RU55005U1 - Многоярусное долото режущего типа - Google Patents
Многоярусное долото режущего типа Download PDFInfo
- Publication number
- RU55005U1 RU55005U1 RU2006100564/22U RU2006100564U RU55005U1 RU 55005 U1 RU55005 U1 RU 55005U1 RU 2006100564/22 U RU2006100564/22 U RU 2006100564/22U RU 2006100564 U RU2006100564 U RU 2006100564U RU 55005 U1 RU55005 U1 RU 55005U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting
- rotation
- tier
- drilling
- speed
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области бурения скважин. Увеличение износостойкости инструмента, его наработки и скорости бурения при сохранении вертикальности ствола скважины достигается за счет применения многоярусного долота, конусообразные ярусы которого вращаются в одну или разные стороны с различными частотами, при этом линейные скорости резания режущими элементами наиболее удаленными от оси вращения на каждом ярусе равны или максимально приближены к критическим значениям скоростей, но не превышают их величины.
Description
Полезная модель относится к области бурения скважин долотами режущего типа и может найти применение в горнодобывающей и нефтегазовой отраслях при бурении скважин различного назначения. Многоярусное долото режущего типа предназначено для бурения скважин роторным способом с помощью забойных двигателей в породах выше средней крепости и крепких.
Известны резцовые долота и коронки, как со сплошной, так и с прерывистой режущей кромкой (см. Р.Ю.Подэрни Горные машины и комплексы для открытых работ, - М.: «Недра», 1985. С.60-65), предназначенные для бурения скважин диаметром до 160 мм в породах мягких и средней крепости с коэффициентом крепости f=2-6 по шкале проф. М.М.Протодьяконова (ЗРД-215, 1РД-224, ДР160Ш, НПИ6-160 и др.). Их основным достоинством является высокая скорость бурения, превышающая в 2-3 раза скорость бурения шарошечными долотами. Принимаем их в качестве аналога.
Недостаток: при бурении абразивных пород происходит быстрый износ периферийных режущих элементов, установленных на удалении от оси вращения, где резко возрастают путь и скорость резания.
Известен также резец для вращательного бурения шпуров и скважин РБК-42 (см. авторское свидетельство №1686114, кл. Е 21 Б 10/46 от 30 июня 1991 года), армированный алмазнотвердосплавными пластинами (АТП), принятый нами в качестве прототипа. Резец РБК-42 способен пробурить скважину глубиной 200 м в породе с f=8-12 по шкале проф. М.М.Протодьяконова со средней скоростью 0,75-1 м/мин при частоте вращения n=160-200 об/мин и подаче S=5 мм/об. Скорость резания режущими элементами, наиболее удаленными от оси вращения, не превышает критических значений, при которых начинается катастрофический износ армирующих элементов.
Недостаток: невозможность бурения крепких пород с высокой скоростью, частотой и подачей скважин большого диаметра (более 100 мм).
Задачей полезной модели является повышение износостойкости, наработки и механической скорости бурения по породам выше средней крепости и крепким за счет того, что многоярусное долото режущего типа включает корпус с режущими перьями, имеющими наклонные передние грани, оснащенные высокостойкими режущими элементами, образующими в проекции на продольную плоскость ломаные линии, причем корпус состоит из конусообразных ярусов, количеством не менее двух, выполненных в виде независимых тел вращения, расположенных соосно, с возможностью вращения в одну или противоположные стороны с частотами вращения, при которых скорости резания режущих элементов, наиболее удаленных от оси
вращения, равны или максимально приближены к критическим значениям скоростей, но не превышают их.
Исследования проводились на песчанике с контактной прочностью 1776 МПа при усилиях подачи от 8 до 28 кН с частотами вращения 90, 155, 280 и 435 об/мин (см. Ю.Ф.Литкевич. Исследование подачи, скорости бурения и коэффициента полезного действия при вращательном бурении шпуров. Новые технологии управления движением технических объектов: Сб. стат. по матер. 6-й междунар. науч.-тех. конф. Новочеркасск, 17-19 дек. 2003 г. /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2003. - Вып.4 - С.59-65). Аналогичные результаты были получены и при бурении пород с контактной прочностью Рк=960 и 1270 МПа.
Анализ зависимостей показывает, что при бурении крепких пород при постоянном значении усилия подачи во всем диапазоне рабочих частот скорость бурения остается величиной постоянной, не зависящей от частоты вращения резцов. Это позволяет создать буровой инструмент, на одной оси которого могут находиться режущие элементы, вращающиеся с различной частотой.
Сущность полезной модели на примере двухъярусного долота поясняется фиг.1; 2; 3; 4; 5; 6.
На фиг.1 представлены зависимости подачи инструмента S от усилия подачи Р и чистоты вращения n.
На фиг.2 представлено долото со встречным вращением ярусов вид спереди.
На фиг.3 представлено долото со встречным вращением ярусов вид сбоку.
На фиг.4 представлено долото со встречным вращением ярусов вид сверху.
На фиг.5 представлено долото с попутным вращением ярусов вид спереди.
На фиг.6 представлено долото с попутным вращением ярусов вид сбоку.
На фиг.7 представлено долото с попутным вращением ярусов вид сверху.
Многоярусное долото режущего типа включает корпус 1 с режущими перьями 2 и 3, имеющими наклонные передние грани, оснащенные высокостойкими режущими элементами 4, 4', 4" и 5, 5', 5", образующими в проекции на продольную плоскость I-I ломаные линии. На корпус 1 опираются конусообразные ярусы 6, 7, выполненные в виде независимых тел вращения и расположенные соосно с возможностью вращения в одну или противоположные стороны с частотами вращения, при которых скорости резания режущих элементов, наиболее удаленных от оси вращения, равны или максимально приближены к критическим значениям скоростей, но не превышают их.
При вращении с угловой скоростью ω1 и осевом перемещении долота перья 2 яруса 6 забуриваются в забой, расширяя по мере продвижения
скважину до диаметра d, определяемого положением крайних режущих элементов 4" и 5", расположенных в нижних частях передних граней. Поскольку передние грани состоят из нескольких режущих элементов 4, 4', 4" яруса 6 и 5, 5', 5" яруса 7, расположенных на разных расстояниях от оси вращения, их скорости резания по мере удаления от оси возрастают, приближаясь к своим критическим значениям, зависящим от крепости пород и износостойкости армировки.
Механическая скорость бурения многоярусного долота Vмб определяется возможной скоростью бурения пионерного (забуривающего) яруса 6
где | Vмб - механическая скорость бурения пионерного яруса, мм/с; |
Sn - подача пионерного яруса за один оборот, мм/об; | |
nn - частота вращения пионерного яруса, об/с; | |
Тn - время одного оборота пионерного яруса, с. |
За время одного оборота пионерного яруса 6 Тn все долото совершает осевое перемещение Sn, а каждое перо 3 скважинообразующего (разбуривающего) яруса 7 за это же время проходит часть своего оборота, срезая стружку толщиной h=Sn с механической скоростью бурения Vмб.
Для полной обработки забоя скважины за время Tn скважинообразующим ярусом 7 необходимо, чтобы число перьев этого яруса определялось зависимостью
где | z - число перьев скважинообразующего яруса; |
D - больший диаметр скважинообразующего яруса, мм; | |
d - больший диаметр пионерного яруса, мм; | |
π - математическая константа. |
Величина критической скорости резания Vкр - основное ограничение области применения долот режущего типа на породах выше средней крепости и крепких. Диаметр долота, на котором режущий элемент достигает критической скорости резания при частоте вращения nn, называют предельным d.
Скорость резания Vрез, м/с,
где | Vрез - скорость резания, м/с; |
nn - частота вращения пионерного яруса, об/с; | |
d - больший диаметр пионерного яруса, мм; | |
Vкр - критическая скорость резания, м/с; | |
π - математическая константа. |
Часть многоярусного долота, ограниченная предельным диаметром, является пионерным ярусом 6.
При дальнейшем увеличении диаметра долота режущие элементы передней грани 4, 4', 4" в проекции на продольную плоскость I-I образуют ломаную линию по закономерности прототипа, но для того, чтобы они не сгорали во время работы, скорости резания режущих элементов 4", наиболее удаленных от оси вращения, не должны превышать критической. Режущие элементы 5, 5', 5" режущих перьев 3 на следующем (скважинообразующем) ярусе 7, вращающиеся с угловой скоростью ω2, должны иметь такие же скорости резания, как и соответствующие им на пионерном ярусе 6, то есть
где | Vрез - скорость резания, м/с; |
nn - частота вращения пионерного яруса, об/с; | |
d - больший диаметр пионерного яруса, мм; | |
D - больший диаметр скважинообразующего яруса, мм; | |
Vкр - критическая скорость резания, м/с; | |
π - математическая константа. |
Тогда частота вращения скважинообразующего яруса 7 будет определяться зависимостью
где | nс - частота вращения скважинообразующего яруса, об/с; |
d - больший диаметр пионерного яруса, мм; | |
D - больший диаметр скважинообразующего яруса, мм; | |
nn - частота вращения пионерного яруса, об/с. |
За время Tn, соответствующее полному обороту пионерного яруса 6, режущие элементы большего (скважинообразующего) яруса 7, наиболее удаленные от оси вращения, проходят часть оборота на диаметре D, а именно
где | L - расстояние, которое проходят режущие элементы скважинообразующего яруса; |
d - больший диаметр пионерного яруса, мм; | |
π - математическая константа. |
При этом скорость резания не будет превышать критического значения.
Claims (1)
- Многоярусное долото режущего типа, включающее корпус с режущими перьями, имеющими наклонные передние грани, оснащенные высокостойкими режущими элементами, образующими в проекции на продольную плоскость ломаные линии, отличающееся тем, что корпус состоит из конусообразных ярусов, количеством не менее двух, выполненных в виде независимых тел вращения, расположенных соосно, с возможностью вращения в одну или противоположные стороны с частотами вращения, при которых скорости резания режущих элементов, наиболее удаленных от оси вращения, равны или максимально приближены к критическим значениям скоростей, но не превышают их.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006100564/22U RU55005U1 (ru) | 2006-01-16 | 2006-01-16 | Многоярусное долото режущего типа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006100564/22U RU55005U1 (ru) | 2006-01-16 | 2006-01-16 | Многоярусное долото режущего типа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU55005U1 true RU55005U1 (ru) | 2006-07-27 |
Family
ID=37058500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006100564/22U RU55005U1 (ru) | 2006-01-16 | 2006-01-16 | Многоярусное долото режущего типа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU55005U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445433C1 (ru) * | 2010-07-13 | 2012-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Стабилизирующее двухъярусное долото режущего типа |
-
2006
- 2006-01-16 RU RU2006100564/22U patent/RU55005U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445433C1 (ru) * | 2010-07-13 | 2012-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Стабилизирующее двухъярусное долото режущего типа |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2310732C2 (ru) | Многоярусное долото режущего типа | |
CN104736791B (zh) | 井下组件、工具和方法 | |
CN105507817B (zh) | 具有防钻头循旧槽结构的混合式钻头 | |
US20090159341A1 (en) | Reamer with balanced cutting structures for use in a wellbore | |
CN206280004U (zh) | 一种具有多重切削功能的混合pdc钻头 | |
CN104583525B (zh) | 在硬质和磨蚀性岩层中具有改进功能特性的钻孔器 | |
RU2005140566A (ru) | Буровое долото, система и способ бурения ствола скважины в подземной формации | |
MX2011011425A (es) | Concepto de control adaptable para barrenas hibridas de pdc/cono de rodillos. | |
US20140048336A1 (en) | Reamer with improved performance characteristics in hard and abrasive formations | |
CN105952382A (zh) | 一种具有双切削结构孕镶金刚石钻头 | |
US11988045B2 (en) | Eccentric reaming tool | |
US20180313162A1 (en) | Polycrystalline diamond chisel type insert for use in percussion drill bits even for use in large hole percussion drilling of oil wells | |
CN111971448B (zh) | 具有跟随刀片的旋转前导面的凹坑并具有设置在其中的切削元件的钻地工具及相关方法 | |
RU55005U1 (ru) | Многоярусное долото режущего типа | |
RU2005140560A (ru) | Буровое долото для ударного бурения, бурильная система, содержащая такое буровое долото, и способ бурения скважины | |
CN207739942U (zh) | 具有固定的刮刀以及能够旋转的切削结构的钻土工具 | |
RU2445433C1 (ru) | Стабилизирующее двухъярусное долото режущего типа | |
US10914123B2 (en) | Earth boring tools with pockets having cutting elements disposed therein trailing rotationally leading faces of blades and related methods | |
CN207420458U (zh) | 一种用于硬地层钻井的混合钻头 | |
CN209908414U (zh) | 一种快速冲击-刮切复合式破岩pdc钻头 | |
RU2695726C1 (ru) | Стабилизирующее двухъярусное долото режуще-скалывающего типа | |
CN219197251U (zh) | 一种抗冲击的石油钻井用pdc钻头 | |
RU92900U1 (ru) | Стабилизирующее двухъярусное долото режущего типа | |
RU125615U1 (ru) | Долото буровое | |
EP2231994A2 (en) | Oriented pyramid inserts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20080117 |