной формы КОФ конкретного зубка должен быть близок произведению обоих вышеуказанных критериев: КОФ=КП×КД.It is logical to assume that the criterion for the optimum shape TO RP particular cloves should be close to the product of both of the above criteria: RP = K P × K K D.
Физический смысл критерия оптимальности формы заключается в «проходке» - объеме разрушенной породы зубком до разрушения его самого.The physical meaning of the criterion of form optimality lies in the "penetration" - the volume of the destroyed rock with a tooth until its destruction.
На базе указанных проведенных исследований предложено шарошечное долото с твердосплавным вооружением в виде зубков с тремя и четырьмя клиновидными лезвиями с размерами и элементами переходов, оптимальными и с точки зрения единичного породоразрушения при вдавливании зубка, и с точки зрения стойкости зубка от разрушения, и с точки зрения динамики разрушения породы на забое.Based on the above studies, a roller cone bit with carbide armament in the form of teeth with three and four wedge-shaped blades with sizes and transition elements that are optimal both from the point of view of individual rock destruction upon indentation of the tooth and from the point of view of resistance of the tooth from destruction, and from the point of view dynamics of rock destruction at the bottom.
Это два вида зубков - с тремя и с четырьмя сходящимися клиновидными лезвиями, имеющие оптимальные пределы размеров параметров формы.These are two types of teeth - with three and four converging wedge-shaped blades, having optimal size limits for the shape parameters.
К таким параметрам относятся: угол заострения клиновидных лезвий α, угол наклона дна канавки между клиновидными лезвиями β, угол конуса наружной рабочей части зубка к его оси γ, радиус перехода между клиновидными лезвиями r2, радиус перехода лезвия на боковую коническую поверхность r3, радиус криволинейной вершины зубка R.These parameters include: the angle of sharpening of the wedge-shaped blades α, the angle of inclination of the bottom of the groove between the wedge-shaped blades β, the angle of the cone of the outer working part of the tooth to its axis γ, the radius of the transition between the wedge-shaped blades r 2 , the radius of the transition of the blade to the side conical surface r 3 , radius curved apex of R.
Эти параметры прямо зависят от величины диаметра зубка. Все они апробированы в лабораторных условиях и в бурении.These parameters directly depend on the size of the clove diameter. All of them are tested in laboratory conditions and in drilling.
Каждый из этих параметров влияет или на снижение сопротивления внедрению и увеличение объема единичного выкола или на улучшение динамики разрушения породы и снижение возможности рейкообразования на забое или на прочностные свойства самого зубка.Each of these parameters affects either a decrease in resistance to penetration and an increase in the volume of a single puncture, or an improvement in the dynamics of rock destruction and a decrease in the possibility of rake formation at the bottom or on the strength properties of the tooth itself.
В результате проведенных испытаний выявлено, что наилучшие показатели с точек зрения единичного породоразрушения, динамики работы на забое и с точки зрения стойкости от разрушения показало шарошечное долото с твердосплавным вооружением шарошек, содержащее корпус и подвижно закрепленные на цапфах лап шарошки, венцы которых армированы зубками со сходящимися лезвиями на породоразрушающей поверхности и с цилиндрическим хвостовиком, коническую присоединительную резьбу для присоединения к бурильной колонне, систему промывки забоя, у которого:As a result of the tests, it was found that the best performance from the point of view of individual rock destruction, the dynamics of work at the bottom and from the point of view of resistance to fracture was shown by a cone bit with hard-alloyed cone armament containing a body and movably mounted cones on the paws of which the crowns are reinforced with teeth with converging blades on the rock cutting surface and with a cylindrical shank, tapered connecting thread for connection to the drill string, flushing system for the face cerned:
а) рабочая головка зубков выполнена с тремя клиновидными лезвиями, имеющими параметры в следующих пределах:a) the working head of the teeth is made with three wedge-shaped blades having parameters within the following limits:
- углы заострения клиновидных лезвий α в интервале 81°≤α≤86,5°;- the angles of sharpening of the wedge-shaped blades α in the range of 81 ° ≤α≤86.5 °;
- углы наклона дна канавки между клиновидными лезвиями β- angles of inclination of the bottom of the groove between the wedge-shaped blades β
к оси зубка в интервале 37°≤β<40°;to the axis of the tooth in the interval 37 ° ≤β <40 °;
- угол конуса наружной рабочей части зубка γ- the angle of the cone of the outer working part of the clove γ
к его оси в интервале 11°≤γ≤13°;to its axis in the range of 11 ° ≤γ≤13 °;
- радиус притупления клиновидных лезвий r1 - the blunting radius of the wedge-shaped blades r 1
в соотношении к диаметру зубка d в интервале 0,08≤r1/d≤0,10;in relation to the diameter of the tooth d in the range of 0.08≤r 1 / d≤0.10;
- радиус дна канавки на переходе между клиновидными лезвиями r2 - radius of the bottom of the groove at the transition between the wedge-shaped blades r 2
в соотношении к диаметру зубка d в интервале 0,09≤r2/d≤0,12;in relation to the diameter of the tooth d in the range of 0.09≤r 2 / d≤0.12;
- радиус перехода лезвия на боковую коническую поверхность r3 - the radius of the transition of the blade to the side conical surface r 3
в соотношении к диаметру зубка d в интервале 0,12≤r3/d≤0,16;in relation to the diameter of the tooth d in the range of 0.12≤r 3 / d≤0.16;
- радиус криволинейной вершины зубка R- radius of the curved vertex of the tooth R
в соотношении к диаметру зубка d в интервале 1,76≤R/d≤1,88.in relation to the diameter of the tooth d in the range of 1.76≤R / d≤1.88.
б) рабочая головка зубков выполнена с четырьмя клиновидными лезвиями, имеющими параметры в следующих пределах:b) the working head of the teeth is made with four wedge-shaped blades having parameters in the following limits:
- углы заострения клиновидных лезвий α1 в интервале 85°≤α1≤92°;- the angles of sharpening of the wedge-shaped blades α 1 in the range of 85 ° ≤α 1 ≤92 °;
- углы наклона дна канавки между клиновидными лезвиями β1 - angles of inclination of the bottom of the groove between the wedge-shaped blades β 1
к оси зубка в интервале 35°≤β1≤36°;to the axis of the tooth in the range of 35 ° ≤β 1 ≤36 °;
- угол конуса наружной рабочей части зубка γ1 - angle of the cone of the outer working part of the clove γ 1
к его оси в интервале 11°≤γ1≤13°;to its axis in the range of 11 ° ≤γ 1 ≤13 °;
- радиус притупления клиновидных лезвий r4 - the blunting radius of the wedge-shaped blades r 4
в отношении к диаметру зубка d в интервале 0,08≤r4/d≤0,10;in relation to the diameter of the clove d in the range of 0.08≤r 4 / d≤0.10;
- радиус дна канавки на переходе между клиновидными лезвиями r5 - radius of the bottom of the groove at the transition between the wedge-shaped blades r 5
в соотношении к диаметру зубка d в интервале 0,09<r5/d<0,12;in relation to the diameter of the tooth d in the range of 0.09 <r 5 / d <0.12;
- радиус перехода лезвия на боковую коническую поверхность r6 - blade radius transition to the lateral conical surface r 6
в соотношении к диаметру зубка d в интервале 0,12≤r6/d≤0,16;in relation to the diameter of the tooth d in the range of 0.12≤r 6 / d≤0.16;
- радиус криволинейной вершины зубка R- radius of the curved vertex of the tooth R
в соотношении к диаметру зубка d в интервале 1,76≤R/d≤1,88.in relation to the diameter of the tooth d in the range of 1.76≤R / d≤1.88.
Перечень и описание фигур чертежейList and description of drawings
На фигурах 1, 2 и 3 представлены три проекции зубка с тремя клиновидными лезвиями.In figures 1, 2 and 3 presents three projections of the tooth with three wedge-shaped blades.
На фигурах 4, 5 и 6 представлены сечения с обозначениями основных конструктивных параметров этого зубка.In figures 4, 5 and 6 presents sections with the designation of the main structural parameters of this clove.
На фигуре 7 представлена 3D модель этого зубка.The figure 7 presents a 3D model of this clove.
На фигурах 8 и 9 представлены две проекции зубка с четырьмя клиновидными лезвиями.In figures 8 and 9 presents two projections of a tooth with four wedge-shaped blades.
На фигурах 10, 11, 12 и 13 представлены сечения с обозначениями основных конструктивных параметров этого зубка.In figures 10, 11, 12 and 13 presents sections with the designation of the main structural parameters of this clove.
На фигуре 14 представлена 3D модель этого зубка.The figure 14 presents a 3D model of this clove.
На фигуре 15 представлена фотография следов от работы по стальному забою шарошечного долота ⌀ 215,9 мм, шарошки которого оснащены зубками с тремя клиновидными лезвиями.The figure 15 shows a photograph of the traces of work on the steel face of the cone bit ⌀ 215.9 mm, the cones of which are equipped with teeth with three wedge-shaped blades.
На фигуре 16 представлена фотография следов от работы по стальному забою такого же шарошечного долота, шарошки которого оснащены зубками с четырьмя клиновидными лезвиями.The figure 16 presents a photograph of the traces of the work on the steel face of the same cone bit, cones which are equipped with teeth with four wedge-shaped blades.
На фигурах 1, 2 и 3 позициями обозначены: 1 - рабочая головка с тремя клиновидными лезвиями, 2 - цилиндрический хвостовик, 3 - лезвие, 4 - пространство между лезвиями, γ - угол конуса на рабочей части зубка, R - радиус криволинейной вершины зубка, d - диаметр зубка; буквами А-А, Б-Б, В-В обозначены плоскости сечений, представленных на фигурах 4, 5 и 6; α - угол заострения клиновидных лезвий, β - угол наклона дна канавки между клиновидными лезвиями к оси зубка, r1 - радиус притупления клиновидных лезвий, r2 - радиус дна канавки на переходе между лезвиями, r3 - радиус перехода лезвия на боковую коническую поверхность.In figures 1, 2 and 3, the positions denote: 1 - the working head with three wedge-shaped blades, 2 - a cylindrical shank, 3 - the blade, 4 - the space between the blades, γ - the angle of the cone on the working part of the tooth, R - the radius of the curved vertex of the tooth, d is the diameter of the clove; the letters AA, BB, BB indicate the plane of the sections shown in figures 4, 5 and 6; α is the angle of sharpening of the wedge-shaped blades, β is the angle of inclination of the bottom of the groove between the wedge-shaped blades to the axis of the tooth, r 1 is the radius of blunting of the wedge-shaped blades, r 2 is the radius of the bottom of the groove at the transition between the blades, r 3 is the radius of the transition of the blade to the side conical surface.
На фигурах 8 и 9 позициями обозначены: 5 - рабочая головка с четырьмя клиновидными лезвиями, 6 - цилиндрический хвостовик, 7 - лезвие, 8 - пространство между лезвиями, γ1 - угол конуса на рабочей части зубка, R - радиус криволинейной вершины зубка, d - диаметр зубка; буквами А-А, Б-Б, В-В и Г-Г обозначены плоскости сечений, представленных на фигурах 9, 10, 11, 12 и 13; α1 - угол заострения клиновидных лезвий, β1 - угол наклона дна канавки между клиновидными лезвиями к оси зубка, r4 - радиус притупления клиновидных лезвий, r5 - радиус дна канавки на переходе между лезвиями, r6 - радиус перехода лезвия на боковую коническую поверхность.In figures 8 and 9, the positions indicated: 5 - the working head with four wedge-shaped blades, 6 - a cylindrical shank, 7 - the blade, 8 - the space between the blades, γ 1 - the angle of the cone on the working part of the tooth, R - radius of the curved vertex of the tooth, d - clove diameter; the letters A-A, B-B, B-B and G-D denote the plane of the sections shown in figures 9, 10, 11, 12 and 13; α 1 is the angle of sharpening of the wedge-shaped blades, β 1 is the angle of inclination of the bottom of the groove between the wedge-shaped blades to the axis of the tooth, r 4 is the radius of blunting of the wedge-shaped blades, r 5 is the radius of the bottom of the groove at the transition between the blades, r 6 is the radius of the transition of the blade to the side conical surface.
При сравнении характера перекрытия забоя, показанного на фигурах 15 и 16, можно отметить, что на забое, где показаны следы от работы долота, шарошки которого оснащены зубками с четырьмя клиновидными лезвиями (фигура 16), размеры соседних участков забоя значительно мельче, чем на следах фигуры 15, а значит, легче разрушаются, дополнительно увеличивая механическую скорость бурения.When comparing the nature of the overlap of the face shown in figures 15 and 16, it can be noted that on the face, which shows the traces of the work of the bit, the cones of which are equipped with teeth with four wedge-shaped blades (figure 16), the dimensions of adjacent sections of the face are significantly smaller than on the tracks figures 15, which means that they are more easily destroyed, further increasing the mechanical drilling speed.
Предлагаемое долото работает следующим образом. При бурении на долото передается осевая нагрузка и крутящий момент. В процессе перекатывания шарошек по забою скважины, твердосплавные зубки, запрессованные в тело шарошек без какой-либо ориентации клиновидных лезвий относительно образующих шарошки или друг относительно друга создают на забое сеть мелких следов от лезвий, пересекающихся друг с другом. В местах пересечения лезвий под острыми углами создаются благоприятные условия для деформаций сдвига мелких разрозненных выступов в сторону свободного пространства. При этом сами зубки в условиях сильно уменьшенной рейки на забое работают в более легких условиях и кратно меньше изнашиваются и ломаются.The proposed bit works as follows. When drilling, axial load and torque are transmitted to the bit. In the process of rolling cones along the bottom of the well, carbide teeth pressed into the cone body without any orientation of the wedge-shaped blades relative to the forming cones or relative to each other create a network of small traces of blades intersecting each other on the bottom. In the places where the blades intersect at sharp angles, favorable conditions are created for shear deformations of small scattered protrusions towards free space. At the same time, the teeth themselves under conditions of greatly reduced slats on the face work in lighter conditions and wear out and break much less.
Источники информацииInformation sources
1. Патент США №2687875 от 31.08.1954 г., кл. 255-346 «Скважинное бурение».1. US patent No. 2687875 from 08/31/1954, CL. 255-346 "Downhole drilling."
2. Патент США №3442342 от 06.05.1969 г., кл. E21B 9/08 «Шарошечное долото с клиновидными зубками».2. US patent No. 3442342 from 05/06/1969, CL. E21B 9/08 "Roller bit with wedge-shaped teeth."
3. Авторское свидетельство №446618 от 25.10.1974 г., кл. E21B 9/10 «Буровое шарошечное долото».3. Copyright certificate No. 446618 of 10.25.1974, class. E21B 9/10 Drill bit.
4. Авторское свидетельство №265031 от 16.04.1970 г., кл. E21B 9/08 «Буровое шарошечное долото».4. Copyright certificate No. 265031 of 04.16.1970, class. E21B 9/08 Drill bit.
5. Патент США №3388757 от 18.07.1967 г., кл. E21B 9/08 «Твердосплавные вставные зубки для буровых долот».5. US patent No. 3388757 from 07/18/1967, CL. E21B 9/08 "Carbide insert teeth for drill bits."
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012111028/03A RU2499121C1 (en) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Roller bit with hard-alloy inserts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012111028/03A RU2499121C1 (en) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Roller bit with hard-alloy inserts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012111028A RU2012111028A (en) | 2013-09-27 |
| RU2499121C1 true RU2499121C1 (en) | 2013-11-20 |
Family
ID=49253728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012111028/03A RU2499121C1 (en) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Roller bit with hard-alloy inserts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2499121C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2537732C1 (en) * | 2013-12-26 | 2015-01-10 | Николай Митрофанович Панин | Hard-alloy insert |
| RU2543769C1 (en) * | 2014-02-21 | 2015-03-10 | Николай Митрофанович Панин | Hard-alloy insert |
| RU2550703C1 (en) * | 2014-04-07 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) | Well drilling method |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3388757A (en) * | 1967-03-23 | 1968-06-18 | Smith Ind International Inc | Hardened inserts for drill bits |
| US3442342A (en) * | 1967-07-06 | 1969-05-06 | Hughes Tool Co | Specially shaped inserts for compact rock bits,and rolling cutters and rock bits using such inserts |
| US4254840A (en) * | 1978-10-05 | 1981-03-10 | Reed Tool Company | Drill bit insert |
| SU1344888A1 (en) * | 1986-01-28 | 1987-10-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники | Rock-breaking tooth of drill bit |
| SU1677230A1 (en) * | 1988-09-22 | 1991-09-15 | Специальное конструкторское бюро по долотам Производственного объединения "Куйбышевбурмаш" | Hard-alloy tooth for drill bits |
| RU2087666C1 (en) * | 1995-10-16 | 1997-08-20 | Андрей Владимирович Браженцев | Rock-crushing hard-alloy insert |
-
2012
- 2012-03-22 RU RU2012111028/03A patent/RU2499121C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3388757A (en) * | 1967-03-23 | 1968-06-18 | Smith Ind International Inc | Hardened inserts for drill bits |
| US3442342A (en) * | 1967-07-06 | 1969-05-06 | Hughes Tool Co | Specially shaped inserts for compact rock bits,and rolling cutters and rock bits using such inserts |
| US4254840A (en) * | 1978-10-05 | 1981-03-10 | Reed Tool Company | Drill bit insert |
| SU1344888A1 (en) * | 1986-01-28 | 1987-10-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники | Rock-breaking tooth of drill bit |
| SU1677230A1 (en) * | 1988-09-22 | 1991-09-15 | Специальное конструкторское бюро по долотам Производственного объединения "Куйбышевбурмаш" | Hard-alloy tooth for drill bits |
| RU2087666C1 (en) * | 1995-10-16 | 1997-08-20 | Андрей Владимирович Браженцев | Rock-crushing hard-alloy insert |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2537732C1 (en) * | 2013-12-26 | 2015-01-10 | Николай Митрофанович Панин | Hard-alloy insert |
| RU2543769C1 (en) * | 2014-02-21 | 2015-03-10 | Николай Митрофанович Панин | Hard-alloy insert |
| RU2550703C1 (en) * | 2014-04-07 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) | Well drilling method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012111028A (en) | 2013-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20040163851A1 (en) | Drill bit cutter element having multiple cusps | |
| US7013999B2 (en) | Wedge tooth cutter element for drill bit | |
| US4716977A (en) | Specially shaped cutting element for earth boring apparatus | |
| US9551189B2 (en) | Polycrystalline diamond percussion drill bits using low thrust and torque for application with small diameter drill bits | |
| CA2456501C (en) | Multi-lobed cutter element for drill bit | |
| US11828108B2 (en) | Angled chisel insert | |
| US20060027398A1 (en) | Drill bit | |
| US8028773B2 (en) | Drill bit and cutter element having a fluted geometry | |
| US10907417B2 (en) | Polycrystalline diamond chisel type insert for use in percussion drill bits even for use in large hole percussion drilling of oil wells | |
| RU2499121C1 (en) | Roller bit with hard-alloy inserts | |
| CN204941348U (en) | A kind of twin-stage drill bit | |
| US2927778A (en) | Rotary drill cutters | |
| CN207420458U (en) | A kind of Mixed drilling bit for hard formation drilling well | |
| US9869130B2 (en) | Ultra-high ROP blade enhancement | |
| CN108843247B (en) | Natural diamond surface-inlaid coreless drill bit | |
| CN105064921A (en) | Double-stage drill bit | |
| RU2355863C2 (en) | Bore cone bit | |
| EP2740884A1 (en) | Rock bit tip and rock bit | |
| RU163879U1 (en) | DRILLING HEAD | |
| CN103184833A (en) | Diamond bit with large saw-teeth | |
| USRE25684E (en) | Method of making rock bit cutter | |
| RU2513650C2 (en) | Multistep rolling cutter drilling tool | |
| RU2355864C2 (en) | Bore cone bit | |
| CN211573407U (en) | Roller bit with efficient cutting teeth | |
| RU2357064C1 (en) | Roller cutter of bore bit (versions) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160930 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200323 |