RU2517348C1

RU2517348C1 - Drill bit

Info

Publication number: RU2517348C1
Application number: RU2013112138/03A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Сериков; Виталий Анатольевич Ясашин; Николай Митрофанович Панин; Андрей Васильевич Гавриленко; Владимир Федорович Сорокин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2014-05-27

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: drill bit comprises hollow body with connection thread and vanes reinforced with rock-crushing elements and flushing system including pressure and dual takeoff channels. Drill bit is equipped with extra throttling valve arranged inside the body and composed of cylinder with slots at its outer surface aligned partially with said pressure and offtake channels. Note here that said cylinder is rigidly connected with said body by bimetal plates.

EFFECT: higher efficiency of drill bit operation owing to improved flushing.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента, а именно к буровым долотам, преимущественно с алмазным вооружением.The invention relates to the field of rock cutting tools, namely to drill bits, mainly with diamond weapons.

Известно буровое долото, содержащее полый корпус с напорными каналами и центральной выемкой, соединенной посредством радиальных каналов и отводного отверстия соответственно с напорными каналами и затрубным пространством, и армированные породоразрушающими элементами лопасти (см. авт. св. СССР №791905, кл. Е21В 10/46, 1980 г.).A drill bit is known that contains a hollow body with pressure channels and a central recess connected by means of radial channels and an outlet hole respectively to pressure channels and the annulus, and the blades reinforced by rock cutting elements (see ed. St. USSR No. 791905, class E21B 10 / 46, 1980).

Недостатком этого долота является малая механическая скорость бурения, связанная с низкой эффективностью очистки забоя от шлама из-за образования на забое скважины застойных зон и повторного измельчения шлама породоразрушающими элементами.The disadvantage of this bit is the low mechanical drilling speed associated with the low efficiency of cleaning the bottom of the sludge due to the formation of stagnant zones on the bottom of the well and re-grinding of the sludge by rock-cutting elements.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, включающее корпус с присоединительной резьбой и лопастями, армированными породоразрушающими элементами, и очистную систему, содержащую напорные и отводные каналы (см. авт. св. СССР №1134690, кл. Е21В 10/60, 1985 г).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill bit, comprising a housing with connecting thread and blades reinforced with rock cutting elements, and a treatment system containing pressure and branch channels (see ed. St. USSR No. 1134690, class Е21В 10 / 60, 1985 g).

К недостаткам данного долота следует отнести сравнительно высокую энергоемкость процесса разрушения породы и вероятность прижога долота, особенно при использовании в качестве вооружения природных или искусственных алмазов.The disadvantages of this bit include the relatively high energy intensity of the process of rock destruction and the likelihood of burning the bit, especially when using natural or artificial diamonds as weapons.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы коронки путем снижения энергоемкости процесса разрушения породы и исключения вероятности прижога долота.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the crown by reducing the energy intensity of the process of destruction of the rock and eliminating the likelihood of burning the bit.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровом долоте, включающем полый корпус с присоединительной резьбой и лопастями, армированными породоразрушающими элементами, и промывочную систему, содержащую напорные и отводные каналы, согласно изобретению оно снабжено гидравлическим дросселем, размещенным в полости корпуса и выполненным в виде цилиндра с пазами на наружной поверхности, частично совмещенными с напорными и отводными каналами, причем цилиндр жестко соединен с корпусом посредством биметаллических пластин.The specified technical result is achieved by the fact that in the drill bit, including a hollow body with connecting thread and blades reinforced with rock cutting elements, and a flushing system containing pressure and outlet channels, according to the invention it is equipped with a hydraulic throttle placed in the cavity of the body and made in the form of a cylinder with grooves on the outer surface, partially aligned with the pressure and outlet channels, and the cylinder is rigidly connected to the housing by means of bimetallic plates.

Достижению поставленного технического результата способствует также и то, что:The achievement of the technical result also contributes to the fact that:

- полость корпуса выполнена ступенчатой формы, причем нижняя ступень имеет паз, при этом цилиндр выполнен ответной ступенчатой формы с выступом на торце, размещенным в пазу нижней ступени полости корпуса;- the body cavity is made in a stepped form, the lower stage having a groove, while the cylinder is made in a stepped form with a protrusion at the end placed in the groove of the lower stage of the body cavity;

- ширина выступа цилиндра по окружности меньше ширины паза нижней полости корпуса.- the width of the protrusion of the cylinder around the circumference is less than the width of the groove of the lower cavity of the housing.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображает общий вид долота в продольном разрезе, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 depicts a General view of the bit in longitudinal section, in Fig.2 is a section aa in Fig.1, Fig.3 is a section bB in Fig.1.

Предложенное буровое долото содержит полый корпус 1 с присоединительной резьбой 2 и лопастями 3, армированными породоразрушающими элементами 4, и очистную систему, содержащую напорные 5 и сдвоенные отводные каналы соответственно 6 и 8, соединенные между собой посредством камеры 7, расположенной непосредственно над выходным торцом сопла 9. В качестве породоразрушающих элементов 4 могут использоваться природные или искусственные алмазы. Долото снабжено гидравлическим дросселем 10, размещенным в полости корпуса 1 и выполненным в виде цилиндра с пазами 11 на наружной поверхности. При этом цилиндр 10 жестко соединен с корпусом 1 посредством биметаллических пластин 12 и перекладины 15. Пазы 11 на наружной поверхности цилиндра 10 сообщаются с напорными и отводными каналами 5 и 8. Полость корпуса 1 выполнена ступенчатой формы, причем нижняя ее ступень имеет паз 13, а цилиндр 10 выполнен ответной ступенчатой формы с выступом 14 на торце, размещенным в пазу 13 нижней ступени полости корпуса 1. Ширина выступа 14 цилиндра 10 по окружности меньше ширины паза 13 нижней полости корпуса. Благодаря этому выступ 14 диска 10 имеет возможность для поворота, обеспечивая открытие и закрытие отводных каналов 8, при этом стенка паза 13 служит упором для выступа 14. Размеры паза 13 и выступа 14 рассчитаны таким образом, чтобы после срабатывания дросселя 10 отводные каналы 6 были полностью перекрыты боковой поверхностью диска 10, а напорные - полностью открыты. В исходном же состоянии все напорные и отводные каналы 5 и 8 частично открыты и процесс бурения происходит при подаче промывочной жидкости с использованием как напорных, так и отводных каналов 5 и 8.The proposed drill bit contains a hollow body 1 with a connecting thread 2 and blades 3, reinforced with rock cutting elements 4, and a treatment system containing pressure 5 and dual outlet channels 6 and 8, respectively, interconnected by a chamber 7 located directly above the output end of the nozzle 9 As rock cutting elements 4 can be used natural or artificial diamonds. The bit is equipped with a hydraulic throttle 10 located in the cavity of the housing 1 and made in the form of a cylinder with grooves 11 on the outer surface. In this case, the cylinder 10 is rigidly connected to the housing 1 by means of bimetallic plates 12 and the crossbar 15. The grooves 11 on the outer surface of the cylinder 10 communicate with the pressure and outlet channels 5 and 8. The cavity of the housing 1 is made in a stepped form, and its lower stage has a groove 13, and the cylinder 10 is made in the reciprocal step form with a protrusion 14 at the end placed in the groove 13 of the lower stage of the body cavity 1. The width of the protrusion 14 of the cylinder 10 is smaller than the width of the groove 13 of the lower body cavity. Due to this, the protrusion 14 of the disk 10 has the ability to rotate, providing the opening and closing of the outlet channels 8, while the wall of the groove 13 serves as a stop for the protrusion 14. The dimensions of the groove 13 and the protrusion 14 are designed so that after the operation of the inductor 10, the exhaust channels 6 are completely blocked by the lateral surface of the disk 10, and pressure - completely open. In the initial state, all pressure and branch channels 5 and 8 are partially open and the drilling process occurs when the flushing fluid is supplied using both pressure and branch channels 5 and 8.

Принцип работы бурового долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 4 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода удаляется на поверхность промывочной жидкостью, которая подается на забой через напорные каналы 5. При этом благодаря созданию отводными каналами 6 и 8 зон разрежения улучшается эффективность удаления шлама из центральной зоны 16 забоя, соединенной с одним из отводных каналов 6. В процессе разрушения породы происходит нагрев корпуса 1, что может привести к прижогу долота, особенно при использовании алмазного вооружения. Для исключения этого долото оснащено дросселем с биметаллическими пластинами 10, которые регулируют количество подаваемой жидкости через напорные и отводные каналы 5 и 8. При нагреве корпуса 1 до определенной температуры биметаллические пластины 12 принимают изогнутую форму и диск 10 поворачивается вокруг своей оси и перекрывает отводные каналы 8 и полностью открывает проходное сечение напорных каналов 5, создавая подпор и способствуя лучшему охлаждению породоразрушающих элементов 4 и всего долота.The principle of operation of the drill bit is as follows. Under the action of axial load and torque, rock-cutting elements 4 are introduced into the rock and destroy it. The destroyed rock is removed to the surface by flushing fluid, which is supplied to the face through pressure channels 5. Moreover, by creating drainage channels 6 and 8 rarefaction zones, the efficiency of removing sludge from the central zone 16 of the face connected to one of the drainage channels 6. In the process of rock destruction body 1 is heated, which can lead to a burn of the bit, especially when using diamond weapons. To avoid this, the bit is equipped with a throttle with bimetallic plates 10, which regulate the amount of liquid supplied through the pressure and discharge channels 5 and 8. When the housing 1 is heated to a certain temperature, the bimetallic plates 12 take a curved shape and the disk 10 rotates around its axis and overlaps the drain channels 8 and completely opens the bore of the pressure channels 5, creating a backwater and contributing to better cooling of rock cutting elements 4 and the entire bit.

Таким образом, предложенная конструкция долота позволяет повысить эффективность его работы путем оптимизации режима промывки.Thus, the proposed design of the bit allows you to increase the efficiency of its work by optimizing the flushing mode.

Claims

1. Drill bit, including a hollow body with connecting thread and blades reinforced with rock cutting elements, and a flushing system containing pressure and branch channels, characterized in that it is equipped with a hydraulic throttle placed in the body cavity and made in the form of a cylinder with grooves on the outer surfaces partially aligned with the pressure and outlet channels, the cylinder being rigidly connected to the housing by means of bimetallic plates.

2. The drill bit according to claim 1, characterized in that the cavity of the housing is made in step form, the lower stage having a groove, while the cylinder is made in the form of a reciprocal step shape with a protrusion at the end located in the groove of the lower stage of the housing cavity.
3 Drill bit according to claim 2, characterized in that the width of the protrusion of the cylinder around the circumference is less than the width of the groove of the lower cavity of the body.