RU2578228C1

RU2578228C1 - Cutter bit

Info

Publication number: RU2578228C1
Application number: RU2015100653/03A
Authority: RU
Inventors: Иван Леонидович Симисинов; Денис Иванович Симисинов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Опытный завод технических средств бурения на газ"
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-03-27

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention concerns rock destruction tool, namely, to design of drilling one-cutter drilling bits, mainly of large diameter, intended for drilling soft and medium abrasive rocks. Cutter bit consists of body and cutters of spherical shape, movably fixed on journal body by means of bearing support. Rolling cutter is hollow and comprises central bushing with a journal of bit housing forms support-and-lock bearing assembly, as well as peripheral ribs forming spherical housing of rolling cutter and equipped with cutting elements.

EFFECT: technical result consists in improvement of efficiency of drilling process.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано при производстве буровых долот, предназначенных для строительства скважин.The invention relates to the field of drilling equipment and can be used in the manufacture of drill bits intended for well construction.

Известно одношарошечное буровое долото [1], принятое за аналог. Однарошечное долото состоит из корпуса и шарошки сферической формы, подвижно закрепленной на цапфе корпуса посредством подшипниковой опоры. Шарошка выполняется с продольными вырезами на ее наружной поверхности, способствующими лучшей промывке долота, и оснащается вставными твердосплавными зубками. Долото имеет верхнюю систему промывки. На поверхности шарошки выполнены промывочные каналы для облегчения протекания жидкости, выходящей через боковой канал в корпусе и центральный канал долота, а также для обратного потока шламовой жидкости с забоя в кольцевое пространство. Зона вооружения для разрушения сферического забоя на шарошке представлена зубками, установленными между промывочными пазами.Known single-cone drill bit [1], taken as an analogue. A one-piece chisel consists of a housing and a cone of a spherical shape, movably fixed to the axle of the housing by means of a bearing support. The cone is made with longitudinal cuts on its outer surface, contributing to a better flushing of the bit, and is equipped with inserted carbide teeth. The bit has an upper flushing system. Flushing channels are made on the surface of the cone to facilitate the flow of liquid exiting through the side channel in the body and the central channel of the bit, as well as for the reverse flow of slurry liquid from the bottom to the annular space. The armament zone for destroying the spherical face at the roller cone is represented by teeth installed between the flushing grooves.

К недостаткам данного долота следует отнести сравнительно малую эффективность разрушения горной породы. Это связано с небольшой глубиной внедрения вооружения в забой, ограниченной величиной вылета зубка и соответственно, ограниченным удельным давлением зубка при одновременном контакте сферической поверхности корпуса шарошки с забоем.The disadvantages of this bit include the relatively low efficiency of rock destruction. This is due to the small depth of introduction of weapons into the face, limited by the size of the tooth protrusion and, accordingly, limited specific pressure of the tooth with simultaneous contact of the spherical surface of the cone body with the face.

Также затруднена очистка забоя от шлама, бурение характеризуется повторным измельчением шлама, недостаточной циркуляцией бурового раствора. Это в свою очередь ведет к быстрому выходу вооружения из строя и снижению эффективности работы долота.It is also difficult to clean the bottom of the sludge, drilling is characterized by repeated grinding of the sludge, insufficient circulation of the drilling fluid. This, in turn, leads to a rapid failure of weapons and a decrease in the efficiency of the bit.

Кроме этого, конструкция долота имеет шарошку, по диаметру перекрывающую на 97-98% ствол скважины, что может вызвать поршневание при спускоподъемных операциях, то есть при спуске или подъеме буровой колонны с долотом возможно создание повышенных давлений на пласты, их гидроравзрыв и как следствие, поглощение бурового раствора.In addition, the design of the bit has a roller cutter that is 97–98% overlapping in diameter, which can cause pistoning during tripping, i.e. when lowering or raising a drill string with a bit, it is possible to create increased pressures on the formations, their hydraulic fracturing and, as a result, mud absorption.

Задачей, на которое направлено техническое решение, является повышение эффективности процесса бурения.The task aimed at the technical solution is to increase the efficiency of the drilling process.

Техническим результатом является повышение эффективности процесса бурения.The technical result is to increase the efficiency of the drilling process.

Указанный технический результат достигается тем, что, одношарошечное долото для бурения мягких и средних абразивных горных пород, состоящее из корпуса и шарошки сферической формы, подвижно закрепленной на цапфе корпуса посредством подшипниковой опоры, имеет шарошку, выполненную полой. Полая шарошка содержит центральную втулку, которая с цапфой корпуса долота образует опорно-замковый подшипниковый узел, а так же периферийные ребра, оснащенные режущими элементами, образующие сферический корпус шарошки.The specified technical result is achieved in that a single-cone bit for drilling soft and medium abrasive rocks, consisting of a housing and a cone of a spherical shape, movably fixed to the axle of the housing by means of a bearing support, has a cone made of a hollow. The hollow cone contains a central bushing, which with the pin of the body of the bit forms a lock-bearing bearing assembly, as well as peripheral ribs equipped with cutting elements forming a spherical cone of the cone.

В связи с изложенным, техническим результатом изобретения является повышение эффективности бурения за счет активного и глубокого внедрения вооружения в забой и улучшения работы очистной системы долота. Обеспечивается безаварийность в производстве спуско-подъемных операций, полый корпус шарошки позволяет избежать эффекта поршевания что позволит увеличить скорость спуско-подъема и снизить риски гидроразрыва пластов.In connection with the above, the technical result of the invention is to increase the efficiency of drilling due to the active and deep introduction of weapons into the face and improve the work of the treatment system of the bit. Failure-free operation in hoisting operations is ensured, the hollow cone body allows avoiding the piston effect, which will increase the hoisting speed and reduce the risks of hydraulic fracturing.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что исключается повторное измельчение шлама вооружением шарошки, сокращается износ вооружения, увеличивается скорость бурения.The achievement of the specified technical result is also facilitated by the fact that the repeated grinding of sludge by the cone armament is excluded, the wear of the armament is reduced, and the drilling speed increases.

Изобретение поясняется фиг. 1.The invention is illustrated in FIG. one.

Долото состоит из корпуса 1 и шарошки 2 сферической формы. Корпус выполнен с консольной цапфой 3, ось которой наклонена под острым углом к оси долота. Шарошка содержит центральную втулку 4, которая с цапфой корпуса долота образует опорно-замковый подшипниковый узел, а так же периферийные ребра 5 образующие сферический корпус шарошки. Ребра оснащены режущими твердосплавными зубками 6.The bit consists of a housing 1 and cone 2 spherical shape. The housing is made with a cantilever pin 3, the axis of which is inclined at an acute angle to the axis of the bit. The roller cutter comprises a central sleeve 4, which, with the pin of the body of the bit, forms a lock-bearing bearing assembly, as well as peripheral ribs 5 forming a spherical roller housing. The ribs are equipped with carbide cutting teeth 6.

Описание работы долота. По достижении долотом забоя скважины через колонну бурильных труб начинают закачивать буровой раствор, вращать долото с одновременным созданием на него нагрузки. При этом цапфа 3 долота будет описывать окружности вокруг продольной оси симметрии корпуса и скважины, а шарошка 2 при этом будет перекатываться по забою скважины и своими породоразрушающими элементами 6 скалывать и срезать породу. Расположение зубьев на ребрах 5 с ограниченной площадью обеспечивает увеличение удельного давления на забой и глубины внедрения зубков. Непосредственно после разрушения выбуренный шлам удаляется через полости шарошки потоком промывочной жидкости в затрубное пространство.Description of the bit. When the chisel reaches the bottom of the borehole through the drill pipe string, the drilling fluid begins to be pumped, the bit is rotated with a simultaneous load on it. In this case, the trunnion 3 of the bit will describe the circles around the longitudinal axis of symmetry of the body and the well, while the roller cone 2 will roll along the bottom of the well and chip and cut the rock with its rock-breaking elements 6. The location of the teeth on the ribs 5 with a limited area provides an increase in the specific pressure on the face and the depth of penetration of the teeth. Immediately after the destruction, the drill cuttings are removed through the cone cavity by the flow of washing liquid into the annulus.

Очистка вооружения и полостей шарошки осуществляется через гидромониторные промывочные каналы 7, выполненные в корпусе долота и направленные в зону между ребрами долота.The armament and cone cavities are cleaned through hydromonitor flushing channels 7 made in the bit body and directed into the area between the bit edges.

Использование предлагаемого долота позволяет повысить эффективность разрушения породы, устранить эффект поршневания. В результате увеличивается скорость бурения, снижается себестоимость буровых работ и их безаварийность.Using the proposed bit can improve the efficiency of rock destruction, eliminate the effect of pistoning. As a result, the drilling speed increases, the cost of drilling operations and their failure-freeness decrease.

Источник информацииThe source of information

1. Палий П.Α., Корнеев К.Е. Буровые долота. Справочник. М.: Недра, 1971. 446 с.1. Paly P.Α., Korneev K.E. Drill bits. Directory. M .: Nedra, 1971.446 s.

Claims

A single-cone bit for drilling soft and medium-sized rocks, consisting of a body and a cone of a spherical shape, movably fixed to the axle of the body through a bearing support, characterized in that in order to increase the efficiency of drilling, the cone is hollow and contains a central sleeve, which forms an axle of the bit body supporting-bearing bearing unit, as well as peripheral ribs forming a spherical roller cone body and equipped with cutting elements.