RU2579823C1

RU2579823C1 - Drill disk bit

Info

Publication number: RU2579823C1
Application number: RU2015123929/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2016-04-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to rock-breaking tool, specifically a rotary drill bit. Drilling disk drill bit comprises a hollow U-shaped body with a connecting nipple mounted in body a horizontal axis with attached disk cutters and annular abutments, made as inner end surface of disk cutters in form of bevel gears mounted to engage with each other and radially fixed channel axis cutters reinforced central cone, shank of which is rigidly connected to one of ring stops and located eccentrically in a vertical plane relative to longitudinal bit axis. Horizontal axis of bit is provided with longitudinal and radial channels being communicated with nipple cavity bit through wash nozzle coupled with housing, wherein radial channels horizontal bit axis directed into gap between outer surface of central cone and inner end surfaces of disc cutters and radial channels flushing nozzle communicated through radial channels of central cone of shank with a longitudinal axis of horizontal channel.

EFFECT: technical result consists in improvement of mechanical drilling speed by improving cleaning from bottom sludge.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к дисковым долотам.The invention relates to a rock cutting tool, namely to disk bits.

Известно буровое дисковое долото, содержащее П-образный корпус, закрепленную в корпусе ось с установленными на ней дисковыми шарошками, вооруженными твердосплавными зубками (см. справочник Корнилов Н.И, Травкин В.С.и др. Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин, М. Недра, 1979, с 298-302).A drill disk bit is known that contains a U-shaped body, an axis fixed in the body with disk cones mounted on it, armed with carbide teeth (see the reference book KNI N., Travkin V.S. et al. Rock-cutting tool for exploration wells, M. Nedra, 1979, pp. 298-302).

Недостатком данного долота является малая эффективность, связанная с образованием в средней части забоя «сахарной головки», резко снижающей проходку на долото.The disadvantage of this bit is the low efficiency associated with the formation of a “sugar head” in the middle part of the face, which sharply reduces the penetration of the bit.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое дисковое долото, содержащее П-образный корпус, закрепленную в корпусе горизонтальную ось с установленными на ней дисковыми шарошками и кольцевыми упорами, выполненными, как и внутренние торцевые поверхности дисковых шарошек, в виде конических зубчатых шестерен, установленных с возможностью взаимодействия между собой, и закрепленную в радиальном канале горизонтальной оси армированную породоразрушающими элементами шарошку, хвостовик которой жестко соединен с одним из кольцевых упоров и расположен в вертикальной плоскости эксцентрично относительно продольной оси долота (см. патент РФ №2308590, кл. Ε21В 10/12, 2007 г.).Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill disk bit containing a U-shaped body, a horizontal axis fixed to the body with disk cones mounted on it and ring stops made, like the inner end surfaces of the disk cones, in the form of bevel gears gears installed with the possibility of interaction between each other, and a roller cone reinforced with rock-cutting elements fixed in a radial channel of the horizontal axis otorrhea rigidly connected with one of the annular abutment and located eccentrically in a vertical plane about a longitudinal bit axis (see. Russian patent №2308590, Cl. Ε21V 10/12, 2007 YG).

Данное долото благодаря использованию дополнительной шарошки, позволяет эффективно бороться с «сахарной головкой» и тем самым повысить эффективность работы долота. Однако данное долото также не лишено недостатков. Основным из них является низкая механическая скорость бурения, связанная с некачественной очисткой забоя от шлама, особенно ее центральной части.This bit due to the use of additional cone, allows you to effectively deal with the "sugar head" and thereby increase the efficiency of the bit. However, this bit is also not without flaws. The main one is the low mechanical drilling speed associated with poor-quality cleaning of the bottom of the sludge, especially its central part.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение механической скорости бурения путем улучшения очистки забоя от шлама.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the mechanical drilling speed by improving the cleaning of the bottom of the sludge.

Указанный технический результат достигается тем, что в дисковом долоте, содержащем полый П-образный корпус с присоединительным ниппелем, закрепленную в корпусе горизонтальную ось с установленными на ней дисковыми шарошками и кольцевыми упорами, выполненными, как и внутренние торцевые поверхности дисковых шарошек, в виде конических зубчатых шестерен, установленных с возможностью взаимодействия между собой, и закрепленную в радиальном канале оси армированную породоразрушающими элементами центральную шарошку, хвостовик которой жестко соединен с одним из кольцевых упоров и расположен в вертикальной плоскости эксцентрично относительно продольной оси долота, согласно изобретению горизонтальная ось долота и кольцевой упор, соединенный с центральной шарошкой, выполнены с продольным и радиальными каналами, сообщенными с ниппельной полостью долота посредством промывочного патрубка, соединенного с корпусом, при этом радиальные каналы горизонтальной оси долота направлены в зазор между наружной поверхностью центральной шарошки и внутренними торцевыми поверхностями дисковых шарошек, а радиальные каналы промывочного патрубка сообщены посредством радиальных каналов хвостовика центральной шарошки с продольным каналом горизонтальной оси.The specified technical result is achieved in that in a disk bit containing a hollow U-shaped case with a connecting nipple, a horizontal axis fixed to the case with disk cones and ring stops mounted on it, made, like the internal end surfaces of the disk cones, in the form of bevel gears gears installed with the possibility of interaction between each other, and a central roller cone reinforced with rock-cutting elements fixed in the radial channel of the axis, the shank of which is rigidly connected to one of the annular stops and located in a vertical plane eccentrically relative to the longitudinal axis of the bit, according to the invention, the horizontal axis of the bit and the annular stop connected to the central roller cone are made with longitudinal and radial channels in communication with the nipple cavity of the bit through a flushing nozzle connected to the body while the radial channels of the horizontal axis of the bit are directed into the gap between the outer surface of the central cone and the inner end surfaces of the dis ovyh cutters and radial channels flushing pipe communicated through radial channels of the central cone shank with a longitudinal axis of the horizontal channel.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид долота в продольном разрезе.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the bit in longitudinal section.

Буровое долото содержит полый П-образный корпус 1 с присоединительным ниппелем 16, центральную шарошку 8, закрепленную в корпусе 1, и горизонтальную ось 3 с установленными на ней дисковыми шарошками 2 и кольцевыми упорами 4. Внутренние торцевые поверхности 5 дисковых шарошек 2 и кольцевые упоры 4 выполнены в виде конических зубчатых шестерен, установленных с возможностью взаимодействия между собой. Кольцевые упоры 4 установлены на горизонтальной оси 3 посредством дополнительных осей (не показаны), которые жестко закреплены в радиальных каналах горизонтальной оси 3 с возможностью вращения. Центральная шарошка 8 посредством хвостовика 6 закреплена в радиальном канале горизонтальной оси 3 и армирована породоразрушающими элементами 9. Хвостовик 6 центральной шарошки 8 жестко соединен с одним из кольцевых упоров 4, расположен в вертикальной плоскости эксцентрично относительно продольной оси долота и с возможностью вращения совместно с кольцевым упором 4. Горизонтальная ось 3 долота выполнена с продольным 17 и радиальными 10 каналами, сообщенными с ниппельной полостью долота посредством Τ-образного промывочного патрубка 11, поперечная часть которого расположена в ниппельной полости корпуса 1. Промывочный патрубок 11 выполнен с радиальными каналами 14, расположенными на одном уровне с радиальными каналами 15 хвостовика 6 центральной шарошки 8, которые в свою очередь сообщены с продольным каналом 17 горизонтальной оси 3. Центральная шарошка 8 имеет коническо-сферическую форму и расположена ступенчато относительно дисковых шарошек 2, причем опережающими являются дисковые шарошки 2, обладающие более мощным вооружением.The drill bit contains a hollow U-shaped case 1 with a connecting nipple 16, a central roller cone 8 fixed in the body 1, and a horizontal axis 3 with disk cones 2 and ring stops 4 mounted on it. Internal end surfaces 5 of the disk cones 2 and ring stops 4 made in the form of bevel gears installed with the possibility of interaction with each other. The ring stops 4 are mounted on the horizontal axis 3 by means of additional axes (not shown), which are rigidly fixed in the radial channels of the horizontal axis 3 with the possibility of rotation. The Central cone 8 through the shank 6 is fixed in the radial channel of the horizontal axis 3 and reinforced by rock cutting elements 9. The shank 6 of the central cone 8 is rigidly connected to one of the ring stops 4, is located in a vertical plane eccentrically relative to the longitudinal axis of the bit and can be rotated together with the ring stop 4. The horizontal axis 3 of the bit is made with a longitudinal 17 and radial 10 channels in communication with the nipple cavity of the bit by means of a образ-shaped flushing pipe 11, transversely the main part of which is located in the nipple cavity of the housing 1. The flushing nozzle 11 is made with radial channels 14 located at the same level with the radial channels 15 of the shank 6 of the central cone 8, which in turn are in communication with the longitudinal channel 17 of the horizontal axis 3. The central cone 8 has conical-spherical shape and is located stepwise relative to the disk cones 2, and ahead are the disk cones 2, which have more powerful weapons.

Принцип работы долота заключается в следующем. При вращении долота дисковые шарошки 2 вращаются вокруг горизонтальной оси 3 в противоположные стороны. При этом кольцевые упоры 4, выполненные в виде конических шестерен, контактируют с внутренними торцевыми поверхностями 5 обеих дисковых шарошек 2, выполненных также в виде конических шестерен. Один из кольцевых упоров 4 жестко закреплен с хвостовиком 6 центральной шарошки 8, расположенной перпендикулярно горизонтальной оси 3. Благодаря этому центральная шарошка 8 вращается совместно с кольцевым упором 4 и обеспечивает эффективное разрушение породы в центральной части забоя, являющейся наиболее проблемной для всех типов долот и особенно при разбуривании твердых и крепких пород. В процессе бурения разрушенная порода выносится с забоя промывочной жидкостью, подаваемой через ниппельную полость, патрубок 11, продольный 17 и радиальные каналы 14 и 15 в затрубное пространство. При этом предложенная схема промывки обеспечивает создание на забое организованного потока жидкости с эффективным удалением шлама из зазоров между дисковыми 2 и центральной 8 шарошкой. Это исключает заклинивание шарошек 2 и значительно улучшает качество очистки забоя от шлама и тем самым повышает эффективность работы долота в целом.The principle of operation of the bit is as follows. When the rotation of the bit disk cones 2 rotate around the horizontal axis 3 in opposite directions. When this ring stops 4, made in the form of bevel gears, are in contact with the inner end surfaces 5 of both disk cones 2, also made in the form of bevel gears. One of the ring stops 4 is rigidly fixed with the shank 6 of the central roller cone 8, located perpendicular to the horizontal axis 3. Due to this, the central roller cone 8 rotates together with the ring fence 4 and provides effective rock destruction in the central part of the face, which is the most problematic for all types of bits and especially when drilling hard and hard rocks. During drilling, the destroyed rock is carried out from the bottom by flushing fluid supplied through the nipple cavity, pipe 11, longitudinal 17 and radial channels 14 and 15 into the annulus. At the same time, the proposed flushing scheme ensures the creation of an organized liquid flow at the bottom with effective removal of sludge from the gaps between the disk 2 and the central 8 roller cutter. This eliminates jamming of cones 2 and significantly improves the quality of cleaning the bottom of the sludge and thereby increases the overall performance of the bit.

Claims

A drill bit containing a hollow U-shaped body with a connecting nipple, a horizontal axis fixed to the body with mounted disk cones and ring stops, made, like the internal end surfaces of the disk cones, in the form of bevel gears installed with the possibility of interaction between by itself, and a central roller cone reinforced with rock-cutting elements fixed in the radial channel of the axis, the shank of which is rigidly connected to one of the ring stops and is located is eccentric in the vertical plane relative to the longitudinal axis of the bit, characterized in that the horizontal axis of the bit is made with longitudinal and radial channels communicated with the nipple cavity of the bit by means of a flushing nozzle connected to the body, while the radial channels of the horizontal axis of the bit are directed into the gap between the outer surface the central cone and the inner end surfaces of the disk cones, and the radial channels of the flushing pipe communicated through radial channels xv stovika central cone with the longitudinal axis of the horizontal channel.