RU2682824C1 - Drill bit for percussion-rotary drilling - Google Patents
Drill bit for percussion-rotary drilling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682824C1 RU2682824C1 RU2018118680A RU2018118680A RU2682824C1 RU 2682824 C1 RU2682824 C1 RU 2682824C1 RU 2018118680 A RU2018118680 A RU 2018118680A RU 2018118680 A RU2018118680 A RU 2018118680A RU 2682824 C1 RU2682824 C1 RU 2682824C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- head
- shank
- rock
- eccentric
- percussion
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract 1
- 238000004901 spalling Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 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
- E21B10/36—Percussion drill bits
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
Description
Изобретение относится к области создания бурового породоразрушающего инструмента для ударно-вращательного бурения скважин.The invention relates to the field of creating drilling rock cutting tools for rotational percussion drilling.
Известна буровая коронка штыревого типа, состоящая из хвостовика и головки с размещенным на ее рабочей поверхности породоразрушающими инденторами и отверстием для продувки [RU №169571 от 08.11.2016, опубл. 23.03.2017].Known drill bit of the pin type, consisting of a shank and a head with a rock-cutting indenter and a purge hole located on its working surface [RU No. 169571 of 08/08/2016, publ. 03/23/2017].
Недостатком этой коронки является невысокая эффективность бурения при приложении центрального будара при бурении.The disadvantage of this crown is the low drilling efficiency when applying the central drill bit while drilling.
Наиболее близким техническим решением является шарошечное долото для ударно-вращательного бурения, содержащее корпус, цапфу, на которой установлена шарошка с возможностью вращения, ударник, взаимодействующий с шарошкой [а.с. СССР №829846, МКИ Е21В 9/08, от 18.05.79, опубл. 15.05.81].The closest technical solution is a cone bit for impact-rotary drilling, comprising a housing, a trunnion, on which a cone is mounted for rotation, a hammer interacting with a cone [a.s. USSR No. 829846, MKI E21B 9/08, dated 05/18/79, publ. 05/15/81].
Недостатком данного технического решения является низкая эффективность разрушения горных пород при приложении центрального удара.The disadvantage of this technical solution is the low efficiency of the destruction of rocks when a central impact is applied.
Предлагаемое изобретение направлено на повышение эффективности разрушения горных пород на забое скважины при ударно-вращательном бурении с помощью передачи на забой внецентренных ударных импульсов, создающих тангенциальные усилия скалывания породы и действующие в плоскости забоя.The present invention is aimed at improving the efficiency of rock destruction at the bottom of the well during rotational impact drilling by transmitting eccentric shock pulses to the bottom, creating tangential rock shearing forces and acting in the face plane.
Указанный технический результат достигается поворотом на некоторый угол шарнирно закрепленной полусферической головки вследствие реализации внецентренных ударных импульсов посредством выполненной на нижнем торце хвостовика торовой шайбы с эксцентрично расположенным на ее нижнем торце выступом. При этом поворот полусферической головки будет происходить в плоскости нанесения внецентренного удара, а именно, в плоскости размещения выступа на торовой шайбе в противоположную от него сторону, для этого в направлении поворота полусферической головки имеется угловой зазор. Торовая шайба с эксцентрично расположенным на ее нижнем торце выступом устанавливается с возможностью поворота, что исключает передачу на хвостовик долота изгибающего момента, вызванного внецентренным приложением ударного импульса. Для возврата в исходное положение полусферической головки, она подпружинена со стороны, противоположной эксцентричному выступу на шайбе.The indicated technical result is achieved by turning the hemispherical head pivotally fixed due to the implementation of eccentric shock pulses by means of a torus washer made on the lower end of the shank with the protrusion eccentrically located on its lower end. In this case, the rotation of the hemispherical head will occur in the plane of applying an eccentric impact, namely, in the plane of the protrusion on the torus washer in the opposite direction from it, for this there is an angular clearance in the direction of rotation of the hemispherical head. The torus washer with a protrusion eccentrically located on its lower end is rotatably mounted, which excludes the transmission of a bending moment to the shank of the bit caused by eccentric application of a shock pulse. To return to the initial position of the hemispherical head, it is spring loaded from the side opposite to the eccentric protrusion on the washer.
Совокупность признаков заявляемого изобретения, а именно наличие шарнирно расположенной части головки долота, а также расположенной на торце хвостовика торовой шайбы с эксцентрично расположенным на ее нижнем торце выступом при взаимном расположении, обеспечивающем возможность поворота в плоскости нанесения внецентренного удара не обнаружены в известных технических решениях, что предполагает соответствие заявляемого бурового долота критерию новизны.The totality of the features of the claimed invention, namely the presence of a pivotally located part of the bit head, as well as a torus washer located on the end of the shank with a protrusion eccentrically located on its lower end, at a relative position that allows rotation in the plane of applying an eccentric impact, was not found in the known technical solutions, which assumes compliance of the claimed drill bit with the novelty criterion.
Соответствие изобретательскому уровню подтверждается тем, что при внецентренном приложении удара наблюдается увеличение объемов разрушения горной породы на забое за счет концентрации высоких напряжений под определенными породоразрушающими вставками, а также реализации тангенциальных ударных усилий в плоскости забоя, приводящих к дополнительному скалыванию породы и повышению размеров лунок разрушения, а также обеспечивающих отделение от забоя части массива горной породы, которая испытала разрушающее действие, разделена трещинами, но еще удерживается в лунках разрушения силами своих внутренних связей.Compliance with the inventive step is confirmed by the fact that with an eccentric application of impact, an increase in the volume of rock destruction at the bottom due to the concentration of high stresses under certain rock cutting inserts, as well as the implementation of tangential impact forces in the face plane, leading to additional rock cleavage and increase the size of the fracture holes, is observed. and also providing separation from the bottom of the part of the rock mass that has experienced a destructive effect, is divided by cracks, but still held in the holes of destruction by the forces of its internal connections.
В результате повышается эффективность разрушения горной породы на забое, заключающаяся в более высокой скорости проходки скважин в средних по твердости и мягких хрупких непластичных породах.As a result, the efficiency of rock destruction at the bottom increases, which consists in a higher rate of penetration of wells in medium hardness and soft brittle non-elastic rocks.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
на фиг. 1 показано заявляемое буровое долото штыревого типа;in FIG. 1 shows the inventive pin type drill bit;
на фиг. 2 показан механизм разрушения породы предлагаемым долотом, где: хвостовик - 1; соединительные шлицы - 2; шайба торовая - 3; эксцентричный полусферический выступ - 4; шайба фиксирующая - 5; подвижная часть головки долота - 6; неподвижная часть головки долота - 7; шарнирный элемент - 8; упругий элемент - 9; породоразрушающие элементы -10; цилиндрическая шайба - 11; болты - 12,ударник - 13.in FIG. 2 shows the mechanism of rock destruction by the proposed bit, where: shank - 1; connecting slots - 2; torus washer - 3; eccentric hemispherical protrusion - 4; locking washer - 5; movable part of the bit head - 6; fixed part of the bit head - 7; hinge element - 8; elastic element - 9; rock cutting elements -10; cylindrical washer - 11; bolts - 12, drummer - 13.
Головка долота состоит из подвижной 6 и неподвижной 7 частей, связываемых шарнирным элементом 8. Поддержание подвижной части головки долота в исходном положении производится с помощью упругого элемента 9.The head of the bit consists of a movable 6 and a fixed 7 parts connected by a
Для разрушения пород на забое подвижная часть головки долота содержит породоразрушающие элементы 10. Для сборки подвижной и неподвижной частей головки бурового долота конструкция оснащена цилиндрической шайбой 11, закрепляемой на головке долота болтами 12.To destroy rocks at the bottom, the movable part of the bit head contains rock-breaking
Предлагаемое буровое долото для ударно-вращательного бурения работает следующим образом. Торовая шайба 3 верхним торцом воспринимает центральный ударный импульс от ударник 13, передавая хвостовику внецентренный ударный импульс посредством выступа 4 на нижнем торце торовой шайбы 3, при этом возможность поворота торовой шайбы 3 снимает изгибающий момент с хвостовика 1.The proposed drill bit for rotary hammer drilling works as follows. The
Изгибающий момент М=ΔР⋅Е, где ΔР - сила удара, Н; Е - эксцентриситет размещения выступа 4 на торце торовой шайбы 3. Применение подвижной торовой шайбы устраняет изгибающий момент М, что не исключает передачу к вооружению долота внецентренного ударного импульса.Bending moment M = ΔР⋅Е, where ΔР - impact force, N; E - the eccentricity of the
Внецентренный ударный импульс, сообщенный хвостовику 1, передается головке долота, вызывая поворот подвижной полусферической части головки долота 6 в плоскости нанесения внецентренного удара на некоторый угол β (фиг. 2). Поворот подвижной полусферической части головки долота 6 обеспечивает возникновение тангенциальных ударных усилий, приводящих к изменению формы лунок разрушения, повышению их размеров и обеспечивающих отделение от забоя части массива горной породы, которая испытывает разрушающее действие, разделена трещинами, но еще удерживается в лунках разрушения силами своих внутренних связей.An eccentric shock pulse communicated to the
Величина тангенциального смещения породоразрушающих элементов 10 задается величиной угла β. Например, для очень твердых пород угол β может быть мал или равен нулю, а по мере снижения твердости и повышения пластичности породы увеличиваться до максимально возможных значений. Тангенциальное смещение породоразрушающих элементов будут задаваться размерами подвижной полусферической головки 6 и размерами породоразрушающих элементов 10.The value of the tangential displacement of the rock-
Для возвращения подвижной полусферической части головки 6 в исходное положение после окончания цикла разрушения долото оснащено упругим элементом 9.To return the moving hemispherical part of the
Применение предложенного бурового долота для ударно-вращательного бурения позволит повысить эффективность разрушения средних и мягких хрупких непластичных горных пород на забое скважины при проходке геологоразведочных и других скважин различного целевого назначения с использованием забойных ударных механизмов.The use of the proposed drill bit for rotational percussion drilling will increase the efficiency of destruction of medium and soft brittle non-ductile rocks at the bottom of the well when sinking exploration and other wells for various purposes using downhole percussion mechanisms.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018118680A RU2682824C1 (en) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | Drill bit for percussion-rotary drilling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018118680A RU2682824C1 (en) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | Drill bit for percussion-rotary drilling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2682824C1 true RU2682824C1 (en) | 2019-03-21 |
Family
ID=65858618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018118680A RU2682824C1 (en) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | Drill bit for percussion-rotary drilling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2682824C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU829846A1 (en) * | 1979-05-18 | 1981-05-15 | Отделение Экспериментальных Исследо-Ваний Центрального Научно-Исследова-Тельского Геологоразведочного Инсти-Тута Цветных И Благородных Металлов | Rotary bit for rotary-percussive drilling |
SU1355685A1 (en) * | 1984-12-29 | 1987-11-30 | Кузнецкий машиностроительный завод | Drilling bit |
RU2039185C1 (en) * | 1992-10-23 | 1995-07-09 | Иркутский политехнический институт | Apparatus for directed drilling by percussion-rotary method |
US20090139773A1 (en) * | 2007-11-21 | 2009-06-04 | Peter Nava | Percussive drill bit for rock drilling and method for the manufacture of such a drill bit |
RU169571U1 (en) * | 2016-11-08 | 2017-03-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН) | PIPE TYPE DRILL BIT |
-
2018
- 2018-05-21 RU RU2018118680A patent/RU2682824C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU829846A1 (en) * | 1979-05-18 | 1981-05-15 | Отделение Экспериментальных Исследо-Ваний Центрального Научно-Исследова-Тельского Геологоразведочного Инсти-Тута Цветных И Благородных Металлов | Rotary bit for rotary-percussive drilling |
SU1355685A1 (en) * | 1984-12-29 | 1987-11-30 | Кузнецкий машиностроительный завод | Drilling bit |
RU2039185C1 (en) * | 1992-10-23 | 1995-07-09 | Иркутский политехнический институт | Apparatus for directed drilling by percussion-rotary method |
US20090139773A1 (en) * | 2007-11-21 | 2009-06-04 | Peter Nava | Percussive drill bit for rock drilling and method for the manufacture of such a drill bit |
RU169571U1 (en) * | 2016-11-08 | 2017-03-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН) | PIPE TYPE DRILL BIT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO20110518A1 (en) | Pulse Generator | |
US7240744B1 (en) | Rotary and mud-powered percussive drill bit assembly and method | |
US20010054515A1 (en) | Downhole apparatus | |
NO328123B1 (en) | Drilling apparatus and method of drilling | |
US20110240366A1 (en) | Inner Bit Disposed within an Outer Bit | |
US7762353B2 (en) | Downhole valve mechanism | |
US20200149349A1 (en) | Hybrid drill bit | |
CN106246175A (en) | A kind of pulsing jet and mechanical shock combined-breaking rock mechanism | |
RU2682824C1 (en) | Drill bit for percussion-rotary drilling | |
CN112901063B (en) | Injection-suction type drilling speed-increasing tool | |
CN104481406B (en) | Particle impacting well test drill bit | |
JP2020510150A (en) | Hybrid bit including earth boring and percussion elements for drilling formations | |
US20070137895A1 (en) | Percussion drill bit with V-shaped splines | |
RU191770U1 (en) | DRILL BIT FOR SHOCK AND ROTARY DRILLING | |
RU2237148C2 (en) | Method and device for drilling wells | |
US8528664B2 (en) | Downhole mechanism | |
US6112835A (en) | Drilling apparatus having a radially displaceable reamer | |
ES2763384T3 (en) | Percussion drilling with high frequency fluid powered hammer drill in hard formations | |
CN208669201U (en) | One-way fashion impactor based on turbine and spring | |
RU2236540C1 (en) | Vibrating means for well drilling | |
CN218716512U (en) | Multi-composite impact drilling tool | |
US20120012394A1 (en) | Air Percussion Drilling In Horizontal Wells | |
RU2200801C1 (en) | Gear for directional drilling of holes | |
WO2008112117A1 (en) | Bit rebounding bumper for down-the-hole rock drilling hammer | |
US20240229563A1 (en) | PDC Drill Bit with Swing Self-adaptive Cushion Structure |