RU2654900C1 - Инструмент для вращательного бурения - Google Patents
Инструмент для вращательного бурения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654900C1 RU2654900C1 RU2017105693A RU2017105693A RU2654900C1 RU 2654900 C1 RU2654900 C1 RU 2654900C1 RU 2017105693 A RU2017105693 A RU 2017105693A RU 2017105693 A RU2017105693 A RU 2017105693A RU 2654900 C1 RU2654900 C1 RU 2654900C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rock
- cutting elements
- rock cutting
- rotation
- width
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 39
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 6
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 2
- 208000031968 Cadaver Diseases 0.000 description 1
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/62—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Инструмент для вращательного бурения может быть использован в горном деле для бурения или расширения скважин восходящим режимом. Технический результат заключается в уменьшении износа породоразрушающих элементов и улучшении прохождения разрушенных частей керна через сквозной корпус при бурении восходящим режимом. Инструмент для вращательного бурения содержит сквозной корпус с размещенными на его торце чередующимися по линии окружности концентрично с центром вращения корпуса неподвижными и режущего действия подвижными относительно корпуса породоразрушающими элементами, установленными с возможностью поворота и подпружиненными в тангенциальном направлении вращения корпуса. Подвижные породоразрушающие элементы в свободном крайнем положении находятся под острым углом к направлению вращения и в обоих крайних положениях расположены с отставанием от неподвижных породоразрушающих элементов на такое расстояние, при котором неподвижные породоразрушающие элементы способны образовывать кольцевую щель, имеют форму клина, ширина основания которого больше ширины кольцевой щели. Общая по длине радиуса скважины ширина неподвижных породоразрушающих элементов такая, что образованные целики на забое могут скалываться под действием подвижных породоразрушающих элементов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Предлагаемое изобретение может быть использовано в горном деле для бурения или расширения скважин восходящим режимом.
Известен расширитель прямого хода для бурения восходящим режимом, содержащий сквозной цилиндрический корпус с размещенными неподвижно на его торце чередующимися по линии окружности концентрично с центром вращения корпуса разного типа породоразрушающими элементами режущего действия (Ситников Г.А., Пантелеева Л.П., Пудов Е.Ю. Разработка конструкции расширителя бурового инструмента для бурения скважин в неоднородных горных породах // Школа розробки. - 2011, С 280-283, рис. 2).
Недостатком данной конструкции является возможность разрушения образующегося керна на части такой величины, при которой затруднен их проход через сквозной корпус в ходе бурения восходящим режимом.
Известен буровой инструмент, содержащий сквозной кольцевой корпус, на торце которого размещены породоразрушающие элементы, оснащенный подвижными керноломами, расположенными в промежутках между породоразрушающими элементами и имеющими отдельный привод (пат. на изобретение РФ №2270321, Е21В 10/62, опубл. 20.02.2006).
Недостатком данной конструкции является необходимость наличия привода для керноломов, а значит, усложнение конструкции.
Известна машина для проходки горных выработок с рабочим органом бурового действия, содержащим корпус, с размещенными на его торце чередующимися по нескольким линиям окружностей концентрично с центром вращения корпуса породоразрушающими элементами режущего действия и отламывателями, неподвижно закрепленными на корпусе с шириной основания большей, чем ширина кольцевой щели. Отламыватели расположены с отставанием от породоразрушающих элементов на такое расстояние, при котором породоразрушающие элементы способны образовывать кольцевую щель. Общая по длине радиуса скважины ширина неподвижных породоразрушающих элементов такая, что образованные целики на забое могут скалываться под действием отламывателей (а.с. СССР №94922, Е21С 27/02, опубл. 01.01.1953, бюл. №1).
Недостатком данной конструкции является длительный контакт отламывателей с горной породой до тех пор, пока не произойдет разрушение целика горной породы, а значит, повышенный их износ, вследствие того, что отламыватели расположены на корпусе неподвижно.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является инструмент для вращательного бурения, содержащий сквозной корпус, с размещенными на его торце чередующимися по линии окружности концентрично с центром вращения корпуса неподвижными и режущего действия подвижными относительно корпуса породоразрушающими элементами, установленными с возможностью поворота и подпружиненными в тангенциальном направлении вращения корпуса. В одном крайнем положении подвижные породоразрушающие элементы расположены на одном уровне с неподвижными, а в другом - с опережением (а.с. №1084407, Е21В 10/48, опубл. 07.04.1984, бюл. №13).
Недостатком данной конструкции является невозможность подвижных породоразрушающих элементов приводить к отламыванию керна, повышенный их износ, вследствие того, что они постоянно находятся в контакте с горной породой.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение постепенного разрушения внутренней части забоя крупным сколом путем обеспечения прерывистого контакта с горной породой отдельных породоразрушающих элементов, что приведет к уменьшению их износа, а постепенное разрушение керна - к улучшению прохождения разрушенных частей керна через сквозной корпус при бурении восходящим режимом.
Для достижения указанного технического результата в инструменте для вращательного бурения, содержащем сквозной корпус с размещенными на его торце чередующимися по линии окружности концентрично с центром вращения корпуса неподвижными и режущего действия подвижными относительно корпуса породоразрушающими элементами, установленными с возможностью поворота и подпружиненными в тангенциальном направлении вращения корпуса, подвижные породоразрушающие элементы в свободном крайнем положении находятся под острым углом к направлению вращения и в обоих крайних положениях расположены с отставанием от неподвижных породоразрушающих элементов на такое расстояние, при котором неподвижные породоразрушающие элементы способны образовывать кольцевую щель, имеют форму клина, ширина основания которого больше ширины кольцевой щели, общая по длине радиуса скважины ширина неподвижных породоразрушающих элементов такая, что образованные целики на забое могут скалываться под действием подвижных породоразрушающих элементов.
Общая по длине радиуса скважины ширина неподвижных породоразрушающих элементов, при которой образованные целики на забое могут скалываться под действием подвижных породоразрушающих элементов, в частном случае может быть обеспечена путем расположения неподвижных породоразрушающих элементов по линиям нескольких концентрических окружностей и/или наличия опережающего забурника.
На фиг. 1 изображена развертка размещенных на торце корпуса породоразрушающих элементов по линии окружности; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 – продольно-осевой разрез инструмента для вращательного бурения внутри породного массива; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3 без изображения породного массива.
Инструмент для вращательного бурения содержит сквозной корпус 1 с размещенными на его торце чередующимися по линии окружности концентрично с центром вращения корпуса 1 неподвижными, например в виде резцов, породоразрушающими элементами 2 и режущего действия, подвижными относительно корпуса 1, породоразрушающими элементами 3, установленными с возможностью поворота и подпружиненными в тангенциальном направлении вращения корпуса 1. Подвижные породоразрушающие элементы 3 в свободном крайнем положении находятся под острым углом к направлению вращения и в обоих крайних положениях расположены с отставанием от неподвижных породоразрушающих элементов 2 на такое расстояние, при котором неподвижные породоразрушающие элементы 2 способны образовывать кольцевую щель. Подвижные породоразрушающие элементы 3 имеют форму клина, ширина основания которого больше ширины кольцевой щели. Общая по длине радиуса скважины ширина неподвижных породоразрушающих элементов 2 такая, что образованные целики на забое могут скалываться под действием подвижных породоразрушающих элементов 3.
Выбор конкретной ширины неподвижных породоразшающих элементов 2 очевидно должен зависеть от свойств буримой породы и диаметра скважины и таким образом является осуществимым в конкретных условиях бурения. Общая по длине радиуса скважины ширина неподвижных породоразрушающих элементов 2, при которой образованные целики на забое могут скалываться под действием подвижных породоразрушающих элементов 3, в частном случае может быть обеспечена путем расположения неподвижных породоразрушающих элементов по линиям нескольких концентрических окружностей и/или наличия опережающего забурника 4 (фиг. 3 и 4).
Работает инструмент для вращательного бурения следующим образом.
На корпус 1 передаются крутящий момент и восходящее осевое усилие, в результате этого забурник 4, разрушая породу, оказывает центрирующее воздействие на корпус 1, и вместе с неподвижными породоразрушающими элементами 2 образуют кольцевые щели, между которыми образуются неразрушенные целики горной породы, так как подвижные породоразрушающие элементы 3 расположены с отставанием от неподвижных породоразрушающих элементов 2.
При достижении такой высоты целиков, при которой подвижные породоразрушающие элементы начинают взаимодействовать с горной породой, от сил трения происходит поворот подвижных породоразрушающих элементов 3, которые, так как расположены под острым углом к направлению вращения, начинают внедряться в межцеликовое пространство со скоростью большей, чем скорость бурения. Из-за того что подвижные породоразрушающие элементы 3 имеют форму клина, ширина основания которого больше ширины кольцевой щели (фиг. 2), происходит их расклинивание в кольцевой щели, в результате чего возникает радиальная нагрузка на целики горной породы и их откалывание. После этого подвижные породоразрушающие элементы 3 переходят в исходное положение, при котором они не касаются горной породы и не изнашиваются от трения. Отделенная горная порода имеет размер, соответствующий части кольцевого целика, и под действием собственного веса падает через сквозной корпус 1.
Таким образом обеспечивается постепенное разрушение внутренней части забоя крупным сколом путем обеспечения прерывистого контакта с горной породой подвижных породоразрушающих элементов 3, что приведет к уменьшению их износа, а постепенное разрушение внутренней части забоя - к улучшению прохождения разрушенных частей горной породы через сквозной корпус 1 при бурении восходящим режимом.
Claims (2)
1. Инструмент для вращательного бурения, содержащий сквозной корпус с размещенными на его торце чередующимися по линии окружности концентрично с центром вращения корпуса неподвижными и режущего действия подвижными относительно корпуса породоразрушающими элементами, установленными с возможностью поворота и подпружиненными в тангенциальном направлении вращения корпуса, отличающийся тем, что подвижные породоразрушающие элементы в свободном крайнем положении находятся под острым углом к направлению вращения и в обоих крайних положениях расположены с отставанием от неподвижных породоразрушающих элементов на такое расстояние, при котором неподвижные породоразрушающие элементы способны образовывать кольцевую щель, имеют форму клина, ширина основания которого больше ширины кольцевой щели, общая по длине радиуса скважины ширина неподвижных породоразрушающих элементов такая, что образованные целики на забое могут скалываться под действием подвижных породоразрушающих элементов.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что общая по длине радиуса скважины ширина неподвижных породоразрушающих элементов, при которой образованные целики на забое могут скалываться под действием подвижных породоразрушающих элементов, обеспечена путем расположения неподвижных породоразрушающих элементов по линиям нескольких концентрических окружностей и/или наличия опережающего забурника.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017105693A RU2654900C1 (ru) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Инструмент для вращательного бурения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017105693A RU2654900C1 (ru) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Инструмент для вращательного бурения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2654900C1 true RU2654900C1 (ru) | 2018-05-23 |
Family
ID=62202389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017105693A RU2654900C1 (ru) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Инструмент для вращательного бурения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2654900C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU94922A1 (ru) * | 1949-08-15 | 1952-11-30 | А.И. Лосев | Машина дл проходки горных выработок |
US2819043A (en) * | 1955-06-13 | 1958-01-07 | Homer I Henderson | Combination drilling bit |
SU1044765A1 (ru) * | 1982-02-11 | 1983-09-30 | Кузбасский Политехнический Институт | Буровой инструмент |
SU1084407A1 (ru) * | 1983-01-28 | 1984-04-07 | Ленинградский Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт Им.Г.В.Плеханова | Бурова коронка |
US6142250A (en) * | 1997-04-26 | 2000-11-07 | Camco International (Uk) Limited | Rotary drill bit having moveable formation-engaging members |
RU2270321C1 (ru) * | 2004-10-07 | 2006-02-20 | Николай Митрофанович Панин | Буровое долото |
-
2017
- 2017-02-20 RU RU2017105693A patent/RU2654900C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU94922A1 (ru) * | 1949-08-15 | 1952-11-30 | А.И. Лосев | Машина дл проходки горных выработок |
US2819043A (en) * | 1955-06-13 | 1958-01-07 | Homer I Henderson | Combination drilling bit |
SU1044765A1 (ru) * | 1982-02-11 | 1983-09-30 | Кузбасский Политехнический Институт | Буровой инструмент |
SU1084407A1 (ru) * | 1983-01-28 | 1984-04-07 | Ленинградский Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт Им.Г.В.Плеханова | Бурова коронка |
US6142250A (en) * | 1997-04-26 | 2000-11-07 | Camco International (Uk) Limited | Rotary drill bit having moveable formation-engaging members |
RU2270321C1 (ru) * | 2004-10-07 | 2006-02-20 | Николай Митрофанович Панин | Буровое долото |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11136828B2 (en) | Boring apparatus and method | |
US20130186693A1 (en) | Hybrid drill bit | |
WO2013136113A1 (en) | Hybrid drill bit | |
RU2654900C1 (ru) | Инструмент для вращательного бурения | |
RU2715574C1 (ru) | Буровая коронка | |
US9976354B2 (en) | Boring apparatus and method | |
US4291774A (en) | Rock-breaking implement for percussive machines | |
RU2649210C1 (ru) | Буровая коронка | |
RU2603308C1 (ru) | Буровое долото | |
Gerike et al. | Concept of a rock-breaking working element of an underground kimberlite ore mining machine | |
RU2631948C1 (ru) | Буровое долото режуще-вращательного типа | |
KR101627152B1 (ko) | 나선홈 및 유로가 구비된 회전식 저마찰 브레이커용 치즐 | |
RU2492308C1 (ru) | Буровая коронка (варианты) | |
RU2753826C1 (ru) | Буровая коронка | |
RU2805025C1 (ru) | Стабилизирующая компоновка для бурения | |
EA039489B1 (ru) | Буровое устройство и способ | |
RU2276262C1 (ru) | Устройство для образования направленных трещин в скважинах (варианты) | |
RU2306401C1 (ru) | Породоразрушающий инструмент | |
RU2576261C1 (ru) | Буровой инструмент | |
RU2257457C1 (ru) | Буровое шарошечное долото (варианты) | |
SU767349A1 (ru) | Устройство дл разрушени горных пород отрывом их от массива | |
SU573566A1 (ru) | Буровое долото | |
RU2486328C1 (ru) | Буровая коронка | |
RU2581170C1 (ru) | Буровое дисковое долото | |
SU817248A1 (ru) | Устройство дл бурени шпуров некруг-лОй фОРМы |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190221 |