RU2759137C1

RU2759137C1 - Drilling bit

Info

Publication number: RU2759137C1
Application number: RU2021109376A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Васильевич Белоусов; Александр Юрьевич Примычкин; Надежда Назимовна Заболоцкая
Priority date: 2021-04-06
Filing date: 2021-04-06
Publication date: 2021-11-09

Abstract

FIELD: mining and construction.

SUBSTANCE: invention relates to mining and construction - to drilling tools, is used when drilling holes in a shock-rotary way in hard rocks. The drill bit contains a body with cuttings grooves and with a central channel communicated with the side channels for the passage of the flushing agent to the bottom of the well, rock-cutting inserts installed in the body, and two cylindrical cutting bits fixed in the central leading stage of the body symmetrically relative to the axis of the body on the first diametric straight. On the second diametrical line, located perpendicular to the specified first diametrical line, a cylindrical core bit is installed near the body axis, the protruding height of which above the central leading step of the body is less than the protruding height of the two cylindrical cut teeth. The mouth of at least one of the said lateral channel for the passage of the flushing agent to the bottom of the well is made with an exit to the central advanced stage of the body in the annular zone of movement of the two cylindrical cutters. An additional flushing channel is formed in the body from the said central channel with an outlet to the central advanced stage of the body in the annular zone of movement of the cylindrical core bit.

EFFECT: reduction of abrasive wear of the drill bit.

4 cl, 3 dwg

Description

Техническое решение относится к горному делу и строительству, а именно к буровым инструментам, предназначенным для бурения скважин ударно-вращательным способом, и может быть использовано при бурении скважин в крепких горных породах.The technical solution relates to mining and construction, namely to drilling tools designed for drilling wells in a percussion-rotary way, and can be used when drilling wells in hard rocks.

Известен горный бур для ударного бурения по патенту US 4,296,825, кл. Е21С 13/01, опубл. 27.10.1981, содержащий центральную вставку и ряд наружных вставок. Горный бур выполнен с центральным и боковыми промывочными каналами. Центральная вставка установлена за пределами действия наружных вставок. В целях увеличения скорости бурения и срока службы горного бура соотношение расстояния Y между центральной вставкой и одной из наружных вставок, диаметром D бура и опережающей высотой Х центральной вставки по отношению к наружным вставкам должно быть в определенных пределах.Known mining drill for percussion drilling according to US patent 4,296,825, class. E21C 13/01, publ. 10/27/1981, containing a central insert and a number of outer inserts. The mining drill is made with central and side flushing channels. The central insert is installed outside the range of the outer inserts. In order to increase the drilling speed and the service life of the rock drill, the ratio of the distance Y between the central insert and one of the outer inserts, the diameter D of the drill and the leading height X of the central insert in relation to the outer inserts must be within certain limits.

Признаки аналога, совпадающие с признаками предлагаемого технического решения, следующие: горный бур содержит корпус с центральной опережающей частью, в котором выполнен центральный канал 13, сообщенный с боковыми промывочными каналами (поз. не обозначены) для очистки забоя и охлаждения породоразрушающих вставок (см. чертеж на фиг. 3, выполненный по разрезу III-III на фиг. 2). Signs of an analogue, coinciding with the features of the proposed technical solution, are as follows: a mining drill contains a housing with a central leading part, in which a central channel 13 is made, communicated with lateral flushing channels (no. in Fig. 3, taken along section III-III in Fig. 2).

Недостатком аналога является то, что боковые промывочные каналы, связанные с центральным каналом 13 (фиг. 3), сообщены с забоем скважины через шламовые пазы (поз. не обозначены), которые открыты в затрубное пространство скважины. Поэтому на забой скважины проходит только часть промывочного агента, поступающего из центрального канала 13 через боковые промывочные каналы. Такое исполнение ухудшает очистку забоя и охлаждение породоразрушающих вставок, что увеличивает абразивный износ, снижая эксплуатационную надежность горного бура.The disadvantage of the analogue is that the lateral flushing channels associated with the central channel 13 (Fig. 3) are communicated with the bottom of the well through the slurry grooves (not indicated), which are open into the annular space of the well. Therefore, only a part of the flushing agent coming from the central channel 13 through the side flushing channels passes to the bottom of the well. This design impairs bottomhole cleaning and cooling of rock breaking inserts, which increases abrasive wear, reducing the operational reliability of the mining drill.

Другим недостатком аналога является то, что ось центральной вставки 14 совмещена с осью горного бура. Поэтому при бурении скважин центральная вставка 14 вращается вокруг своей оси на одном месте забоя, при этом зона разрушения от её воздействия на забой равна площади круга с диаметром, равным диаметру центральной вставки 14. При таком исполнении горного бура промывочный агент не проходит в центр забоя скважины под центральную вставку 14 для очистки от разрушенной породы и для её охлаждения, что вызывает её повышенный абразивный износ и, как следствие, снижает эксплуатационную надежность. Исследования показали, что в зоне контакта породоразрушающей вставки с породой и, главным образом, в её поверхностном слое при недостаточном охлаждении промывочным агентом происходит очень сильный нагрев до температуры 1200°С, что существенно снижает твердость материала этой вставки и увеличивает её абразивный износ (см. в сб. «Горный породоразрушающий инструмент», Киев, «Технiка», 1969, с.112-113). Такое исполнение горного бура снижает его эксплуатационную надежность, и как следствие, уменьшает эффективность работы.Another disadvantage of the analogue is that the axis of the central insert 14 is aligned with the axis of the rock drill. Therefore, when drilling wells, the central insert 14 rotates around its axis at one place of the bottomhole, while the zone of destruction from its impact on the bottomhole is equal to the area of a circle with a diameter equal to the diameter of the central insert 14. With this design of the mining drill, the flushing agent does not pass into the center of the bottomhole. under the central insert 14 for cleaning from destroyed rock and for cooling it, which causes its increased abrasive wear and, as a result, reduces its operational reliability. Studies have shown that in the zone of contact of the rock-breaking insert with the rock and, mainly, in its surface layer, with insufficient cooling by the flushing agent, very strong heating occurs to a temperature of 1200 ° C, which significantly reduces the hardness of the material of this insert and increases its abrasive wear (see. in collection "Rock-cutting tool", Kiev, "Tekhnika", 1969, pp. 112-113). This design of the mining drill reduces its operational reliability, and as a result, reduces the efficiency of work.

Наиболее близкой по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому устройству является буровая коронка по патенту РФ № 2666386, кл. Е21В 10/38, опубл. 07.09.2018 г., БИ № 25, содержащая корпус с центральным и боковыми каналами для прохода промывочного агента к периферийным породоразрушающим вставкам, установленным в корпусе, и цилиндрические врубовые зубки, закрепленные в опережающей части корпуса, в которой два цилиндрических врубовых зубка установлены симметрично относительно оси корпуса на одной диаметральной прямой, а на второй диаметральной прямой, расположенной перпендикулярно указанной диаметральной прямой, вблизи оси корпуса установлен дополнительный цилиндрический керновый зубок, выступающая часть которого над опережающей частью корпуса по высоте меньше, чем выступающая часть над опережающей частью корпуса по высоте у каждого из указанных цилиндрических врубовых зубков, при этом устье, по крайней мере, одного бокового канала выполнено с выходом на опережающую часть корпуса в кольцевой зоне перемещения указанных двух цилиндрических врубовых зубков.The closest in technical essence and set of essential features to the proposed device is a drill bit according to RF patent No. 2666386, class. E21B 10/38, publ. 09/07/2018, BI No. 25, containing a body with central and side channels for the passage of the flushing agent to the peripheral rock cutting inserts installed in the body, and cylindrical cutters fixed in the leading part of the body, in which two cylindrical cutters are installed symmetrically relative to the axis of the body on one diametrical straight line, and on the second diametrical straight line located perpendicular to the specified diametrical straight line, an additional cylindrical core bit is installed near the axis of the body, the protruding part of which above the leading part of the body is less in height than the protruding part above the leading part of the body in height for each from the specified cylindrical cut teeth, while the mouth of at least one side channel is made with an exit to the leading part of the body in the annular zone of movement of the said two cylindrical cut teeth.

Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются: корпус со шламовыми пазами и с центральным каналом, сообщенным с боковыми каналами для прохода промывочного агента на забой скважины, породоразрушающие вставки, установленные в корпусе, и два цилиндрических врубовых зубка, закрепленные в центральной опережающей ступени корпуса симметрично относительно оси корпуса на первой диаметральной прямой, а на второй диаметральной прямой, расположенной перпендикулярно указанной первой диаметральной прямой, вблизи оси корпуса установлен цилиндрический керновый зубок, выступающая высота которого над центральной опережающей ступенью корпуса меньше, чем выступающая высота указанных двух цилиндрических врубовых зубков, при этом устье, по крайней мере, одного указанного бокового канала для прохода промывочного агента на забой скважины выполнено с выходом на центральную опережающую ступень корпуса в кольцевой зоне перемещения указанных двух цилиндрических врубовых зубков,The general features of the prototype and the proposed technical solution are: a casing with slurry grooves and a central channel communicated with side channels for the passage of the flushing agent to the bottom of the well, rock-breaking inserts installed in the casing, and two cylindrical cutters fixed in the central leading stage of the casing symmetrically relative to the axis of the body on the first diametrical straight line, and on the second diametrical straight line located perpendicular to the specified first diametrical straight line, near the axis of the body there is a cylindrical core cut, the protruding height of which above the central leading step of the body is less than the protruding height of the two cylindrical cut teeth, while the mouth of at least one specified lateral channel for the passage of the flushing agent to the bottom of the well is made with an exit to the central advanced stage of the housing in the annular zone of movement of the two cylindrical cutters,

Главным недостатком прототипа является то, что при бурении скважины в кольцевую зону перемещения цилиндрического кернового зубка дополнительно не поступает промывочный агент из центрального канала корпуса. Такое исполнение ухудшает очистку забоя, увеличивает нагрев твердого сплава цилиндрического кернового зубка и породоразрушающих вставок, что вызывает их повышенный абразивный износ, снижая эксплуатационную надежность и, как следствие, уменьшает эффективность устройства.The main disadvantage of the prototype is that when drilling a well into the annular zone of movement of the cylindrical core bit, no additional flushing agent is supplied from the central channel of the body. This design worsens the bottom hole cleaning, increases the heating of the hard alloy of the cylindrical core bit and rock-breaking inserts, which causes their increased abrasive wear, reducing the operational reliability and, as a consequence, reduces the efficiency of the device.

Недостатком прототипа также является то, что породоразрушающие вставки, установленные за центральной опережающей ступенью корпуса, расположены равномерно. При бурении за счет действия ударных нагрузок на забое скважины образуются лунки с равным шагом между ними. При вращении буровой коронки и скольжении указанных вставок по забою каждая указанная вставка в своей кольцевой ступени одновременно подходит к образованной лунке и под действием осевого усилия на буровую коронку и ударных нагрузок происходит погружение указанных вставок в лунки. После повышения крутящего момента вращателем бурового станка указанные вставки выходят из лунок несмотря на действие на них осевого усилия, что существенно увеличивает их абразивный износ, затягивает резьбовые соединения буровых штанг, снижает эксплуатационную надежность буровой коронки и бурового станка.The disadvantage of the prototype is also that the rock cutting inserts installed behind the central advanced stage of the housing are evenly spaced. During drilling, due to the action of shock loads on the bottom hole of the well, holes are formed with an equal pitch between them. When the drill bit rotates and the said inserts slide along the bottom, each said insert in its annular step simultaneously approaches the formed hole and, under the action of the axial force on the drill bit and shock loads, the said inserts are immersed in the holes. After increasing the torque by the rotator of the drilling rig, these inserts come out of the holes despite the action of the axial force on them, which significantly increases their abrasive wear, tightens the threaded connections of the drill rods, and reduces the operational reliability of the drill bit and the drilling rig.

Существенным недостатком прототипа является также то, что периферийные породоразрушающие вставки расположены парами диаметрально противоположно и симметрично относительно оси корпуса, при этом диаметр буровой коронки по указанным вставкам близок к диаметру образуемой скважины. Такое исполнение уменьшает радиальные колебания корпуса буровой коронки, но снижение радиальных колебаний за счет трения о стенки скважины повышает абразивный износ периферийных породоразрушающих вставок. Это происходит потому, что при вращении буровой коронки угловая скорость перемещения всех породоразрушающих вставок одинакова, а механическая скорость перемещения периферийных породоразрушающих вставок самая большая и при трении о стенки скважины на большой механической скорости существенно увеличивается абразивный износ. Кроме того, при вращении буровой коронки в скважине, частицы шлама попадают между стенкой скважины и диаметрально расположенными указанными вставками, что повышает силы трения, создает импульсы крутящего момента, увеличивая абразивный износ буровой коронки по диаметру, снижая эффективность её работы.A significant disadvantage of the prototype is also the fact that the peripheral rock cutting inserts are arranged in pairs diametrically opposite and symmetrically relative to the body axis, while the diameter of the drill bit along these inserts is close to the diameter of the well being formed. This design reduces the radial vibrations of the drill bit body, but the reduction in radial vibrations due to friction against the borehole walls increases the abrasive wear of the peripheral rock-cutting inserts. This is because when the drill bit rotates, the angular velocity of movement of all rock cutting inserts is the same, and the mechanical speed of movement of the peripheral rock cutting inserts is the highest, and when friction against the borehole walls at high mechanical speed, abrasive wear increases significantly. In addition, when the drill bit rotates in the borehole, cuttings particles fall between the borehole wall and diametrically located said inserts, which increases friction forces, creates torque pulses, increasing the abrasive wear of the drill bit in diameter, reducing its efficiency.

Проблема - создание буровой коронки с повышенной эффективностью работы за счет увеличения эксплуатационной надежности путем уменьшения абразивного износа.The problem is the creation of a drill bit with increased efficiency by increasing operational reliability by reducing abrasive wear.

Абразивный износ является основной причиной изнашивания буровой коронки. Одними из факторов, в значительной мере влияющих на абразивный износ, являются режимы бурения. Общеизвестно, например, повышение абразивного износа породоразрушающих вставок с увеличением осевой нагрузки и скорости вращения породоразрушающего инструмента. Природа этого явления связана с изменением свойств твердого сплава при повышенных температурах.Abrasive wear is the main cause of drill bit wear. Drilling modes are one of the factors that significantly affect abrasive wear. It is well known, for example, an increase in the abrasive wear of rock cutting inserts with an increase in the axial load and the speed of rotation of the rock cutting tool. The nature of this phenomenon is associated with a change in the properties of the hard alloy at elevated temperatures.

Проблема решается тем, что в буровой коронке, содержащей корпус со шламовыми пазами и с центральным каналом, сообщенным с боковыми каналами для прохода промывочного агента на забой скважины, породоразрушающие вставки, установленные в корпусе, и два цилиндрических врубовых зубка, закрепленные в центральной опережающей ступени корпуса симметрично относительно оси корпуса на первой диаметральной прямой, а на второй диаметральной прямой, расположенной перпендикулярно указанной первой диаметральной прямой, вблизи оси корпуса установлен цилиндрический керновый зубок, выступающая высота которого над центральной опережающей ступенью корпуса меньше, чем выступающая высота указанных двух цилиндрических врубовых зубков, при этом устье, по крайней мере, одного указанного бокового канала для прохода промывочного агента на забой скважины выполнено с выходом на центральную опережающую ступень корпуса в кольцевой зоне перемещения указанных двух цилиндрических врубовых зубков, согласно техническому решению в корпусе образован дополнительный промывочный канал от упомянутого центрального канала с выходом на центральную опережающую ступень корпуса в кольцевой зоне перемещения цилиндрического кернового зубка.The problem is solved by the fact that in a drill bit containing a body with cuttings grooves and with a central channel communicated with the side channels for the passage of the flushing agent to the bottom of the well, rock-breaking inserts installed in the body and two cylindrical cutters fixed in the central leading stage of the body symmetrically relative to the axis of the body on the first diametrical straight line, and on the second diametrical straight line located perpendicular to the specified first diametrical straight line, near the axis of the body there is a cylindrical core bit, the protruding height of which above the central leading step of the body is less than the protruding height of the two cylindrical cut teeth, when this mouth of at least one specified lateral channel for the passage of the flushing agent to the bottom of the well is made with access to the central advanced stage of the housing in the annular zone of movement of the two cylindrical cutters, according to the technical solution An additional flushing channel is formed in the housing from the said central channel with an outlet to the central advanced stage of the housing in the annular zone of movement of the cylindrical core bit.

Такое техническое решение позволяет по сравнению с прототипом увеличить количество промывочного агента, поступающего в кольцевую зону перемещения цилиндрического кернового зубка, что снижает абразивный износ буровой коронки, повышая её эксплуатационную надежность и, как следствие, повышает эффективность работы буровой коронки.This technical solution allows, in comparison with the prototype, to increase the amount of flushing agent entering the annular zone of movement of the cylindrical core bit, which reduces the abrasive wear of the drill bit, increasing its operational reliability and, as a result, increases the efficiency of the drill bit.

Целесообразно образующую цилиндрической поверхности дополнительного промывочного канала совместить с осью корпуса. Такое исполнение приближает дополнительный промывочный канал к оси корпуса и позволяет более прямоточно подавать из центрального канала корпуса промывочный агент под разрушаемый керн, что снижает абразивный износ буровой коронки, повышая её эксплуатационную надежность, и как следствие, эффективность работы буровой коронки.It is advisable to align the generatrix of the cylindrical surface of the additional flushing channel with the axis of the body. This design brings the additional flushing channel closer to the body axis and allows more direct flow from the central channel of the body a flushing agent under the destructible core, which reduces abrasive wear of the drill bit, increasing its operational reliability, and, as a consequence, the efficiency of the drill bit.

Целесообразно все породоразрушающие вставки расположить в корпусе за его центральной опережающей ступенью неравномерно, при этом каждые два соседних центральных угла, на сторонах которых установлены периферийные вставки из указанных породоразрушающих вставок, имеют отличие по величине в градусах, кратное пяти. Предложенная закономерность для размещения в корпусе самого большого числа периферийных вставок из указанных породоразрушающих вставок ограничивает минимальное отличие по величине в градусах каждых двух соседних центральных углов, равным пяти градусам, а большее отличие по величине, кратное пяти. Такая закономерность позволяет создавать на забое скважины лунки с разным шагом между ними. При скольжении буровой коронки по забою скважины и прохождении каждой из указанных вставок над лункой, большинство из них окажется на менее разрушенной поверхности забоя скважины, что удерживает совмещенную с лункой указанную вставку от погружения в лунку. Такое исполнение обеспечивает равномерное разрушение забоя, снижает величину крутящего момента за счет исключения одновременного погружения указанных вставок в ранее образованные лунки, что уменьшает абразивный износ указанных породоразрушающих вставок, повышая эксплуатационную надежность, и как следствие, эффективность работы буровой коронки. При этом такая закономерность отличия величины центральных углов, на сторонах которых расположены периферийные породоразрушающие вставки, упрощает разметку центральных углов при изготовлении буровой коронки, что снижает её себестоимость.It is advisable to arrange all rock-breaking inserts in the body behind its central leading step unevenly, while every two adjacent central corners, on the sides of which peripheral inserts from the indicated rock-breaking inserts are installed, have a difference in magnitude in degrees, a multiple of five. The proposed pattern for placing the largest number of peripheral inserts out of the specified rock-cutting inserts in the body limits the minimum difference in magnitude in degrees of each two adjacent central angles to five degrees, and the greater difference in magnitude to a multiple of five. This pattern allows creating holes at the bottom of the well with different spacing between them. When the drill bit slides along the bottom of the well and each of these inserts passes over the hole, most of them will be on the less destroyed surface of the bottom of the well, which keeps the specified insert aligned with the hole from sinking into the hole. This design provides uniform destruction of the bottomhole, reduces the amount of torque by eliminating the simultaneous immersion of these inserts into the previously formed holes, which reduces the abrasive wear of these rock cutting inserts, increasing the operational reliability and, as a result, the efficiency of the drill bit. At the same time, such a regularity of the difference in the magnitude of the central angles, on the sides of which the peripheral rock-cutting inserts are located, simplifies the marking of the central corners in the manufacture of a drill bit, which reduces its cost.

Целесообразно каждую периферийную породоразрушающую вставку расположить диаметрально противоположно части указанного шламового паза, выполненного на периферии корпуса, наибольшая радиальная глубина Н которого не превышает радиальный зазор между стенкой образуемой скважины и корпусом погружной ударной машины. Такое исполнение уменьшает силы трения о стенки скважины, снижая абразивный износ периферийных породоразрушающих вставок, а выполнение радиальной глубины шламового паза меньше, чем зазор между стенкой образуемой скважины и корпусом погружной ударной машины улучшает вынос шлама с забоя скважины, исключает выход с забоя крупных фрагментов разрушенной породы и повторное их дробление периферией буровой коронки, что снижает абразивный износ периферии буровой коронки, повышая её эксплуатационную надежность, и как следствие, эффективность её работы.It is advisable to arrange each peripheral rock cutting insert diametrically opposite to a part of the specified slurry groove made on the periphery of the body, the greatest radial depth H of which does not exceed the radial clearance between the wall of the formed well and the body of the submersible percussion machine. This design reduces the frictional forces against the borehole walls, reducing abrasive wear of the peripheral rock-cutting inserts, and the implementation of the radial depth of the cuttings groove is less than the gap between the wall of the formed well and the body of the submersible percussion machine improves cuttings removal from the bottom of the well, eliminates the exit from the bottom of large fragments of destroyed rock and their repeated crushing by the periphery of the drill bit, which reduces the abrasive wear of the periphery of the drill bit, increasing its operational reliability, and, as a consequence, its efficiency.

Сущность технического решения поясняется примером конструктивного исполнения буровой коронки и чертежами фиг. 1-3, где на фиг. 1 показана буровая коронка, вид на её переднюю часть, и где каждые два соседних центральных угла, на сторонах которых установлены периферийные породоразрушающие вставки (далее - периферийные вставки), имеют между собой отличие в градусах, кратное пяти, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 при бурении забоя скважины с образованием кольцевого врубового углубления и центрирующего керна, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.The essence of the technical solution is illustrated by an example of the design of a drill bit and drawings of FIG. 1-3, where in FIG. 1 shows a drill bit, a view of its front part, and where every two adjacent central corners, on the sides of which peripheral rock cutting inserts are installed (hereinafter referred to as peripheral inserts), have a difference in degrees, multiple of five, in Fig. 2 - section a-a in Fig. 1 when drilling the bottom of the well with the formation of an annular cut hole and a centering core, FIG. 3 - section b-b in Fig. 1.

Буровая коронка содержит корпус 1 (фиг. 1-3) со шламовыми пазами 2 и центральным каналом 3, сообщенным с боковыми каналами 4 для прохода промывочного агента на забой скважины, породоразрушающие вставки 5, установленные в корпусе 1, и два цилиндрических врубовых зубка 6, закрепленные в центральной опережающей ступени 7 корпуса 1 симметрично оси 8 корпуса 1 на первой диаметральной прямой 9, а на второй диаметральной прямой 10, расположенной перпендикулярно указанной первой диаметральной прямой 9, вблизи оси 8 корпуса 1, установлен цилиндрический керновый зубок 11, выступающая высота которого над центральной опережающей ступенью 7 корпуса 1 меньше, чем выступающая высота указанных двух цилиндрических врубовых зубков 6. При этом устье 12 по крайней мере одного указанного бокового канала 4 для прохода промывочного агента на забой скважины выполнено с выходом на центральную опережающую ступень 7 корпуса 1 в кольцевой зоне 13 перемещения двух цилиндрических врубовых зубков 6. В отличие от прототипа, в корпусе 1 образован дополнительный промывочный канал 14 от упомянутого центрального канала 3 с выходом на центральную опережающую ступень 7 корпуса 1 в кольцевой зоне 15 перемещения цилиндрического кернового зубка 11. Такое исполнение увеличивает количество промывочного агента, поступающего в кольцевую зону 15, что снижает абразивный износ буровой коронки, повышая её эксплуатационную надежность, и как следствие, эффективность работы.The drill bit contains a body 1 (Fig. 1-3) with cuttings grooves 2 and a central channel 3 communicated with the side channels 4 for the passage of the flushing agent to the bottom of the well, rock-breaking inserts 5 installed in the body 1, and two cylindrical cutters 6, fixed in the central advanced stage 7 of the body 1 symmetrically to the axis 8 of the body 1 on the first diametrical straight line 9, and on the second diametrical straight line 10 located perpendicular to the specified first diametrical straight line 9, near the axis 8 of the body 1, a cylindrical core bit 11 is installed, the protruding height of which is above the central leading stage 7 of the housing 1 is less than the protruding height of the said two cylindrical cut teeth 6. In this case, the mouth 12 of at least one specified side channel 4 for the passage of the flushing agent to the bottom of the well is made with access to the central leading stage 7 of the housing 1 in the annular zone 13 displacement of two cylindrical cutters 6. Unlike pro totype, in the housing 1 an additional flushing channel 14 is formed from the said central channel 3 with an outlet to the central advanced stage 7 of the housing 1 in the annular zone 15 of the cylindrical core bit 11. This design increases the amount of flushing agent entering the annular zone 15, which reduces the abrasive wear of the drill bit, increasing its operational reliability, and as a result, the efficiency of work.

Целесообразно образующую цилиндрической поверхности дополнительного промывочного канала 14 совместить с осью 8 корпуса 1 (фиг. 3), что приближает дополнительный промывочный канал 14 к оси 8 корпуса 1, обеспечивает прямоточное поступление промывочного агента из центрального канала 3 в кольцевую зону 15, при этом улучшается очистка забоя, снижая абразивный износ буровой коронки, повышая её эксплуатационную надежность, и как следствие, эффективность работы.It is advisable to combine the generatrix of the cylindrical surface of the additional flushing channel 14 with the axis 8 of the housing 1 (Fig. 3), which brings the additional flushing channel 14 closer to the axis 8 of the housing 1, provides a direct flow of the flushing agent from the central channel 3 into the annular zone 15, while cleaning is improved bottom hole, reducing abrasive wear of the drill bit, increasing its operational reliability, and as a result, efficiency.

Целесообразно породоразрушающие вставки 5 и периферийные вставки 16 расположить в корпусе 1 за его центральной опережающей ступенью 7 неравномерно (фиг. 1), при этом каждые два соседних центральных угла, на сторонах которых установлены периферийные вставки 16, имеют отличие по величине в градусах, кратное пяти. Такое исполнение обеспечивает образование на забое скважины лунок с разным шагом между ними, поэтому при прохождении каждой из указанных вставок 5 и 16 над лункой большинство указанных вставок 5 и 16 при их скольжении по забою окажутся на менее разрушенных участках, что удерживает указанные вставки 5 и 16 от погружения в ранее образованные лунки под действием осевого усилия на буровую коронку. Такое исполнение снижает силы трения, уменьшая абразивный износ периферии буровой коронки.It is advisable to arrange rock-cutting inserts 5 and peripheral inserts 16 in the housing 1 behind its central leading step 7 unevenly (Fig. 1), while every two adjacent central corners, on the sides of which peripheral inserts 16 are installed, have a difference in magnitude in degrees, a multiple of five ... This design ensures the formation of holes at the bottom of the well with a different pitch between them, therefore, when each of the indicated inserts 5 and 16 passes over the hole, most of the indicated inserts 5 and 16, when they slide down the bottom, will be in less destroyed areas, which keeps the indicated inserts 5 and 16 from immersion in previously formed holes under the action of axial force on the drill bit. This design reduces frictional forces, reducing abrasive wear on the periphery of the drill bit.

При изготовлении буровой коронки целесообразно выполнять разметку указанных центральных углов от второй диаметральной прямой 10, которая разделяет центральный угол 50° на две равные половины по 25° (фиг. 1). От центрального угла 50° расположены другие центральные углы, при этом каждые два соседних центральных угла, на сторонах которых установлены периферийные вставки 16, имеют отличие по величине в градусах, кратное пяти, что упрощает изготовление буровой коронки, снижая её себестоимость. When manufacturing a drill bit, it is advisable to mark these central angles from the second diametrical straight line 10, which divides the 50 ° central angle into two equal halves of 25 ° each (Fig. 1). Other central angles are located from the 50 ° central angle, while every two adjacent central corners, on the sides of which peripheral inserts 16 are installed, have a difference in magnitude in degrees, a multiple of five, which simplifies the manufacture of the drill bit, reducing its cost.

Целесообразно каждую периферийную вставку 16 расположить диаметрально противоположно части указанного шламового паза 2, выполненного на периферии корпуса 1, наибольшая радиальная глубина Н которого не превышает радиальный зазор между стенкой образуемой скважины и корпусом погружной ударной машины. Такое исполнение устраняет недостаток прототипа - расположение периферийных вставок парами диаметрально противоположно, что улучшает условия вращения буровой коронки вблизи стенок скважины, снижает абразивный износ указанных вставок 16, повышая эксплуатационную надежность, и как следствие, эффективность работы буровой коронки. Кроме того, указанная глубина шламового паза Н устраняет выход в затрубное пространство скважины крупных фрагментов разрушенного забоя, которые не проходят между стенкой скважины и корпусом погружной ударной машины, что улучшает очистку забоя и уменьшает абразивный износ периферии буровой коронки.It is advisable to arrange each peripheral insert 16 diametrically opposite to a part of the specified slurry groove 2 made on the periphery of the housing 1, the greatest radial depth H of which does not exceed the radial clearance between the wall of the formed borehole and the housing of the submersible percussion machine. This design eliminates the disadvantage of the prototype - the location of the peripheral inserts in pairs diametrically opposite, which improves the conditions for rotation of the drill bit near the borehole walls, reduces the abrasive wear of these inserts 16, increasing the operational reliability, and as a result, the efficiency of the drill bit. In addition, the specified depth of the cuttings groove H eliminates the exit into the annular space of the well of large fragments of the destroyed bottom, which do not pass between the wall of the well and the body of the submersible percussion machine, which improves bottomhole cleaning and reduces abrasive wear of the periphery of the drill bit.

Буровая коронка работает в совокупности с погружной ударной машиной и с буровым станком, имеющим вращатель буровых штанг и осевой податчик. Корпус 1 передает энергию удара от погружной ударной машины двум цилиндрическим врубовым зубкам 6 и цилиндрическому керновому зубку 11, установленным на взаимно перпендикулярных диаметральных прямых 9 и 10 в центральной опережающей ступени 7 корпуса 1, и породоразрушающим вставкам 5 и периферийным вставкам 16, установленным в ступенях корпуса 1 за центральной опережающей ступенью 7 корпуса 1 (фиг. 1 и 2). Происходит разрушение забоя скважины. При этом цилиндрические врубовые зубки 6 образуют соосный с корпусом 1 центральный керн 17, что создает дополнительную опору двум цилиндрическим врубовым зубкам 6 для уменьшения радиальных колебаний корпуса 1 и снижения искривления скважины. Цилиндрический керновый зубок 11 установлен вблизи оси 8 корпуса 1 с возможностью последующего разрушения центрального керна 17. Разрушенные фрагменты забоя удаляются промывочным агентом в затрубное пространство скважины через шламовые пазы 2. Промывочный агент поступает на забой скважины через центральный канал 3 и боковые каналы 4. При этом устье 12, по крайней мере, одного бокового канала 4 выполнено с выходом на центральную опережающую ступень 7 корпуса 1 в кольцевой зоне 13 перемещения двух указанных зубков 6. В отличие от прототипа, в предлагаемом техническом решении в корпусе 1 образован дополнительный промывочный канал 14 от упомянутого центрального канала 3 с выходом на центральную опережающую ступень 7 корпуса 1 в кольцевой зоне 15 перемещения цилиндрического кернового зубка 11. Такое исполнение увеличивает количество промывочного агента, поступающего в центральную часть забоя, что улучшает очистку забоя, снижает абразивный износ указанных породоразрушающих вставок 5 и периферийных вставок 16, увеличивая эксплуатационную надежность буровой коронки, и как следствие, повышая эффективность её работы. Образующая цилиндрической поверхности дополнительного промывочного канала 14 совмещена с осью 8 корпуса 1, что приближает дополнительный промывочный канал 14 к центру забоя скважины, обеспечивая прямоточное поступление промывочного агента из центрального канала 3 в кольцевую зону 15 перемещения цилиндрического кернового зубка 11, улучшая очистку забоя и уменьшая абразивный износ всех указанных вставок, что повышает эксплуатационную надежность буровой коронки, и как следствие, эффективность её работы.The drill bit works in conjunction with a submersible percussion machine and a drilling rig with a drill rod rotator and an axial feed. The body 1 transmits the impact energy from the submersible percussion machine to two cylindrical cut bits 6 and a cylindrical core bit 11, installed on mutually perpendicular diametrical lines 9 and 10 in the central leading stage 7 of the body 1, and rock breaking inserts 5 and peripheral inserts 16 installed in the steps of the body 1 behind the central leading step 7 of the building 1 (Fig. 1 and 2). Borehole destruction occurs. In this case, the cylindrical cut teeth 6 form a central core 17 coaxial with the body 1, which creates additional support for the two cylindrical cut teeth 6 to reduce the radial vibrations of the body 1 and reduce the borehole curvature. A cylindrical core cutter 11 is installed near the axis 8 of the body 1 with the possibility of subsequent destruction of the central core 17. The destroyed fragments of the bottom hole are removed by the flushing agent into the annular space of the well through the cuttings 2. The flushing agent enters the bottom of the well through the central channel 3 and side channels 4. In this case the mouth 12 of at least one side channel 4 is made with an exit to the central advanced stage 7 of the housing 1 in the annular zone 13 of the movement of the two indicated teeth 6. In contrast to the prototype, in the proposed technical solution in the housing 1 an additional flushing channel 14 is formed from the mentioned the central channel 3 with access to the central advanced stage 7 of the housing 1 in the annular zone 15 of the cylindrical core bit 11. This design increases the amount of flushing agent entering the central part of the face, which improves the cleaning of the face, reduces the abrasive wear of these rock cutting inserts 5 and the periphery 16, increasing the operational reliability of the drill bit, and as a result, increasing the efficiency of its operation. The generatrix of the cylindrical surface of the additional flushing channel 14 is aligned with the axis 8 of the body 1, which brings the additional flushing channel 14 closer to the center of the well bottom, providing a direct flow of flushing agent from the central channel 3 into the annular zone 15 of the cylindrical core bit 11, improving bottomhole cleaning and reducing abrasive wear of all these inserts, which increases the operational reliability of the drill bit, and as a result, the efficiency of its operation.

В корпусе 1 снаружи за его центральной опережающей ступенью 7, в отличие от прототипа, неравномерно расположены породоразрушающие вставки 5 и периферийные вставки 16 для образования от ударных нагрузок на забое скважины лунок с разным шагом. При этом каждые два соседних центральных угла, на сторонах которых установлены периферийные вставки 16, имеют отличие по величине в градусах, кратное пяти, что упрощает разметку центральных углов при изготовлении буровой коронки. Образование на забое скважины лунок с различным шагом между ними обеспечивает проход каждой указанной вставки 5 и 16 над лункой без погружения в неё, так как большинство других указанных вставок 5 и 16 при их скольжении по забою окажутся на менее разрушенных участках. Такое исполнение снижает силы трения буровой коронки при скольжении по забою скважины, уменьшая её абразивный износ, и как следствие, повышает эффективность работы буровой коронки.In the housing 1 outside behind its central leading stage 7, unlike the prototype, rock-breaking inserts 5 and peripheral inserts 16 are unevenly located to form holes with different spacing from shock loads at the bottom of the well. In this case, every two adjacent central corners, on the sides of which the peripheral inserts 16 are installed, have a difference in magnitude in degrees, a multiple of five, which simplifies the marking of the central corners in the manufacture of the drill bit. The formation of holes at the bottom of the well with a different pitch between them ensures the passage of each specified insert 5 and 16 above the hole without immersion in it, since most of the other indicated inserts 5 and 16, when sliding down the bottom, will be in less destroyed areas. This design reduces the frictional forces of the drill bit when sliding along the bottom of the well, reducing its abrasive wear, and as a result, increases the efficiency of the drill bit.

Кроме того, неравномерное расположение указанных вставок 5 и 16 за центральной опережающей ступенью 7 позволяет создать из указанных вставок 5, 16 группы 18 (фиг. 1) со сближенными породоразрушающими вставками 5 и периферийными вставками 16, что при ударных нагрузках за счет взаимного влияния полей напряжения дополнительно создает на забое скважины микротрещины, которые повышают эффективность разрушения забоя другими породоразрушающими вставками 5 и периферийными вставками 16. Такое исполнение повышает эффективность работы буровой коронки.In addition, the uneven arrangement of the indicated inserts 5 and 16 behind the central leading step 7 makes it possible to create from the indicated inserts 5, 16 of group 18 (Fig. 1) with close rock-cutting inserts 5 and peripheral inserts 16, which, under shock loads due to the mutual influence of stress fields additionally creates microcracks at the bottom of the well, which increase the efficiency of destruction of the bottom by other rock-cutting inserts 5 and peripheral inserts 16. This design increases the efficiency of the drill bit.

В предлагаемой конструкции буровой коронки, в отличие от прототипа, каждая периферийная вставка 16 расположена диаметрально противоположно части выполненного на периферии корпуса 1 указанного шламового паза 2, наибольшая радиальная глубина Н которого не превышает радиальный зазор между стенкой образуемой скважины и корпусом погружной ударной машины (фиг. 1). Такое исполнение устраняет выход с забоя скважины крупных фрагментов разрушенной породы в затрубное пространство скважины, что улучшает её очистку. Например, серийно выпускаемый пневмоударник П105 образует скважину диаметром 105 мм, а наружный диаметр его корпуса 92 мм. При этом радиальный зазор равен 6,5 мм. При вращении буровой коронки в скважине частицы шлама попадают между стенкой скважины и периферийными вставками 16, при этом, в отличие от прототипа, величина создаваемого крутящего момента снижается за счет возможности смещения корпуса 1 буровой коронки в сторону части диаметрально противоположно выполненного шламового паза 2, что снижает абразивный износ указанных вставок 16, повышая эксплуатационную надежность и, как следствие, эффективность работы буровой коронки.In the proposed construction of the drill bit, in contrast to the prototype, each peripheral insert 16 is located diametrically opposite to a part of the specified slurry groove 2 made on the periphery of the body 1, the maximum radial depth H of which does not exceed the radial clearance between the wall of the formed well and the body of the submersible percussion machine (Fig. 1). This design eliminates the exit from the bottom of the well of large fragments of destroyed rock into the annular space of the well, which improves its cleaning. For example, a commercially available P105 hammer forms a borehole with a diameter of 105 mm, and the outer diameter of its body is 92 mm. In this case, the radial clearance is 6.5 mm. When the drill bit rotates in the borehole, cuttings particles fall between the borehole wall and the peripheral inserts 16, while, unlike the prototype, the value of the generated torque is reduced due to the possibility of displacement of the drill bit body 1 towards the part of the diametrically opposite cuttings groove 2, which reduces abrasive wear of said inserts 16, increasing the operational reliability and, as a consequence, the efficiency of the drill bit.

При бурении скважин в подземных условиях в качестве энергоносителя используется воздушно-водяная смесь, но плотность воды в 1000 раз больше плотности воздуха, поэтому такая смесь существует только при турбулентном движении потока, а при ламинарном течении вода отделяется от воздуха. При бурении скважин погружной ударной машиной с выхлопом отработанного энергоносителя на забой скважины через центральный канал 3 буровой коронки вода из смеси, как более плотная фракция, проходит в переднюю часть центрального канала 3 и по дополнительному промывочному каналу 14 поступает прямоточно в центральную часть забоя скважины. При этом вода за счет большой теплоемкости лучше воздуха охлаждает твердый сплав двух цилиндрических врубовых зубков 6, цилиндрического кернового зубка 11, породоразрушающих вставок 5 и периферийных вставок 16, что снижает абразивный износ буровой коронки, повышая её эксплуатационную надежность, и как следствие, эффективность работы буровой коронки.When drilling wells in underground conditions, an air-water mixture is used as an energy carrier, but the density of water is 1000 times higher than the density of air, therefore such a mixture exists only with turbulent flow, and with a laminar flow, water is separated from air. When drilling wells with a submersible percussion machine with exhaust of the spent energy carrier to the bottom of the well through the central channel 3 of the drill bit, the water from the mixture, as a denser fraction, passes into the front part of the central channel 3 and through the additional flushing channel 14 flows directly into the central part of the bottom of the well. At the same time, water, due to its high heat capacity, better than air cools the hard alloy of two cylindrical cuttings 6, a cylindrical core bit 11, rock-breaking inserts 5 and peripheral inserts 16, which reduces abrasive wear of the drill bit, increasing its operational reliability, and, as a result, the efficiency of the drilling crowns.

Claims

1. A drill bit containing a body with cuttings grooves and with a central channel communicated with the side channels for the passage of the flushing agent to the bottom of the well, rock-breaking inserts installed in the body, and two cylindrical cutters fixed in the central leading stage of the body symmetrically relative to the body axis on the first diametrical line, and on the second diametrical line located perpendicular to the specified first diametrical line, a cylindrical core bit is installed near the axis of the body, the protruding height of which above the central leading step of the body is less than the protruding height of the two cylindrical cut bits, while the mouth, along of at least one specified lateral channel for the passage of the flushing agent to the bottom of the well is made with an exit to the central leading stage of the body in the annular zone of movement of the two cylindrical cutters, characterized in that the complement is formed in the body flushing channel from the said central channel with an outlet to the central advanced stage of the body in the annular zone of movement of the cylindrical core bit.

2. The drill bit according to claim 1, characterized in that the generatrix of the cylindrical surface of the additional flushing channel is aligned with the axis of the body.

3. The drill bit according to claim 1, characterized in that all rock cutting inserts are located in the body behind its central leading step unevenly, while every two adjacent central corners, on the sides of which peripheral inserts from said rock cutting inserts are installed, have a difference in size in degrees, a multiple of five.

4. The drill bit according to claim 3, characterized in that each peripheral rock cutting insert is located diametrically opposite to a part of said slurry groove made on the periphery of the body, the greatest radial depth H of which does not exceed the radial clearance between the wall of the formed borehole and the body of the submersible percussion machine.