RU2702787C1 - Drilling bit - Google Patents
Drilling bit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2702787C1 RU2702787C1 RU2019106202A RU2019106202A RU2702787C1 RU 2702787 C1 RU2702787 C1 RU 2702787C1 RU 2019106202 A RU2019106202 A RU 2019106202A RU 2019106202 A RU2019106202 A RU 2019106202A RU 2702787 C1 RU2702787 C1 RU 2702787C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutters
- matrix
- drilling
- rock
- axis
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title abstract description 20
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 210000004283 incisor Anatomy 0.000 abstract description 10
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 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
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/48—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of core type
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 вращательного бурения скважин.The invention relates to the field of creating drilling rock cutting tools for rotary drilling of wells.
Известно буровое долото типа PDC (polycrystalline diamond cutters), состоящее из корпуса, лопастей с размещенными в них фиксированными резцами PDC [RU №2530960 от 21.09.2012, опубл. 20.10.2014].Known drill bit type PDC (polycrystalline diamond cutters), consisting of a body, blades with fixed PDC cutters placed in them [RU No. 2530960 from 09.21.2012, publ. 10/20/2014].
Известно буровое долото, состоящее из корпуса с резьбой, предназначенной для соединения с колонной бурильных труб и съемной головки, оснащенной круглыми резцами [US №20180320449 от 30.04.2018, опубл. 8.11.2018].Known drill bit, consisting of a housing with a thread designed for connection with a string of drill pipes and a removable head equipped with round cutters [US No. 1980320449 from 04/30/2018, publ. 11/08/2018].
Недостатком аналогов является преждевременный выход породоразрушающего инструмента из строя из-за одностороннего износа и сколов режущей кромки круглых резов, выступающих из рабочей части лишь одной стороной режущей кромки.The disadvantage of analogues is the premature failure of the rock cutting tool due to unilateral wear and chips of the cutting edge of round cuts protruding from the working part by only one side of the cutting edge.
Наиболее близким техническим решением является конструкция бурового долота компании Smith Bits типа PDC, состоящего из корпуса, лопастей с размещенными в них фиксированными резцами и вращающимися резцами типа ONYX 360 и ONYX II, которые установлены с возможностью вращения в процессе бурения на 360° в наиболее нагруженных частях торца долота, на периферии [В.В. Нескоромных. Разрушение горных пород при проведении геологоразведочных работ.М.: Инфра-М, 2016 г. стр. 214, рис. 5.25].The closest technical solution is the construction of a Smith Bits PDC type drill bit, consisting of a body, blades with fixed cutters and rotating cutters of the ONYX 360 and ONYX II type, which are mounted to rotate 360 ° during drilling in the most loaded parts end face of the bit, on the periphery [V.V. Indiscriminate. The destruction of rocks during geological exploration. M .: Infra-M, 2016 p. 214, Fig. 5.25].
Недостатком данного технического решения является невозможность установки вращающихся резцов ближе к центру торца долота, где сконцентрированы высокие силы сопротивления со стороны забоя, что сокращает его ресурс за счет аномального износа фиксированных резцов.The disadvantage of this technical solution is the impossibility of installing rotating cutters closer to the center of the end face of the bit, where high resistance forces from the face are concentrated, which reduces its life due to the abnormal wear of fixed cutters.
Предлагаемое изобретение направлено на повышение ресурса бурового породоразрушающего инструмента при вращательном бурении за счет равномерного износа режущей кромки резцов PDC вследствие возможности вращения резцов вокруг своей.The present invention is aimed at increasing the resource of drilling rock cutting tools during rotary drilling due to uniform wear of the cutting edge of the PDC cutters due to the possibility of rotation of the cutters around its own.
Указанный технический результат достигается тем, что все: и внутренние кернообразующие, и внешние скважинообразующие резцы типа PDC размещаются с возможностью вращения вокруг своей оси на двух осях, каждая из которых имеет форму кольца и установлена по наружному и внутреннему радиусам торцевой части матрицы коронки.The specified technical result is achieved by the fact that everything: both internal core forming and external bore-forming cutters of the PDC type are placed with the possibility of rotation around its axis on two axes, each of which has the shape of a ring and is installed along the outer and inner radii of the end part of the crown matrix.
Буровая коронка, включающая корпус с матрицей и породоразрушающие круглые резцы типа PDC, установленные в матрице с возможностью вращения вокруг своей оси, согласно изобретению, резцы разделены на внутренние кернообразующие и внешние скважинообразующие, причем каждая группа резцов установлена на закрепленных в матрице осях с возможностью вращения в противоположные друг относительно друга стороны. Оси вращения резцов, соединены между собой элементами, а расстояние от центра каждой оси до близлежащей кромки матрицы составляет A drill bit including a housing with a die and rock-cutting PDC-type circular cutters mounted in the matrix rotatably around its axis, according to the invention, the cutters are divided into internal core-forming and external bore-forming, each group of cutters mounted on rotary axes fixed in the matrix opposite sides to each other. The axis of rotation of the cutters are interconnected by elements, and the distance from the center of each axis to the adjacent edge of the matrix is
где: Н - толщина матрицы коронки.where: H is the thickness of the crown matrix.
Нижний слой буровой коронки оснащен упруготвердым материалом.The bottom layer of the drill bit is equipped with an elastic hard material.
Совокупность признаков заявляемого изобретения, а именно наличие двух групп резцов: внутренних кернообразующих и внешних скважинообразующих, каждая из которых установлена на закрепленных в матрице осях в форме кольца с возможностью вращения в противоположные друг относительно друга стороны не обнаружены в известных технических решениях, что предполагает соответствие заявляемой буровой коронки критерию новизны.The combination of features of the claimed invention, namely the presence of two groups of cutters: internal core-forming and external bore-forming, each of which is mounted on axes in the form of a ring fixed in the matrix with the possibility of rotation in opposite sides relative to each other, are not found in the known technical solutions, which suggests compliance with the claimed drill bit novelty criterion.
Соответствие изобретательскому уровню подтверждается тем, что в процессе бурения скважинообразующие и кернообразующие резцы, за счет крутящих нагрузок, прикладываемых к коронке, осуществляют вращение вокруг оси коронки и одновременно, в результате продольного перемещения коронки при углублении забоя скважины, а также за счет сил трения и прижатия скважинообразующих резцов к стенкам скважины, а кернообразующих резцов к керну, вращение вокруг своей оси, что приводит к возможности воздействия на породу последовательно всей периферией режущей кромки резцов.Compliance with the inventive step is confirmed by the fact that during the drilling process, bore-forming and core-forming cutters, due to the torque loads applied to the crown, rotate around the axis of the crown and at the same time, as a result of longitudinal movement of the crown when deepening the bottom of the well, as well as due to friction and pressure forces bore-forming incisors to the walls of the borehole, and core-forming cutters to the core, rotation around its axis, which leads to the possibility of affecting the rock sequentially throughout the entire periphery p cutters zhuschey edge.
В результате повышается ресурс бурового породоразрушающего инструмента при вращательном бурении за счет равномерного износа режущей кромки резцов PDC.As a result, the resource of a drilling rock cutting tool increases during rotary drilling due to uniform wear of the cutting edge of PDC cutters.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
на фиг. 1 показан продольный разрез заявляемой буровой коронки;in FIG. 1 shows a longitudinal section of the inventive drill bit;
на фиг. 2 показан вид с торца заявляемой буровой коронки;in FIG. 2 shows an end view of the inventive drill bit;
на фиг. 3 дана схема реализации крепления вращающихся круглых резцов типа PDC в матрице буровой коронки.in FIG. Figure 3 shows a diagram of the implementation of the fastening of rotating PDC type circular cutters in a drill bit matrix.
На фиг. 1, 2 и 3 обозначено:In FIG. 1, 2 and 3 are indicated:
1 - наружные скважинообразующие резцы; 2 - внутренние кернообразующие резцы; 3 - матрица коронки; 4 - ось вращения наружных скважинообразующих резцов; 5 - ось вращения внутренних кернообразующий резцов; 6 - элементы каркаса осей вращения резцов; 7 -центрирующие резцы втулки; 8 - упруготвердый материал (металлокерамика, резина).1 - external bore-forming incisors; 2 - internal core-forming incisors; 3 - crown matrix; 4 - axis of rotation of the external bore-forming incisors; 5 - axis of rotation of internal core-forming incisors; 6 - frame elements of the axis of rotation of the cutters; 7 - centering sleeve cutters; 8 - elastic hard material (cermets, rubber).
Предлагаемая буровая коронка для вращательного бурения включает корпус с матрицей 3. В матрице 3 располагаются, соединенные между собой элементами каркаса 6, две оси вращения (4 и 5) так, чтобы расстояние от центра оси до близлежащей кромки матрицы составляло где Н - толщина матрицы коронки, что способствует равномерному распределению резцов по рабочей поверхности матрицы 3 и позволяет надежно фиксировать оси вращения (4 и 5) без возможность выпадения из матрицы 3. Расстояние до близлежащей кромки матрицы менее приводит к ненадежной фиксации осей матрицы и смещению резцов относительно центра матрицы, а увеличение приводит к концентрации нагрузки в средней части матрицы.The proposed drill bit for rotary drilling includes a housing with a
Поперечный диаметр осей определяется нагрузками, возникающими в процессе работы коронки. Оси имеют форму кольца и спекаются вместе с матрицей, что дает преимущество равномерного распределения воспринимаемых в процессе бурения нагрузок от осей на матрицу. На осях закреплены с возможностью вращения вокруг своей оси круглые резцы типа PDC. На оси вращения 4 размещены скважинообразующие наружные резцы 1, на оси 5 - кернообразующие внутренние резцы 2. Наружные и внутренние резцы центрированы втулками 7 и смещены относительно друг друга так, чтобы перекрывалась вся рабочая площадь матрицы. Нижний слой коронки оснащен упруготвердым материалом 8.The transverse diameter of the axes is determined by the loads arising during the operation of the crown. The axes are ring-shaped and sinter together with the matrix, which gives the advantage of a uniform distribution of the axial loads perceived during drilling. On the axes are fixed rotatably around their axis PDC circular cutters. Bore-forming
В процессе бурения резцы, находящиеся на внутренней 5 и внешней 4 осях вращения и центрированные втулками 7, за счет крутящих нагрузок, прикладываемых к коронке с матрицей 3, осуществляют вращение вокруг оси коронки. Оси вращения резцов имеют форму кольца и соединены между собой элементами каркаса 6. Скважинообразующие резцы 1 обеспечивают заданный диаметр скважины. Кернообразующие резцы 2 обеспечивают получение керна. С целью предохранения втулок 7 от износа шламом, образовавшегося в процессе бурения, нижний слой коронки оснащен упруготвердым материалом 8. В результате углубления забоя скважины и, как следствие, продольного перемещения коронки, за счет сил трения и прижатия скважинообразующих резцов 1 к стенкам скважины, а кернообразующих резцов 2 к керну, под действием крутящего момента происходит вращение всех резцов вокруг своей оси. За счет равномерного расположения каждой группы резцов на отдельных осях, расположенных по внешнему и внутреннему радиусу коронки, обеспечивается эффективное использование всей поверхности резцов и не создается препятствия их вращению в противоположные друг относительно друга стороны.In the process of drilling, the cutters located on the inner 5 and outer 4 axes of rotation and centered by the
Осуществляя вращение вокруг своей оси, резцы имеют возможность контактировать с породой всей режущей кромкой, таким образом реализуется равномерное изнашивание резца по всей режущей грани, а не только одной ее части, что повышает ресурс коронки при применении ее во вращательном бурении скважин.Carrying out rotation around its axis, the cutters are able to contact the rock with the entire cutting edge, thus uniform wear of the cutter is realized along the entire cutting face, and not just one part of it, which increases the crown resource when using it in rotary drilling of wells.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019106202A RU2702787C1 (en) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | Drilling bit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019106202A RU2702787C1 (en) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | Drilling bit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2702787C1 true RU2702787C1 (en) | 2019-10-11 |
Family
ID=68280005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019106202A RU2702787C1 (en) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | Drilling bit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2702787C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1476102A1 (en) * | 1986-06-24 | 1989-04-30 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро По Комплексной Переработке Минерального Сырья С Опытным Производством Ан Азсср | Drilling crown bit |
RU2478767C2 (en) * | 2011-04-04 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН) | Crown bit |
RU138675U1 (en) * | 2013-09-30 | 2014-03-20 | Дмитрий Игоревич Сафонов | DRILL BIT |
US9624731B2 (en) * | 2011-11-17 | 2017-04-18 | Smith International, Inc. | Rolling cutter with side retention |
-
2019
- 2019-03-04 RU RU2019106202A patent/RU2702787C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1476102A1 (en) * | 1986-06-24 | 1989-04-30 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро По Комплексной Переработке Минерального Сырья С Опытным Производством Ан Азсср | Drilling crown bit |
RU2478767C2 (en) * | 2011-04-04 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН) | Crown bit |
US9624731B2 (en) * | 2011-11-17 | 2017-04-18 | Smith International, Inc. | Rolling cutter with side retention |
RU138675U1 (en) * | 2013-09-30 | 2014-03-20 | Дмитрий Игоревич Сафонов | DRILL BIT |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
НЕСКРОМНЫХ В.В. Разрушение горных пород при проведении геологоразведочных работ: учебное пособие. Красноярск, Сиб. федер. ун-т, 2015, всего 396 с., с.231,232, рис.3.19. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2531720C2 (en) | Hybrid drilling bit with high side front inclination angle of auxiliary backup cutters | |
CN108625788B (en) | Novel pdc and cone combined drill bit | |
RU2693059C2 (en) | Drill bit with rotating conical rolling cutters and method of drilling of plug | |
US20150233187A1 (en) | Frac plug mill bit | |
US7025155B1 (en) | Rock bit with channel structure for retaining cutter segments | |
RU2702787C1 (en) | Drilling bit | |
US2927778A (en) | Rotary drill cutters | |
CN210422477U (en) | Diamond compact bit | |
CN211201801U (en) | Drilling falling block crushing device | |
US8418784B2 (en) | Central cutting region of a drilling head assembly | |
CN115538943A (en) | Rotary drill bit with movable blades and movable cutting teeth combined and linked | |
RU2715574C1 (en) | Drilling bit | |
RU2387787C1 (en) | Drilling roller bit | |
RU2753826C1 (en) | Drill bit | |
CN2921253Y (en) | Tri-cone rotary drill bit cutting structure with build-up welding pinion | |
RU2670306C1 (en) | Asymmetric cutter for a drilling tool | |
RU2345209C1 (en) | Blade reamer | |
CN111720060A (en) | Impact cutting composite two-stage drill bit | |
RU2359103C1 (en) | Circular bore bit | |
CN2375753Y (en) | Single-roller bit | |
SU1314000A1 (en) | Self-sharpening crown bit | |
RU2766858C1 (en) | Pdc drill bit with rotating cutters | |
RU2708436C1 (en) | Drilling cutter for rotary drilling of bore pits | |
RU124723U1 (en) | DRILL DRILL | |
CN213510451U (en) | Composite drill bit |