RU2545201C2

RU2545201C2 - Pdc-drill rool

Info

Publication number: RU2545201C2
Application number: RU2012149755/03A
Authority: RU
Inventors: Станислав Васильевич Синев
Original assignee: Станислав Васильевич Синев
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2015-03-27
Also published as: RU2012149755A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to rock cutting tools used for well drilling, particularly, to PDC tools, for example, drill bits. This tool comprises the body with PDC cutters. Note here that working surface furnished with cutters is shaped to inverted conical surface with cone base radius-to-height ratio of 2/3. Cutters at inner inverted conical surface can optionally be fully backed up. Cutters to calibrate well walls are arranged in steps in direction of tool spinning.

EFFECT: higher efficiency of tool operation.

6 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту режущего типа, применяемому в бурении скважин, а именно, к PDC-инструменту: бурголовкам и долотам.The invention relates to a rock cutting tool of the cutting type used in well drilling, namely, to a PDC tool: burgolas and chisels.

Известен буровой инструмент, в частности, лопастное долото режущего типа, включающее корпус и лопасти с режущими кромками, армированными твердым сплавом, исполняющими функцию вооружения долота в разрушении горных пород [1] (аналог).Known drilling tools, in particular, a blade type cutting bit, comprising a housing and blades with cutting edges reinforced with hard alloy, performing the function of arming the bit in the destruction of rocks [1] (analog).

В известном лопастном долоте при его работе разрушение разбуриваемых горных пород осуществляется прямым резанием вооружением из недостаточно износостойкого материала.In the well-known paddle bit during its operation, the destruction of the drilled rocks is carried out by direct cutting with armaments from an insufficiently wear-resistant material.

Указанные недостатки устранены в долотах, где применено более износостойкое вооружение в виде резцов типа PDC (Polycrystalline Diamond Compact), причем рабочая поверхность инструмента, на которой размещено это вооружение, выполнена в форме тора [2].These disadvantages are eliminated in bits where more wear-resistant weapons in the form of PDC cutters (Polycrystalline Diamond Compact) are used, and the working surface of the tool on which these weapons are placed is made in the form of a torus [2].

В известном инструменте для бурения скважин [2], принятом за прототип, резцы, размещенные на поверхности инструмента в форме тора, начиная от области, близкой к плоскости, перпендикулярной оси долота, вплоть до периферии и калибрующих стенку скважины, вынуждены преодолевать напряженное состояние горных пород от бокового воздействия горного давления.In the well-known tool for drilling wells [2], adopted for the prototype, cutters placed on the surface of the tool in the form of a torus, starting from the area close to the plane perpendicular to the axis of the bit, up to the periphery and calibrating the wall of the well, are forced to overcome the stress state of rocks from lateral exposure to rock pressure.

Целью изобретения является увеличение показателей эффективности работы инструмента путем снятия напряженного состояния от бокового воздействия горного давления в большей части забоя скважины за счет переноса его под периферийные резцы.The aim of the invention is to increase the performance indicators of the tool by removing the stress state from the lateral impact of rock pressure in most of the bottom of the well due to its transfer under peripheral cutters.

Указанная цель достигается тем, что в известном инструменте рабочая поверхность, на которой размещены резцы, выполнена в виде обратной конической поверхности, при этом у обратной конической поверхности соотношение радиуса основания конуса к его высоте равно 2/3. Резцы, на внутренней обратной конической поверхности, необязательно дублируются в полном объеме. Резцы, калибрующие стенку скважины, размещены ступенчато по ходу вращения инструмента.This goal is achieved by the fact that in the known tool the working surface on which the cutters are placed is made in the form of an inverse conical surface, while at the opposite conical surface the ratio of the radius of the base of the cone to its height is 2/3. The incisors, on the inner conical back surface, are not necessarily duplicated in full. Cutters calibrating the borehole wall are placed stepwise along the rotation of the tool.

На фиг. 1 изображен профиль скважины с конкретной формой забоя и размещенным в этом профиле долотом с вооружением в виде резцов PDC: 1 - корпус инструмента (долота); 2 - стенка скважины; 3 - резцы PDC; 4 - забой скважины.In FIG. 1 shows a well profile with a specific shape of the bottom and a bit placed in this profile with an armament in the form of PDC cutters: 1 - tool body (bits); 2 - well wall; 3 - PDC cutters; 4 - bottom hole.

На фиг. 2 представлен фронтальный вид заявленного PDC-инструмента: 1 - корпус инструмента (долота); 3 - резцы PDC; 5 - приливы на корпусе долота; 6 - твердосплавные вставки.In FIG. 2 shows a front view of the claimed PDC tool: 1 - tool body (chisels); 3 - PDC cutters; 5 - tides on the body of the bit; 6 - carbide inserts.

На фиг. 3 показан вид сверху заявленного PDC-инструмента: 1 - корпус инструмента (долота); 3 - резцы PDC; 5 - приливы на корпусе долота; 6 - твердосплавные вставки; 7 - гидромониторные насадки.In FIG. 3 shows a top view of the claimed PDC tool: 1 - tool body (chisels); 3 - PDC cutters; 5 - tides on the body of the bit; 6 - carbide inserts; 7 - hydraulic nozzles.

На фиг. 4 - вид сверху заявленного PDC-инструмента без дублирующих резцов PDC на внутренней обратной конической поверхности: 1 - корпус инструмента (долота); 3 - резцы PDC; 5 - приливы на корпусе долота; 6 - твердосплавные вставки; 7 - гидромониторные насадки.In FIG. 4 is a top view of the claimed PDC tool without duplicate PDC cutters on the inverse conical surface: 1 - tool body (chisel); 3 - PDC cutters; 5 - tides on the body of the bit; 6 - carbide inserts; 7 - hydraulic nozzles.

На фиг. 5 - фотография натурной модели PDC-долота 152,4 МС, выполненного в соответствии заявленному изобретению (фронтальный вид).In FIG. 5 is a photograph of a full-scale model of a PDC-bit 152.4 MS, made in accordance with the claimed invention (front view).

На фиг. 6 - фотография того же PDC-долота 152,4 МС (вид сверху).In FIG. 6 is a photograph of the same PDC bit of 152.4 MS (top view).

PDC резцы 3, размещенные на корпусе долота 1, при его работе отделяют забой 4 от стенки скважины 2 на фиг. 1, отсекая область напряженного состояния в основной части забоя скважины от воздействия горного давления и облегчая условия ее разрушения. Опережающие периферийные резцы 3 дублируются, поскольку находятся в наиболее тяжелых условиях.PDC cutters 3 placed on the body of the bit 1, during its operation, separate the face 4 from the wall of the well 2 in FIG. 1, cutting off the region of stress in the main part of the bottom of the well from the influence of rock pressure and facilitating the conditions of its destruction. Leading peripheral incisors 3 are duplicated, since they are in the most difficult conditions.

Калибрующие вставки 6, вмонтированные в поверхность корпуса долота 1 на фиг. 2, предупреждают его износ в процессе бурения. Резцы 3, запрессованные в приливы 5 на корпусе долота 1 (фиг. 2), калибруют стенку скважины 2 на фиг. 1. Опережающие резцы 3, расположенные по кромке долота 1 на его периферии (фиг. 2), продвигают скважину (процесс бурения). Ступенчатое размещение резцов 3 на внешней стороне корпуса долота 1 на фиг. 2 способствует существенному облегчению калибровки стенки скважины 2 на фиг. 1.Gauge inserts 6 mounted on the surface of the body of the bit 1 in FIG. 2, prevent its wear during drilling. The cutters 3, pressed into the tides 5 on the body of the bit 1 (Fig. 2), calibrate the wall of the well 2 in Fig. 1. Advance cutters 3 located along the edge of the bit 1 on its periphery (Fig. 2), advance the well (drilling process). The stepwise arrangement of the cutters 3 on the outside of the bit body 1 in FIG. 2 contributes significantly to the calibration of the wall of the well 2 in FIG. one.

Резцы 3, запрессованные в приливы 5, размещенные на обратной конической поверхности внутри корпуса долота 1 (фиг. 3), разрушают отделенный от стенки скважины 2 забой 4 на фиг. 1. Объемное пространственное ступенчатое размещение резцов 3 на внутренней поверхности корпуса долота 1 на фиг. 3, благодаря ее коническому исполнению в соотношении радиуса основания конуса к его высоте, равном 2/3, и последовательному положению их по ходу вращения долота или в противоход, способствует существенному облегчению условия разрушения горной породы на забое 4 - фиг. 1. Промывочная жидкость, подаваемая через гидромониторные насадки 7, охлаждает резцы 3 на фиг. 3 и фиг. 4 и очищает забой 2 на фиг. 1 от выбуренной породы.The cutters 3, pressed into the tides 5, placed on the reverse conical surface inside the body of the bit 1 (Fig. 3), destroy the face 4 separated from the borehole wall 2 in FIG. 1. Volumetric spatial stepwise placement of the cutters 3 on the inner surface of the bit body 1 in FIG. 3, due to its conical design in the ratio of the radius of the base of the cone to its height equal to 2/3, and their sequential position in the direction of rotation of the bit or in the opposite direction, significantly facilitates the destruction of the rock at the face 4 - FIG. 1. The flushing fluid supplied through the hydraulic nozzles 7 cools the cutters 3 in FIG. 3 and FIG. 4 and cleans the face 2 in FIG. 1 from cuttings.

Размещение резцов 3 на поверхности обратного конуса корпуса долота 1 без их дублирования на фиг. 4 достаточно для эффективного разрушения забоя.The placement of the cutters 3 on the surface of the inverse cone of the body of the bit 1 without duplication in FIG. 4 is enough for effective destruction of the face.

Фотографии на фиг. 5 и фиг. 6 дают общее представление о натурном долоте 152,4 МС заявляемой пространственной конфигурации породоразрушающего инструмента.The photographs in FIG. 5 and FIG. 6 give a general idea of the full-sized bit 152.4 MS of the claimed spatial configuration of the rock cutting tool.

Долота заявляемой пространственной конфигурации позволяют снизить требуемую для бурения нагрузку и увеличить скорость проходки.The bits of the claimed spatial configuration can reduce the load required for drilling and increase the speed of penetration.

Источники информацииInformation sources

1. Палий П.Л., Корнеев К.Е. Буровые долота, М., ″Недра″, 1971, 446 с.1. Paliy P.L., Korneev K.E. Drill bits, M., "Nedra", 1971, 446 p.

2. Каталог нефтегазовых долот. ОАО «Волгабурмаш», 2012, 48 с.2. Catalog of oil and gas bits. Volgaburmash OJSC, 2012, 48 pp.

Claims

PDC-drilling tool: a burgole head, a chisel including a body armed with PDC cutters, characterized in that in order to increase the performance of the tool by relieving stress from lateral impact of rock pressure in most of the borehole bottom by transferring it under peripheral cutters the working surface on which the incisors are placed is made in the form of an inverse conical surface with a ratio of the radius of the base of the cone to its height equal to 2/3, and the incisors on the inner inverse conical surface the spines are not necessarily duplicated in full, and the cutters calibrating the wall of the well are placed stepwise along the rotation of the tool.