RU37518U1

RU37518U1 - DRILL BORING BIT

Info

Publication number: RU37518U1
Application number: RU2003138219/20U
Authority: RU
Inventors: В.А. Холодков; В.А. Донец
Original assignee: Холодков Василий Александрович
Priority date: 2003-12-31
Filing date: 2003-12-31
Publication date: 2004-04-27

Description

Е21В 10/20 ЕВВ 10/20

БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТОDRILL BORING BIT

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к технике бурения нефтяных, газовых и других скважин и может быть использована при проектировании, изготовлении и эксплуатации буровых шарошечных долот.The utility model relates to the mining industry, namely to the technique of drilling oil, gas and other wells and can be used in the design, manufacture and operation of cone drill bits.

Известно буровое шарошечное долото, содержащее корпус, в котором закреплены три лапы с цапфами, на которых установлены шарошки (авторское свидетельство СССР №891883, кл. Е21В 10/18, опубликовано в 1981 г., Б. №47).Known cone drill bit containing a housing in which are fixed three legs with pins on which the cones are mounted (USSR author's certificate No. 891883, class E21B 10/18, published in 1981, B. No. 47).

Недостатками известного шарошечного долота являются:The disadvantages of the known cone bits are:

невысокая эффективность процесса разрушения забоя скважины, в частности, его значительная энергоемкость;low efficiency of the process of destruction of the bottom of the well, in particular, its significant energy intensity;

низкая устойчивость к износу лап и корпусов шарошек, изготовленных из более мягкого материала, чем твердосплавные элементы, и высокая вероятность заклинивания долота в забое вследствие конусообразного износа лап.low resistance to wear of the paws and cones made of a softer material than carbide elements, and a high probability of jamming of the bit in the face due to conical wear of the paws.

Известно буровое шарошечное долото, содержащее корпус, лапы с цапфами, в которых установлены шарошки с зубками, при этом на поверхностях лап и шарошек, контактирующих со стенками скважины, имеется износостойкое покрытие (Масленников И.К. и др. Инструмент ДЛЯ бурения скважин.-М.:Недра, 1981.-С.14, 15, 17).Known drill bit containing a body, paws with trunnions, in which are mounted cones with teeth, while on the surfaces of the legs and cones in contact with the walls of the well, there is a wear-resistant coating (Maslennikov I.K. et al. Tool for drilling wells .- M.: Nedra, 1981.-S.14, 15, 17).

Основным недостатком известного технического решения, принятого в качестве прототипа, является высокая энергоемкость процесса разрушения забоя скважины. Кроме того, антиабразивное покрытие поверхностей лап и шарошек, контактирующих со стенками скважины, является ненадежным, т.к. под воздействием разнонаправленных динамических нагрузок и температуры она быстро разрушается, вследствие чего и не предохраняет эти поверхности от износа.The main disadvantage of the known technical solution adopted as a prototype is the high energy intensity of the process of destruction of the bottom of the well. In addition, the anti-abrasive coating of the surfaces of the paws and cones in contact with the walls of the well is unreliable, because under the influence of multidirectional dynamic loads and temperature, it quickly collapses, and therefore does not protect these surfaces from wear.

Предложено буровое шарошечное долото, содержащее корпус, соединенные с ним лапы, в которых установлены шарошки с зубками, иA drilling cone bit is proposed comprising a body, legs connected to it, in which cones with teeth are installed, and

г Л g L

антиабразивное покрытие на поверхностях лап и шарошек, контактирующих со стенками скважины.anti-abrasive coating on the surfaces of paws and cones in contact with the walls of the well.

Отличием предложенного технического решения является то, что шарошки установлены в лапах с угловым смещением их продольных осей относительно проекций их на диаметральные плоскости долота, а на забойной стороне шарошек между зубками закреплены режущие алмазосодержащие вставки.The difference of the proposed technical solution is that the cutters are installed in the paws with an angular displacement of their longitudinal axes relative to their projections on the diametrical planes of the bit, and diamond-cutting inserts are fixed between the teeth on the bottom side of the cutters.

Отличием является также то, что антиабразивное покрытие на поверхностях лап и шарошек, контактирующих со стенками скважины, выполнены из отдельных алмазосодержащих пластин.The difference is also that the anti-abrasive coating on the surfaces of the paws and cones in contact with the walls of the well is made of separate diamond-containing plates.

Положительный эффект от использования полезной модели заключается в том, что снижается энергоемкость процесса разрушения забоя скважины и увеличивается срок службы долота. Вследствие углового смещения продольных осей шарошек при вращении долота забойная поверхность скважины одновременно с резанием зубками шарошек подвергается сдвигу и сколу с дополнительным резанием алмазосодержащими вставками, размещенными между зубков на забойной стороне шарошек.The positive effect of using the utility model is that the energy intensity of the process of destruction of the bottom of the well is reduced and the life of the bit is increased. Due to the angular displacement of the longitudinal axes of the cones during the rotation of the bit, the bottomhole surface of the borehole is simultaneously sheared and chipped with the teeth of the cones with additional cutting by diamond-containing inserts placed between the teeth on the bottom side of the cones.

Положительный эффект заключается также в том, что повышается износостойкость долота за счет того, что поверхности лап и шарошек, контактирующие со стенками скважины, оснащены алмазосодержащими пластинами. Указанные пластины имеют более надежное крепление с основой, чем используемое в прототипе износостойкое покрытие в виде напыления, дополнительно выполняют функции калибровки стенки скважин и предохраняют лапы долота от конусообразного износа.A positive effect is also that the wear resistance of the bit is increased due to the fact that the surfaces of the paws and cones in contact with the walls of the well are equipped with diamond-containing plates. These plates have a more reliable fastening with a base than the wear-resistant coating used in the prototype in the form of spraying, additionally perform the functions of calibrating the well walls and protect the paws of the bit from conical wear.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид предлагаемого шарошечного долота, а на фиг.2 схема расположения осей долота и шарошек.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a General view of the proposed roller cone bit, and figure 2 arrangement of the axes of the bit and cone.

В качестве примера приведено трехшарошечное долото, содержащее корпус 1 с присоединительной головкой 2, на нижней части которого закреплены три лапы 3 с узлами опор, включающими цапфу 4, подшипники 5, 6 и замок 7. На цапфах смонтированы шарошки 8 с зубками 9, а между зубками закреплены алмазосодержащие вставки 10.An example is a three-cone bit containing a body 1 with a connecting head 2, on the lower part of which three legs 3 are fixed with bearing assemblies, including a pin 4, bearings 5, 6 and a lock 7. On the pins, cones 8 with teeth 9 are mounted, and between diamond-containing inserts 10 are fixed with teeth.

Боковые поверхности лап 3, контактирующие со стенками скважины, и поверхности шарошек 8, обкатывающие стенки скважины, оснащены алмазосодержащими пластинами 11.The lateral surfaces of the paws 3 in contact with the walls of the borehole, and the surfaces of the cones 8, rolling around the walls of the borehole, are equipped with diamond-containing plates 11.

Особенностью конструкции предлагаемого долота является то, что шарошки 8 установлены в лапах с угловым смещением так, что их продольные оси 12 образуют в проекции на соответствующие диаметральные плоскости 13 острые углы Д Точки пересечения продольных осей шарошек с соответствующими диаметральными плоскостями долота (А) могут находиться как внутри, так и за пределами долота. Вследствие указанных угловых смещений продольные оси шарошек не сходятся к центру долота.The design feature of the proposed bit is that the cones 8 are mounted in paws with an angular displacement so that their longitudinal axes 12 form sharp angles D in the projection onto the corresponding diametrical planes 13. The points of intersection of the longitudinal axes of the cones with the corresponding diametric planes of the bit (A) can be inside and outside the bit. Due to the indicated angular displacements, the longitudinal axes of the cones do not converge to the center of the bit.

Долото работает следующим образом. При вращении долота шарошки 8 перекатываются по забою скважины и происходит разрушение забоя, при этом за счет углового смещения продольных осей шарошек воздействие на забой носит комбинированный характер. Если в устройстве по прототипу разрушение забоя включает раздавливание забоя зубками кольцевых канавок, то в предложенном устройстве происходит прорезание канавок с одновременным раздавливанием и дополнительно сопровождается разрушением вьютупов алмазосодержащими вставками 10, что создает зоны концентрации напряжений, и сколом их за счет углового смещения шарошек.The bit works as follows. During the rotation of the bit, the cone 8 rolls over the bottom of the well and the bottom is destroyed, while due to the angular displacement of the longitudinal axes of the cones, the impact on the bottom is combined. If in the device according to the prototype, the destruction of the face includes crushing the face with the teeth of the annular grooves, then in the proposed device the grooves are cut with simultaneous crushing and are additionally accompanied by the destruction of the wires by diamond-containing inserts 10, which creates stress concentration zones, and their chipping due to the angular displacement of the cones.

Такое комбинированное воздействие на забой значительно снижает энергоемкость процесса. Величина углового смещения может находиться в пределах 7-20°. При меньших чем 7° значениях угла / эффект проявляется незначительно, а при углах более 20° значительно возрастает нагрузка на вооружение шарошки.Such combined impact on the face significantly reduces the energy intensity of the process. The magnitude of the angular displacement can be in the range of 7-20 °. At less than 7 ° values of the angle / the effect manifests itself slightly, and at angles of more than 20 ° the load on the arms of the cone increases significantly.

Оснащение поверхностей лап и шарошек, контактирующих со стенками скважины, алмазосодержащими пластинами 11, размещенными с перекрытием друг друга, позволяет исключить конусообразный износ лап долота и частей шарошек, касающихся стенки скважины. Износостойкость долота и срок службы его увеличиваются на 40-50%, а энергоемкость процесса разрушения снижается на 25-30%.The equipment of the surfaces of the legs and cones in contact with the walls of the well, diamond-containing plates 11, placed overlapping each other, eliminates the conical wear of the paws of the bit and parts of the cones touching the wall of the well. The wear resistance of the bit and its service life are increased by 40-50%, and the energy intensity of the destruction process is reduced by 25-30%.

JSfMJsfm

Claims

1. Drill cutter bit, comprising a housing, paws connected to it, in which cones with teeth are installed, and an anti-abrasive coating on the surfaces of paws and cones in contact with the walls of the well, characterized in that cones are installed in paws with an angular displacement of their longitudinal axes relative to their projections on the corresponding diametrical plane of the bit, and diamond-containing inserts are fixed between the teeth on the bottom side of the cones between the teeth.

2. The roller cone bit according to claim 1, characterized in that the anti-abrasive coating on the surfaces of the paws and cones in contact with the walls of the well is made of separate diamond-containing plates.