UA101759C2 - Roller-cutter drill bit - Google Patents
Roller-cutter drill bit Download PDFInfo
- Publication number
- UA101759C2 UA101759C2 UAA201115201A UAA201115201A UA101759C2 UA 101759 C2 UA101759 C2 UA 101759C2 UA A201115201 A UAA201115201 A UA A201115201A UA A201115201 A UAA201115201 A UA A201115201A UA 101759 C2 UA101759 C2 UA 101759C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- bit
- rim
- blade
- hub
- angle
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 50
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 24
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 208000007101 Muscle Cramp Diseases 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 13
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- YSSSPARMOAYJTE-UHFFFAOYSA-N dibenzo-18-crown-6 Chemical compound O1CCOCCOC2=CC=CC=C2OCCOCCOC2=CC=CC=C21 YSSSPARMOAYJTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 241000282472 Canis lupus familiaris Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001377938 Yara Species 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000003307 slaughter Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
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
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/20—Roller bits characterised by detachable or adjustable parts, e.g. legs or axles
-
- 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
- E21B10/50—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of roller 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
лопаті, що повторює профіль жолоба і утворює гострий кут з поверхнею зрізу сфери, при цьому лопать долота виконана у вигляді витка спіралі, укріпленого на корпусі з кутовим нахилом до горизонталі меншим, ніж кут природного укосу сипучих матеріалів, а шарошка виконана складеною і включає герметизовану маточину з ободом, виконаним у вигляді суцільного диска з сферичною діаметральною поверхнею і кільцевим жолобом, розташованим на лицьовій стороні диска, а також знімний бандаж, виконаний у вигляді пустотілої зрізаної сфери, укріплений коаксіально на маточині зі зворотного боку обода таким чином, що сферичні поверхні обода і бандажа мають загальний центр і, в сукупності, утворюють півсферу шарошки, при цьому сферичні поверхні обода і бандажа оснащені вінцями озброєння у вигляді твердосплавних зубків, а кромка обода, нижній кінець і кромка спіралі лопаті покриті твердим, зносостійким матеріалом. При цьому бандаж укріплений на маточині за допомогою замкових О-подібних скоб, а поздовжня вісь леза кожного зубка (зуба) озброєння утворює гострі кути з меридіональними площинами, що проходять через вісь обертання шарошки і подовжню вісь даного зубка (зуба), причому величина гострих кутів менше величини кута нахилу цапфи до осі обертання долота. Таке конструктивне рішення дозволяє підвищити ресурс і ефективність роботи бурового шарошкового долота і розширити його технологічні можливості за рахунок зміни фізичних параметрів його озброєння в процесі експлуатації, при зниженні вартості процесу буріння.blade that repeats the profile of the chute and forms an acute angle with the cut surface of the sphere, while the blade of the bit is made in the form of a spiral turn, fixed on the body with an angular inclination to the horizontal less than the angle of the natural slope of loose materials, and the ball is made folded and includes a sealed hub with a rim made in the form of a solid disc with a spherical diametrical surface and an annular groove located on the front side of the disc, as well as a removable band made in the form of a hollow truncated sphere, fixed coaxially on the hub from the back side of the rim in such a way that the spherical surfaces of the rim and rim have a common center and, together, form a hemisphere of the ball, while the spherical surfaces of the rim and rim are equipped with crowns of weapons in the form of carbide teeth, and the edge of the rim, the lower end and the edge of the blade spiral are covered with a hard, wear-resistant material. At the same time, the bandage is fixed on the hub with the help of locking O-shaped brackets, and the longitudinal axis of the blade of each tooth (tooth) of the weapon forms sharp angles with meridional planes passing through the axis of rotation of the shell and the longitudinal axis of this tooth (tooth), and the magnitude of the acute angles less than the angle of inclination of the trunnion to the axis of rotation of the bit. Such a constructive solution allows to increase the resource and efficiency of the drill bit and expand its technological capabilities by changing the physical parameters of its armament during operation, while reducing the cost of the drilling process.
К. а Бей я йK. and Bey I and
В яра 4, 5 ек т ук ау: 4 «ї БЖ 7 в Зк ососій «ЗЙ си а рив и два шу та ИЙ са, ; а у м ЩІ Де Кк, со; АК, кн ж ВитнииV yara 4, 5 ek t uk au: 4 "i BZ 7 in Zk ososii "ZY si a riv i dva shu ta IY sa, ; and in m SHHI De Kk, so; AK, book of Vytnia
Ах Й дн Кн, из сгнесіння пеню КД «б ОА я й пси ака ж.Ah Y dn Kn, iz sgnesinnia penyu KD "b OA I and dogs aka same.
Фіг. 1Fig. 1
Винахід належить до породоруйнівного інструменту, а саме до бурових шарошкових доліят і може бути використаний для буріння свердловин в грунтах різної міцності, в тому числі в мерзлих, вічномерзлих і талих грунтах з включеннями гальки, гравію і валунів.The invention belongs to rock-destroying tools, namely to drill bits and can be used for drilling wells in soils of different strength, including in frozen, permafrost and thawed soils with inclusions of pebbles, gravel and boulders.
Відоме бурове шарошкове долото з ріжучими лопатями, що містить корпус з укріпленими на ньому лопатями, розташованими між о шарошками і які є продовженням спіралі породовидаляльного шнека (11.There is a well-known drill bit with cutting blades, which contains a body with blades attached to it, located between the blades and which are a continuation of the spiral of the rock-removing auger (11.
Недоліком даного бурового шарошкового долота є те, що його ріжучі лопаті не можуть забезпечити переміщення бурового шламу з поверхні вибою свердловини на робочу поверхню спіралі породовидаляльного шнека бурової машини. Це обумовлено тим, що ріжучі лопаті долота укріплені на корпусі під кутом понад 50 градусів до горизонталі внаслідок того, що між суміжними шарошками немає достатнього простору для більш пологого кріплення ріжучих лопатей.The disadvantage of this drill bit is that its cutting blades cannot ensure the movement of drilling mud from the surface of the wellbore to the working surface of the helix of the rock-removing auger of the drilling machine. This is due to the fact that the cutting blades of the bit are fixed on the body at an angle of more than 50 degrees to the horizontal due to the fact that there is not enough space between adjacent layers for a more gentle attachment of the cutting blades.
Переміщення розпушених грунтів і порід вгору по спіралі породовидаляльного шнека, що забезпечує ефективне транспортування вибуреної породи, можливе лише за умови, коли кут нахилу спіралі шнека до горизонталі буде менше кута природного укосу для матеріалу, що транспортується. Для розпушених грунтів і роздроблених гірських порід, в тому числі бурового шламу, кут природного укосу не перевищує величину 35-40" до горизонталі. У наведеному технічному рішенні кут нахилу робочих поверхонь ріжучих лопатей значно перевищує величину кута природного укосу, що призводить до того, що буровий шлам не переміщується вгору по похилих (спіральних) поверхнях ріжучих лопатей і не утримується на них, а навпаки, буровий шлам сповзає вниз, на дно свердловини, що виключає можливість транспортування вибуреної породи у вертикальному напрямку.The movement of loose soil and rocks up the helix of the rock removal auger, which ensures efficient transportation of the drilled rock, is possible only if the angle of inclination of the helix of the auger to the horizontal is less than the angle of the natural slope for the transported material. For loose soils and crushed rocks, including drilling mud, the angle of natural slope does not exceed the value of 35-40" to the horizontal. In the given technical solution, the angle of inclination of the working surfaces of the cutting blades significantly exceeds the value of the angle of natural slope, which leads to the fact that the drilling mud does not move up the inclined (spiral) surfaces of the cutting blades and is not retained on them, but on the contrary, the drilling mud slides down to the bottom of the well, which excludes the possibility of transporting the drilled rock in the vertical direction.
Відоме бурове шарошкове долото, що включає корпус з похилою цапфою і встановлену на ній за допомогою підшипників сферичну шарошку з вінцями озброєння, виконаного у вигляді твердосплавних зубків, ріжуча кромка яких утворена перетинанням двох поверхонь, при цьому ріжучі кромки суміжних зубків по черзі орієнтовані по напрямку обертання долота і перпендикулярно йому (21.A well-known drill bit includes a body with an inclined trunnion and a spherical ball with crowns of weapons mounted on it with the help of bearings, made in the form of carbide teeth, the cutting edge of which is formed by the intersection of two surfaces, while the cutting edges of adjacent teeth are alternately oriented in the direction of rotation chisel and perpendicular to it (21.
Недоліком даного одношарошкового долота є невисока довговічність внаслідок значного і нерівномірного зносу зубків озброєння шарошки. Причина цього явища полягає в тому, щоThe shortcoming of this single-layer chisel is its low durability due to significant and uneven wear of the teeth of the layer weapon. The reason for this phenomenon is that
Зо ріжучі кромки (леза) суміжних зубків на кожному вінці озброєння по черзі орієнтовані по напрямку обертання шарошки і перпендикулярно йому. Відомо, що в процесі роботи одношарошкового долота зі сферичною шарошкою зубки озброєння прорізують на поверхні вибою свердловини канавки (жолобки) у вигляді безперервного ланцюжка епіціклоїд. На низхідній гілці епіціклоїди кожен зубок рухається в напрямку від стінки свердловини до її центру, прорізуючи канавку в монолітній, непорушеній породі. Ті зубки вінців озброєння, леза яких орієнтовані перпендикулярно напрямку обертання шарошки, мають незначні відхилення ріжучої кромки зубків від траєкторії низхідної гілки епіциклоїдальної канавки, прорізаної даним зубком.The cutting edges (blades) of adjacent teeth on each crown of the weapon are alternately oriented in the direction of rotation of the ball and perpendicular to it. It is known that during the operation of a single-layer bit with a spherical layer, the teeth of the weapon cut grooves (grooves) on the surface of the hole in the form of a continuous chain of epicycloids. On the descending branch of the epicycloid, each tooth moves in the direction from the wall of the well to its center, cutting a groove in the monolithic, undisturbed rock. Those teeth of the weapon crowns, the blades of which are oriented perpendicular to the direction of rotation of the ball, have slight deviations of the cutting edge of the teeth from the trajectory of the descending branch of the epicycloidal groove cut by this tooth.
Поперечний переріз такої канавки має клиноподібну форму і мінімальну площу. Енерговитрати, пов'язані з виконанням такої канавки, мінімальні. Зубки вінців озброєння, леза яких орієнтовані по напрямку обертання шарошки, прорізують канавки бічною гранню. Тобто, на низхідній ділянці епіциклоїдальної траєкторії леза таких зубків будуть орієнтовані перпендикулярно напрямку руху. Ширина і поперечний переріз таких канавок значно більше, ніж суміжних. Енергоємність процесу прорізування канавок бічною гранню зубків також збільшується. На висхідній гілці траєкторії руху кожен зубок прорізує канавку на такій поверхні забою, яка порізана канавками суміжних зубків озброєння. Відомо, що енергоємність процесу руйнування монолітної скельної поверхні приблизно в 4 рази більше енергоємності руйнування породи сколом на відкриту поверхню. Крім того, абразивний знос лез зубків з клиноподібними головками пропорційний енерговитратам на прорізування канавок вузьким або широким лезом. Слід зазначити, що в конструкції даного шарошкового долота не передбачена можливість заміни зношеного твердосплавного озброєння шарошки або ремонту долота шляхом заміни зношеної шарошки, що обмежує технологічні можливості даного долота і знижує ефективність його роботи.The cross-section of such a groove has a wedge-shaped shape and a minimal area. The energy consumption associated with the execution of such a groove is minimal. The teeth of the crowns of weapons, the blades of which are oriented in the direction of rotation of the ball, cut grooves on the side face. That is, on the descending part of the epicycloidal trajectory, the blades of such teeth will be oriented perpendicular to the direction of movement. The width and cross-section of such grooves is much larger than the adjacent ones. The energy consumption of the process of cutting grooves with the side face of the teeth also increases. On the ascending branch of the movement trajectory, each tooth cuts a groove on such a surface of the butt, which is cut by the grooves of the adjacent teeth of the weapon. It is known that the energy intensity of the process of destruction of a monolithic rock surface is approximately 4 times greater than the energy intensity of rock destruction by chipping on an open surface. In addition, the abrasive wear of the blades of teeth with wedge-shaped heads is proportional to the energy consumption for cutting grooves with a narrow or wide blade. It should be noted that the design of this chipper bit does not provide for the possibility of replacing the worn carbide tip of the chipper or repairing the bit by replacing the worn chipper, which limits the technological capabilities of this chipper and reduces its efficiency.
Найбільш близьким до технічного рішення, що заявляється, є бурове шарошкове долото, що містить корпус з похилою цапфою, лопать, яка є продовженням породовидаляльного шнека, і шарошку з вінцями озброєння, виготовлену у вигляді зрізаної сфери, на поверхні зрізу якої виконаний кільцевий жолоб, переріз якого перекрито нижнім кінцем лопаті, що повторює профіль жолоба і утворює гострий кут з поверхнею зрізу сфери |ЗІ.The closest to the technical solution that is claimed is a drill bit containing a body with an inclined trunnion, a blade that is a continuation of the rock-removing auger, and a bit with weapon crowns, made in the form of a truncated sphere, on the cut surface of which an annular groove is made, a section which is covered by the lower end of the blade, which repeats the profile of the chute and forms an acute angle with the cut surface of the sphere |ZI.
Недоліком даного долота є низька довговічність озброєння, що обумовлено інтенсивним абразивним зношуванням зубків озброєння, яке відбувається внаслідок безперервного динамічного контакту зубків з поверхнею забою свердловини. При 100 95 зношеності озброєння бо зношеність інших частин долота не перевищує 30-35 95. Таким чином, термін служби долота обмежений стійкістю озброєння. При цьому відновлення зношеного озброєння шарошки або зміна фізичних параметрів долота для буріння різних типів гірських порід здійснюють шляхом заміни шарошки виключно в заводських умовах, що обмежує технологічні можливості даного долота і знижує продуктивність роботи бурового шарошкового долота в цілому.The disadvantage of this bit is the low durability of the weapon, which is due to intensive abrasive wear of the teeth of the weapon, which occurs as a result of continuous dynamic contact of the teeth with the surface of the well face. At 100 95, the wear of the weapon is because the wear of other parts of the bit does not exceed 30-35 95. Thus, the service life of the bit is limited by the durability of the weapon. At the same time, the restoration of the worn-out weapon of the bit or the change of the physical parameters of the bit for drilling various types of rocks is carried out by replacing the bit exclusively in factory conditions, which limits the technological capabilities of this bit and reduces the productivity of the drill bit as a whole.
В основу винаходу поставлена задача створення такого бурового шарошкового долота, в якому шляхом удосконалення конструкції досягається підвищення довговічності озброєння, ресурсу експлуатації та продуктивності роботи бурового шарошкового долота, а також розширення його технологічних можливостей за рахунок зміни фізичних параметрів його озброєння в процесі експлуатації при зниженні вартості процесу буріння.The invention is based on the task of creating such a drill bit, in which, by improving the design, it is possible to increase the durability of the weapon, the operational resource, and the productivity of the drill bit, as well as to expand its technological capabilities by changing the physical parameters of its weapon during operation, while reducing the cost of the process boring.
Поставлена задача вирішується тим, що у відомому буровому шарошковому долоті, що містить корпус з похилою цапфою, лопать, яка є продовженням породовидаляльного шнека, і шарошку з вінцями озброєння, виготовлену у вигляді зрізаної сфери, на поверхні зрізу якої виконаний кільцевої жолоб, переріз якого перекрито нижнім кінцем лопаті, що повторює профіль жолоба і утворює гострий кут з поверхнею зрізу сфери, згідно з винаходом, лопать долота виконана у вигляді витка спіралі, укріпленого на корпусі з кутовим нахилом до горизонталі меншим, ніж кут природного укосу сипучих матеріалів, а шарошка виконана складеною |і включає герметизовану маточину з ободом, виконаним у вигляді суцільного диска зі сферичною діаметральною поверхнею і кільцевим жолобом, розташованим на лицьовій стороні диска, а також знімний бандаж, виконаний у вигляді пустотілої усіченої сфери, укріплений коаксіально на маточині зі зворотного боку ободу таким чином, що сферичні поверхні обода і бандажа мають загальний центр і, в сукупності, утворюють півсферу шарошки, при цьому сферичні поверхні обода і бандажа оснащені вінцями озброєння у вигляді твердосплавних зубків, а кромка обода, нижній кінець і кромка спіралі лопаті покриті твердим, зносостійким матеріалом.The task is solved by the fact that in the well-known drill bit, which contains a body with an inclined trunnion, a blade that is a continuation of the rock-removing auger, and a bit with weapon crowns, made in the form of a truncated sphere, on the cut surface of which an annular groove is made, the cross-section of which is blocked with the lower end of the blade, which repeats the profile of the chute and forms an acute angle with the cut surface of the sphere, according to the invention, the blade of the bit is made in the form of a spiral turn, fixed on the body with an angular inclination to the horizontal less than the angle of the natural slope of bulk materials, and the ball is made folded |and includes a sealed hub with a rim made in the form of a solid disc with a spherical diametrical surface and an annular groove located on the face of the disc, as well as a removable band made in the form of a hollow truncated sphere, fixed coaxially to the hub on the reverse side of the rim in such a way that that the spherical surfaces of the rim and tire have a common center and, in as a whole, they form a hemisphere of the ball, while the spherical surfaces of the rim and the band are equipped with crowns of weapons in the form of carbide teeth, and the edge of the rim, the lower end and the edge of the blade spiral are covered with a hard, wear-resistant material.
Крім того, діаметр обода маточини виконаний меншим, ніж діаметр сфери шарошки, а бандаж укріплений на маточині зі зворотного боку обода таким чином, що лицьова сторона обода і вінець бандажа утворюють кільцевий жолоб, що примикає до нижнього кінця лопаті, при цьому кромка вінця бандажа з обох сторін покрита твердим, зносостійким матеріалом.In addition, the diameter of the rim of the hub is made smaller than the diameter of the sphere of the ball, and the band is fixed on the hub from the back side of the rim in such a way that the front side of the rim and the crown of the band form an annular groove adjacent to the lower end of the blade, while the edge of the crown of the band with both sides are covered with hard, wear-resistant material.
Знімний бандаж укріплений на маточині за допомогою замкових пристроїв, кожний з яких містить О-подібну скобу з паралельними вільними кінцями, які запресовані в парні радіальніThe removable band is fixed to the hub by means of locking devices, each of which contains an O-shaped bracket with parallel free ends that are pressed into paired radial
Зо отвори, виконані в стінці бандажа і в тілі маточини співвісно, при цьому радіальні кріпильні отвори в стінці бандажа виконані крізними, їх входи попарно з'єднані жолобками, а відповідні їм отвори в тілі маточини виконані глухими, при цьому ширина і глибина жолобків більше діаметра стрижня О-подібної скоби.The holes made in the flange wall and in the hub body are coaxial, while the radial fastening holes in the flange wall are through, their entrances are connected in pairs by grooves, and the corresponding holes in the hub body are blind, while the width and depth of the grooves are greater than the diameter O-bracket rod.
Доцільно, коли вінці озброєння шарошки виконані у вигляді твердосплавних зубків, що мають головки, виконані у вигляді лез клиновидного перерізу, які укріплені на відповідних вінцях таким чином, що поздовжня вісь леза кожного зубка утворює гострий кут з відповідною меридіональною площиною, що проходить через вісь шарошки і подовжню вісь зубка, при цьому величина кута нахилу леза зубка до осі обертання шарошки менше кута нахилу цапфи до осі обертання долота.It is expedient when the crowns of the shoroshka weapons are made in the form of hard alloy teeth, having heads, made in the form of blades with a wedge-shaped section, which are fixed on the corresponding crowns in such a way that the longitudinal axis of the blade of each tooth forms an acute angle with the corresponding meridional plane passing through the axis of the shroshka and the longitudinal axis of the tooth, while the angle of inclination of the blade of the tooth to the axis of rotation of the ball is less than the angle of inclination of the trunnion to the axis of rotation of the bit.
Крім того, вінці озброєння шарошки виконані у вигляді лівосторонніх косозубих клиновидних зубів, виконаних з твердого, зносостійкого матеріалу, вершини яких утворюють сферу, рівну діаметру долота, а поздовжня вісь кожного зуба утворює гострий кут з меридіональною площиною, що перетинає даний зуб, при цьому величина гострого кута менше кута нахилу цапфи до осі обертання долота.In addition, the crowns of the sharoshka weapons are made in the form of left-sided oblique wedge-shaped teeth made of hard, wear-resistant material, the tops of which form a sphere equal to the diameter of the chisel, and the longitudinal axis of each tooth forms an acute angle with the meridional plane that crosses this tooth, while the value acute angle less than the angle of inclination of the trunnion to the axis of rotation of the bit.
Виконання лопаті долота у вигляді витка спіралі, укріпленого на корпусі з кутовим нахилом до горизонталі меншим, ніж кут природного укосу сипучих матеріалів, дозволяє забезпечити ефективну очистку свердловини, тому що в процесі обертання долота буровий шлам рівномірно переміщається з жолоба на нижній кінець лопаті і далі безперервним потоком вгору по спіралі породовидаляльного шнека до гирла свердловини, не накопичуючись в міжвитковому просторі спіралі.The execution of the blade of the bit in the form of a spiral turn, fixed on the body with an angular inclination to the horizontal less than the angle of the natural slope of bulk materials, allows to ensure effective cleaning of the well, because during the rotation of the bit, the drilling mud is uniformly moved from the chute to the lower end of the blade and further continuously flow up the spiral of the rock-removing auger to the wellhead without accumulating in the interturn space of the spiral.
Виконання шарошки у вигляді складеної конструкції, що має знімний бандаж, дозволяє істотно збільшити ресурс роботи долота за рахунок можливості багаторазової швидкої заміни всього блока зношеного озброєння шарошки або заміни одного типу озброєння шарошки іншим.Making the shoroshka in the form of a folded structure with a removable bandage allows you to significantly increase the working resource of the bit due to the possibility of multiple quick replacement of the entire block of worn shoroshka weapons or replacing one type of shoroshka armament with another.
При цьому бандаж з вінцями озброєння, виконаного, наприклад, у вигляді лівосторонніх косозубих клиновидних зубів з твердого, зносостійкого матеріалу, в процесі експлуатації може бути замінений іншим бандажем, де вінці озброєння шарошки виконані, наприклад, у вигляді твердосплавних зубків з головками у вигляді лез клиновидного перерізу, що підвищує продуктивність роботи долота, тому що заміна відбувається безпосередньо на буровій дільниці, без розбирання бурового става верстата або маточини долота. При цьому в цілому бо довговічність шарошки зі змінним озброєнням значно підвищується. Крім того, розширюються технологічні можливості долота, що дозволяє ефективно розробляти неоднорідні грунти і гірські породи без заміни одного типу бурового долота іншим.At the same time, a bandage with weapon crowns, made, for example, in the form of left-sided oblique wedge-shaped teeth made of a hard, wear-resistant material, during operation can be replaced by another bandage, where the crowns of sharoshka weapons are made, for example, in the form of hard alloy teeth with heads in the form of wedge-shaped blades section, which increases the productivity of the bit, because the replacement takes place directly at the drilling site, without disassembling the drilling joint of the machine or the hub of the bit. At the same time, in general, the durability of a shell with interchangeable weapons is significantly increased. In addition, the technological capabilities of the drill bit are expanding, which allows you to effectively develop heterogeneous soils and rocks without replacing one type of drill bit with another.
Крім того, бурове шарошкове долото зі змінним озброєнням дозволяє в 3-5 разів збільшити ресурс його роботи до повного зносу всіх складових частин, що істотно знижує вартість бурових робіт.In addition, a drill bit with variable arms allows to increase the resource of its work by 3-5 times until the complete wear of all components, which significantly reduces the cost of drilling operations.
Суть винаходу пояснюється кресленнями, на яких представлено: - На фіг. 1 - фронтальна проекція бурового шарошкового долота з частковим розрізом по осі шарошки, у якої діаметр обода маточини дорівнює діаметру сфери шарошки; - На фіг. 2 - фронтальна проекція бурового шарошкового долота з частковим розрізом по осі шарошки, у якій діаметр обода маточини менше діаметра сфери шарошки; - На фіг. З - розріз по А - А фіг. 1 - замковий пристрій бандажа; - На фіг. 4 - вид по стрілці Б фіг. 1 - схема розстановки твердосплавних зубків озброєння на вінцях обода і бандажа; - На фіг. 5 - вид по стрілці В фіг. 2 - схема розстановки лівосторонніх косозубих клиновидних зубів на вінцях озброєння шарошки; - На фіг. 6 - схема орієнтації лез твердосплавних зубків озброєння на окремих відрізках епіциклоїдальної траєкторії їхнього руху; - На фіг. 7 - схема орієнтації лез косозубих клиновидних зубів озброєння на окремих відрізках епіциклоїдальної траєкторії їхнього руху; - На фіг. 8 - фотографічне зображення дослідного зразка бурового шарошкового долота з клиноподібними твердосплавними зубками озброєння (фрагмент натурних випробувань).The essence of the invention is explained by the drawings, which show: - Fig. 1 - frontal projection of a drill bit with a partial section along the axis of the ball, in which the diameter of the rim of the hub is equal to the diameter of the sphere of the ball; - In fig. 2 - frontal projection of a drill bit with a partial section along the axis of the ball, in which the diameter of the rim of the hub is smaller than the diameter of the sphere of the ball; - In fig. C - section along A - A fig. 1 - locking device of the bandage; - In fig. 4 - view along arrow B of fig. 1 - a diagram of the arrangement of carbide teeth of weapons on the crowns of the rim and bandage; - In fig. 5 - view along the arrow B in fig. 2 - diagram of the arrangement of the left-sided oblique wedge-shaped teeth on the crowns of the sharoska weapons; - In fig. 6 - a diagram of the orientation of the blades of the carbide teeth of weapons on separate segments of the epicycloidal trajectory of their movement; - In fig. 7 - a diagram of the orientation of the blades of obliquely toothed wedge-shaped teeth of weapons on separate segments of the epicycloidal trajectory of their movement; - In fig. 8 - a photographic image of an experimental sample of a drill bit with wedge-shaped carbide teeth (fragment of field tests).
Бурове шарошкове долото (варіант виконання Мо 1, наведений на фіг. 1) - містить корпус 1 з похилою цапфою 2 і спіральною лопаттю 3, що є продовженням породовидаляльного шнека 4 бурової машини. На цапфі за допомогою підшипників встановлена складена шарошка, частини якої жорстко пов'язані між собою.The drill bit (version Mo 1, shown in Fig. 1) contains a body 1 with an inclined trunnion 2 and a spiral blade 3, which is a continuation of the rock removal auger 4 of the drilling machine. On the trunnion, with the help of bearings, a folded ball is installed, the parts of which are rigidly connected to each other.
Одна із складових частин шарошки містить герметизовану маточину 5 із ободом 6, виконаним у вигляді суцільного диска зі сферичною діаметральною поверхнею, зовнішній діаметр якого дорівнює діаметру сфери шарошки без озброєння. На лицьовій стороні 7 обода 6 розташований кільцевий жолоб 8. Сферична поверхня 9 лицьової сторони 7 обода 6 оснащенаOne of the constituent parts of the shell contains a sealed hub 5 with a rim 6 made in the form of a solid disk with a spherical diametrical surface, the outer diameter of which is equal to the diameter of the sphere of the shell without arms. An annular groove 8 is located on the front side 7 of the rim 6. The spherical surface 9 of the front side 7 of the rim 6 is equipped
Зо вінцями озброєння, а кромка 10 обода б захищена з обох сторін твердим, зносостійким матеріалом.With crowns of weapons, and the edge 10 of the rim would be protected on both sides by hard, wear-resistant material.
Інша складова частина шарошки являє собою знімний бандаж 11, виконаний у вигляді пустотілої зрізаної сфери, укріпленої коаксіально за допомогою замкових пристроїв (фіг. 3) на маточині 5 із зворотного боку обода б таким чином, що сферичні поверхні обода і бандажа мають загальний центр і, в сукупності, утворюють півсферу шарошки. Сферичні поверхні обода і бандажа оснащені вінцями озброєння у вигляді твердосплавних зубків. При цьому кромка 10 обода, нижній кінець 12 лопаті З та кромка спіралі лопаті захищені твердим зносостійким матеріалом.Another constituent part of the wheel is a removable tire 11, made in the form of a hollow truncated sphere, fixed coaxially with the help of locking devices (Fig. 3) on the hub 5 from the back side of the rim b in such a way that the spherical surfaces of the rim and tire have a common center and, together, form a hemisphere of the sphere. The spherical surfaces of the rim and rim are equipped with crowns of weapons in the form of carbide teeth. At the same time, the edge 10 of the rim, the lower end 12 of the blade Z and the edge of the blade spiral are protected by a hard wear-resistant material.
Варіант виконання Мо 1 переважний для бурового інструменту діаметром менше 300 мм.Version Mo 1 is preferred for drilling tools with a diameter of less than 300 mm.
Бурове шарошкове долото (варіант виконання Мо 2, наведений на фіг. 2) - містить корпус 1 з похилою цапфою 2 і спіральною лопаттю 3, що є продовженням породовидаляльного шнека 4 бурової машини. На цапфі за допомогою підшипників встановлена складена шарошка, частини якої жорстко пов'язані між собою.Drill bit (variant Mo 2, shown in Fig. 2) - contains a body 1 with an inclined trunnion 2 and a spiral blade 3, which is a continuation of the rock removal auger 4 of the drilling machine. On the trunnion, with the help of bearings, a folded ball is installed, the parts of which are rigidly connected to each other.
Одна із складових частин шарошки містить герметизовану маточину 13 і обод 14, виконаний у вигляді суцільного диска, на лицьовій стороні 15 якого виконаний кільцевий жолоб 16, при цьому діаметр обода менше діаметра сфери шарошки.One of the component parts of the ball contains a sealed hub 13 and a rim 14 made in the form of a solid disk, on the front side 15 of which an annular groove 16 is made, while the diameter of the rim is smaller than the diameter of the sphere of the ball.
Інша складова частина шарошки являє собою знімний бандаж 17, виготовлений у вигляді зрізаної пустотілої сфери, укріпленої на маточині 13 із зворотного боку обода 14 за допомогою замкових пристроїв (фіг. 3) таким чином, що вінець 18 бандажа утворює периферійний борт кільцевого жолоба 16. При цьому нижній кінець 12 лопаті 3, кромка спіралі лопаті і зовнішня кромка 19 вінця 18 захищені твердим, зносостійким матеріалом, наприклад, релітом.Another component of the wheel is a removable bandage 17, made in the form of a truncated hollow sphere, fixed on the hub 13 from the back side of the rim 14 with the help of locking devices (Fig. 3) in such a way that the crown 18 of the bandage forms the peripheral edge of the annular groove 16. thus, the lower end 12 of the blade 3, the edge of the spiral of the blade and the outer edge 19 of the crown 18 are protected by a hard, wear-resistant material, for example, relit.
Варіант виконання Мо 2 кращий для бурового інструменту діаметром 300 мм і більше.Version Mo 2 is better for drilling tools with a diameter of 300 mm or more.
Спіральна лопать З укріплена на корпусі 1 (фіг. 1 або фіг. 2) з кутовим нахилом до горизонталі. Кут а« нахилу робочої (транспортуючої) поверхні до горизонталі менше, ніж кут (о природного укосу для грунтів і сипучих матеріалів, наприклад, бурового шламу. Нижній кінець 12 лопаті З та профіль кільцевого жолоба 8 відповідні один одному й утворюють мінімальний робочий зазор, що забезпечує рухливість сполучення.The spiral blade Z is fixed on the body 1 (Fig. 1 or Fig. 2) with an angular inclination to the horizontal. The angle a" of the inclination of the working (transporting) surface to the horizontal is less than the angle (o) of a natural slope for soils and loose materials, for example, drilling mud. The lower end 12 of the blade З and the profile of the annular chute 8 correspond to each other and form a minimum working clearance, which provides joint mobility.
При цьому переріз кільцевого жолоба перекрито нижнім кінцем лопаті, що повторює профіль жолоба і утворює гострий кут з поверхнею зрізу сфери шарошки. Знімний бандаж укріплений на бо маточині за допомогою замкових пристроїв.At the same time, the cross-section of the annular trough is covered by the lower end of the blade, which repeats the profile of the trough and forms an acute angle with the cut surface of the sphere. The removable bandage is fixed on the bo hub with the help of locking devices.
Кожний замковий пристрій (фіг. 3) містить парні радіальні отвори, виконані по колу бандажа паралельно верхньому зрізу сфери, і О-подібну скобу 20 з паралельними вільними кінцями.Each locking device (Fig. 3) contains paired radial holes made along the circumference of the bandage parallel to the upper section of the sphere, and an O-shaped bracket 20 with parallel free ends.
Входи наскрізних радіальних отворів 21, що виконані в стінці бандажа, попарно з'єднані жолобками (канавками) 22, глибина і ширина яких більше, ніж діаметр поперечного перерізу стрижневої заготовки скоби 20. Радіальні глухі отвори 23, що виконані в тілі маточини, співвісні отворам 21. Сумарна глибина отворів 21 і 23 більше довжини вільних кінців скоби 20. Скоба встановлена в радіальні отвори з використанням зовнішньої сили, примусово. У процесі проникнення в отвори 21 вільні кінці скоби автоматично зближуються. В кінцевому (робочому) положенні зовнішня частина скоби 20 повністю занурена в порожнину жолобка 22. Скоба міцно утримується в отворах 21, 23 за рахунок пластичної (або пружної, залежно від матеріалу скоби) деформації її кінців, утворюючи при цьому надійний замок, що фіксує бандаж на маточині.The entrances of the through radial holes 21, which are made in the wall of the bandage, are connected in pairs by grooves (grooves) 22, the depth and width of which are greater than the diameter of the cross section of the rod blank of the bracket 20. The radial blind holes 23, which are made in the body of the hub, are coaxial with the holes 21. The total depth of the holes 21 and 23 is greater than the length of the free ends of the bracket 20. The bracket is installed in the radial holes using external force, forcibly. In the process of penetration into the holes 21, the free ends of the staple automatically converge. In the final (working) position, the outer part of the bracket 20 is completely immersed in the cavity of the groove 22. The bracket is firmly held in the holes 21, 23 due to plastic (or elastic, depending on the material of the bracket) deformation of its ends, thus forming a reliable lock that fixes the bandage on the mother tongue
Вінці озброєння шарошки (варіант Мо 1, фіг. 1, фіг. 4) виконані у вигляді твердосплавних зубків, що мають головки, виготовлені у вигляді лез клиновидного перерізу. Зубки укріплені на відповідних вінцях сферичної поверхні шарошки таким чином, що поздовжня вісь леза кожного зубка утворює гострий кут В з відповідною меридіональною площиною, що проходить через вісь шарошки і подовжню вісь зубка. Величина кута ВД нахилу леза зубка до осі обертання шарошки менше кута ф нахилу цапфи 2 до осі обертання долота. При такому компонуванні зубків 24 лезо кожного зубка має мінімальне відхилення від епіциклоїдальної траєкторії руху на низхідній гілці кожної епіциклоїди і відповідному відрізку канавки, прорізаної цим зубком на поверхні забою (фіг. 6). На низхідній ділянці траєкторії руху кожен зубок переміщається по кривій лінії від периферії до центру свердловини. Глибина занурення зубка в породу збільшується від мінімуму до максимуму. При цьому прорізування канавки в породі здійснюється передньою гранню зубка, забезпечуючи мінімальну ширину канавки.The crowns of the sharoshka weapons (variant Mo 1, fig. 1, fig. 4) are made in the form of hard alloy teeth with heads made in the form of wedge-shaped blades. The teeth are fixed on the corresponding crowns of the spherical surface of the shell in such a way that the longitudinal axis of the blade of each tooth forms an acute angle B with the corresponding meridional plane passing through the axis of the shell and the longitudinal axis of the tooth. The value of the angle VD of the inclination of the blade of the tooth to the axis of rotation of the ball is less than the angle ф of the inclination of the trunnion 2 to the axis of rotation of the bit. With this arrangement of 24 teeth, the blade of each tooth has a minimal deviation from the epicycloidal trajectory of movement on the descending branch of each epicycloid and the corresponding segment of the groove cut by this tooth on the butt surface (Fig. 6). On the descending part of the movement trajectory, each tooth moves along a curved line from the periphery to the center of the well. The depth of immersion of the tooth in the rock increases from minimum to maximum. At the same time, the cutting of the groove in the rock is carried out by the front face of the tooth, ensuring the minimum width of the groove.
Відомо, що саме на низхідній ділянці траєкторії руху зубка будь-якої форми процес прорізування канавки в корінній породі максимально енергоємний.It is known that the process of cutting a groove in the bedrock is the most energy-intensive in the descending part of the trajectory of the movement of a tooth of any shape.
Використання запропонованого вінця озброєння, виконаного у вигляді твердосплавних зубків з головками у вигляді лез клиновидного перерізу, укріплених на відповідних вінцях сферичної поверхні шарошки таким чином, що поздовжня вісь леза кожного зубка утворює гострий кут В з відповідною меридіональною площиною, що проходить через вісь шарошки іThe use of the proposed crown of weapons, made in the form of carbide teeth with heads in the form of wedge-shaped blades, fixed on the corresponding crowns of the spherical surface of the shell in such a way that the longitudinal axis of the blade of each tooth forms an acute angle B with the corresponding meridional plane passing through the axis of the shell and
Зо подовжню вісь зубка, дозволяє при прорізуванні вузьких канавок на самій трудомісткій ділянці траєкторії різання породи, зменшити енерговитрати в 3-5 разів у порівнянні з різанням зубком, який має лезо конічної форми, і в 2-3 рази зменшити енерговитрати в порівнянні з клиновидним зубком, поздовжня вісь леза якого збігається з лінією меридіана сфери шарошки (або з меридіональної площиною, що проходить через подовжню вісь даного зубка).From the longitudinal axis of the tooth, when cutting narrow grooves on the most time-consuming part of the rock cutting trajectory, it allows to reduce energy consumption by 3-5 times compared to cutting with a tooth that has a conical blade, and to reduce energy consumption by 2-3 times compared to a wedge-shaped tooth , the longitudinal axis of the blade of which coincides with the meridian line of the sphere of the sphere (or with the meridional plane passing through the longitudinal axis of this tooth).
Вінці озброєння шарошки (варіант 2, фіг. 2, фіг. 5) виконані у вигляді лівосторонніх косозубих клиновидних зубів 25, виготовлених з твердого, зносостійкого матеріалу, наприклад сталі, шляхом фрезерування, штампування або литва, і можуть мати тверде, зносостійке покриття, в тому числі з домішкою алмазів.The crowns of the sharoshka weapons (option 2, fig. 2, fig. 5) are made in the form of left-sided obliquely toothed wedge-shaped teeth 25, made of a hard, wear-resistant material, for example, steel, by milling, stamping or casting, and can have a hard, wear-resistant coating, in including with an admixture of diamonds.
Вершини косозубих клиновидних зубів 25 утворюють сферу, рівну діаметру долота.The tops of the oblique wedge-shaped teeth 25 form a sphere equal to the diameter of the bit.
Поздовжній переріз зубів у їх основі може мати вигляд подовженого еліпса, чотирикутника, веретена або бочки. Поздовжня вісь кожного зуба 25 утворює гострий кут ВД з меридіональною площиною, що перетинає цей зуб. Величина гострого кута В менше кута ф нахилу цапфи 2 до осі обертання долота.The longitudinal section of the teeth at their base can have the form of an elongated ellipse, quadrilateral, spindle or barrel. The longitudinal axis of each tooth 25 forms an acute angle VD with the meridional plane crossing this tooth. The magnitude of the acute angle В is less than the angle ф of the inclination of the trunnion 2 to the axis of rotation of the bit.
При такому виконанні зубів 25 поздовжня вісь кожного зуба спрямована по дотичній до низхідної гілки (або її відрізку) епіциклоїдальної траєкторії руху даного зуба (фіг. 7). У цьому випадку процес прорізування канавки в монолітній поверхні вибою свердловини здійснюється з мінімальними енерговитратами.With this design of the teeth 25, the longitudinal axis of each tooth is directed tangentially to the descending branch (or its segment) of the epicycloidal trajectory of the given tooth (Fig. 7). In this case, the process of cutting a groove in the monolithic surface of the wellhead is carried out with minimal energy consumption.
У нижній точці епіциклоїдальної траєкторії і на всьому протязі її висхідної гілки (фіг. б, 7) лезо твердосплавного зубка 24 (або подовжня вісь зуба 25) істотно відхиляється від лінії дотичної в будь-якій точці висхідної гілки. При цьому зубок 24 (або зуб 25) повертається бічною поверхнею до траєкторії руху, прорізуючи в породі широку канавку. Траєкторія висхідної гілки кожного зубка 24 (або зуба 25) неодноразово перетинає канавки, прорізані сусідніми зубками на низхідній гілці їх руху. У цьому випадку зубок 24 (або зуб 25) руйнує породу методом відколу на відкриту поверхню, тобто в порожнину перетинаючих зубком (або зубом) канавок.At the bottom point of the epicycloidal trajectory and along its ascending branch (Fig. b, 7), the blade of the carbide tooth 24 (or the longitudinal axis of the tooth 25) deviates significantly from the tangent line at any point of the ascending branch. At the same time, tooth 24 (or tooth 25) turns its side surface to the trajectory of movement, cutting a wide groove in the rock. The trajectory of the ascending branch of each tooth 24 (or tooth 25) repeatedly crosses the grooves cut by adjacent teeth on the descending branch of their movement. In this case, tooth 24 (or tooth 25) destroys the rock by chipping on the open surface, that is, in the cavity of the grooves intersecting with the tooth (or tooth).
Бурове шарошкове долото працює таким чином.A drill bit works like this.
Корпус 1 долота (наприклад, фіг. 1) з'єднують з нижнім кінцем породовидаляльного шнека 4 бурової машини і подають з обертанням і заданим осьовим навантаженням на вибій свердловини. Зубки (або зуби) озброєння шарошки вступають в механічне зачеплення з поверхнею забою. При цьому кільцеподібні вінці озброєння, що виконані на сферичній поверхні бо шарошки, перекочуються по забою свердловини. Оскільки шарошка одночасно обертається і навколо осі цапфи З та навколо осі долота, то кожен зубок (або зуб) вінця озброєння здійснює складні просторові переміщення: від периферії свердловини до її центру і у зворотному напрямку. У процесі переміщення від центру свердловини на периферію зубки (або зуби) вінця озброєння попутно вигрібають буровий шлам на периферію забою, до стінок свердловини.The body 1 of the bit (for example, Fig. 1) is connected to the lower end of the rock removal auger 4 of the drilling machine and is fed with rotation and a given axial load to the hole. The teeth (or teeth) of the sharoshka armament enter into mechanical engagement with the surface of the slaughter. At the same time, the ring-shaped crowns of the weapons, which are made on a spherical surface because the spheres, roll along the bottom of the well. Since the ball rotates simultaneously around the axis of the trunnion Z and around the axis of the bit, each tooth (or tooth) of the crown of the weapon performs complex spatial movements: from the periphery of the well to its center and in the opposite direction. In the process of moving from the center of the well to the periphery, the teeth (or teeth) of the crown of the weapon along the way rake the drilling mud to the periphery of the face, to the walls of the well.
Буровий шлам, витиснений зубками (зубами) вінця озброєння до стінок свердловини, потрапляє в зону дії кромки 10 обода 6. За період одного обороту корпусу 1 долота кожна точка сферичної поверхні і крайки обода здійснює відносно забою і стінок свердловини коливальне переміщення, яке подібно коливанням хвилі (синусоїдальної), що біжить. У нижній точці синусоїдальної траєкторії руху певний сектор кромки 10, подібно скребковому ковшу, зачерпує і переміщує буровий шлам в напрямку периферії (або стінок) свердловини. У верхній точці синусоїдальної траєкторії кут нахилу периферійної бічної стінки жолоба 8 перевищує величину кута ао природного укосу для бурового шламу. В результаті цього шлам самопливом обсипається на дно жолоба 8, а потім переміщається разом з жолобом в зону розташування переднього кінця 12 лопаті 3. Передній кінець 12 лопаті долота обертається зустрічно напрямку обертання жолоба 8.Drilling cuttings, pushed by the teeth (teeth) of the crown of the weapon to the well walls, enters the zone of action of the edge 10 of the rim 6. During the period of one revolution of the body 1 of the bit, each point of the spherical surface and the edge of the rim carries out an oscillating movement relative to the face and walls of the well, which is similar to the oscillations of a wave (sinusoidal) running. At the bottom point of the sinusoidal movement trajectory, a certain sector of the edge 10, like a scraper bucket, scoops up and moves the drilling mud towards the periphery (or walls) of the well. At the upper point of the sinusoidal trajectory, the angle of inclination of the peripheral side wall of the chute 8 exceeds the angle ao of the natural slope for drilling mud. As a result, the slurry falls to the bottom of the chute 8 by gravity, and then moves with the chute to the location of the front end 12 of the blade 3. The front end 12 of the bit blade rotates against the direction of rotation of the chute 8.
При цьому лопать долота виконана у вигляді витка спіралі, укріпленого на корпусі з кутовим нахилом до горизонталі меншим, ніж кут со природного укосу сипучих матеріалів. В результаті цього шлам рівномірно переміщується по робочій поверхні спіралі вгору, де і потрапляє на спіраль породовидаляльного шнека 4 і далі транспортується на поверхню землі. Після того, як глибина свердловини досягне заданої величини, буровий став з обертанням витягують з свердловини. Бурову машину переміщують на вісь наступної свердловини. Після чого цикл повторюють.At the same time, the blade of the bit is made in the form of a spiral turn, fixed on the body with an angular inclination to the horizontal less than the angle of the natural slope of loose materials. As a result, the sludge moves evenly along the working surface of the spiral upwards, where it falls on the spiral of the rock-removing auger 4 and is further transported to the surface of the earth. After the depth of the well reaches the specified value, the drill rod is pulled out of the well with rotation. The drilling machine is moved to the axis of the next well. After that, the cycle is repeated.
Залежно від умов експлуатації бурове шарошкове долото може бути переоснащене безпосередньо на буровій дільниці шляхом заміни знімного бандажа з одним видом озброєння, наприклад, твердосплавного, на іншій, і навпаки.Depending on the operating conditions, the drill bit can be re-equipped directly on the drilling site by replacing a removable band with one type of weapon, for example, a hard alloy one, with another, and vice versa.
Для цього бурове долото знімають з бурового става. Потім скоби 20 замкового пристрою долота (наприклад, фіг. 2) витягають з жолобків 22. Бандаж 17 з озброєнням, наприклад, у вигляді клиноподібних зубів 25, знімають з маточини 13 долота. Потім на маточину встановлюють бандаж з озброєнням у вигляді твердосплавних зубків 24 з комплекту змінногоTo do this, the drill bit is removed from the drill joint. Then the staples 20 of the locking device of the bit (for example, Fig. 2) are pulled out of the grooves 22. The bandage 17 with arms, for example, in the form of wedge-shaped teeth 25, is removed from the hub 13 of the bit. Then a band with arms in the form of carbide teeth 24 from the replacement set is installed on the hub
Зо озброєння долота, що входить до складу виробу. Новий знімний бандаж фіксують на маточині за допомогою скоб 20. Після проходки проблемного шару в свердловині, що бурять, долото витягують на поверхню. Бандаж з твердосплавним озброєнням може бути замінений іншим знімним бандажем з озброєнням у вигляді клиноподібних зубів в тій же послідовності операцій збирання-розбирання.From the armament of the chisel included in the product. The new removable bandage is fixed on the hub with staples 20. After penetrating the problem layer in the well being drilled, the bit is pulled to the surface. A bandage with hard alloy weapons can be replaced by another removable bandage with weapons in the form of wedge-shaped teeth in the same sequence of assembly-disassembly operations.
В процесі буріння важких (вічномерзлих і мерзлих) грунтів з включеннями валунів і пропластків льоду шнековими буровими машинами, коли виникає потреба в короткочасному використанні бурового шарошкового інструменту, оснащеного твердосплавним озброєнням, виконують переоснащення долота безпосередньо на буровій дільниці шляхом установки знімного бандажа з відповідним типом озброєння.In the process of drilling heavy (permafrost and frozen) soils with inclusions of boulders and layers of ice by auger drilling machines, when there is a need for a short-term use of a drill bit tool equipped with carbide weapons, the bit is re-equipped directly at the drilling site by installing a removable bandage with the appropriate type of weapons.
Слід зазначити, що сучасні шнекові бурові машини непридатні для буріння мерзлих грунтів з скельними включеннями у вигляді гальки, гравію і валунів і не пристосовані для роботи з шарошковими долотами. Пропоноване нове технічне рішення бурового шарошкового долота представляє собою органічне з'єднання одношарошкового долота і породовидаляльного шнека бурової машини. Такий буровий інструмент дозволяє виконувати ефективне буріння свердловин в грунтах різної міцності, в тому числі в мерзлих, вічномерзлих і талих грунтах з включеннями гальки, гравію і валунів, в грунтах з скельними включеннями за допомогою шнекових бурових машин в різний час, в тому числі в зимовий період.It should be noted that modern auger drilling machines are unsuitable for drilling frozen soils with rock inclusions in the form of pebbles, gravel and boulders and are not adapted for working with square bits. The proposed new technical solution of a drill bit is an organic combination of a single-bit bit and a rock-removing auger of a drilling machine. Such a drilling tool allows effective drilling of wells in soils of different strength, including in frozen, permafrost and thawed soils with inclusions of pebbles, gravel and boulders, in soils with rock inclusions using auger drilling machines at different times, including in winter period.
Натурні випробування дослідних зразків запропонованого бурового шарошкового долота (фіг. 8), показали високу ефективність технології шарошково-шнекового буріння свердловин в талих і вічномерзлих грунтах з ссельними включеннями у вигляді гальки, гравію і валунів, в бетоні і залізобетоні, а також у гірських породах, нижче середньої твердості, в тому числі тріщинуватих. При цьому, як показали випробування, вартість бурових робіт в районах вічної мерзлоти в 5-10 разів нижче, ніж бурові роботи відомими буровими шарошковими долотами.Field tests of prototypes of the proposed drill bit (Fig. 8) showed the high efficiency of the drill-screw drilling technology in thawed and permafrost soils with sedimentary inclusions in the form of pebbles, gravel and boulders, in concrete and reinforced concrete, as well as in rocks. below average hardness, including cracked ones. At the same time, as the tests showed, the cost of drilling in permafrost areas is 5-10 times lower than drilling with well-known drill bits.
Крім того, у порівнянні з відомими буровими шарошковими долотами, відмінною особливістю запропонованого технічного рішення є наступне: - Кут а нахилу робочої (транспортувальної) поверхні лопаті до горизонталі менше, ніж кут бо природного укосу для грунтів і сипучих матеріалів, наприклад, бурового шламу. Тому в процесі обертання долота буровий шлам плавно надходить з жолоба на нижній кінець лопаті З і далі безперервним потоком вгору по спіралі породовидаляльного шнека 4, не накопичуючись в бо міжвитковому просторі спіралі.In addition, in comparison with well-known drill bit bits, a distinctive feature of the proposed technical solution is the following: - The angle of inclination of the working (transporting) surface of the blade to the horizontal is less than the angle of the natural slope for soils and loose materials, for example, drilling mud. Therefore, during the rotation of the bit, the drilling mud smoothly flows from the chute to the lower end of the blade C and continues in a continuous flow up the spiral of the rock removal auger 4, without accumulating in the interturn space of the spiral.
- Шарошка долота може бути виконана у вигляді швидкознімних бандажів з вінцями озброєння у вигляді твердосплавних зубків або у вигляді лівосторонніх косозубих зубів з твердого, зносостійкого матеріалу.- The chisel bit can be made in the form of quick-removable bandages with weapon crowns in the form of carbide teeth or in the form of left-sided oblique teeth made of hard, wear-resistant material.
При цьому можуть бути використані породоруйнівні елементи з різними фізико-механічними властивостями, геометричними розмірами, кроком установки і конфігурацією, що істотно розширює технологічні можливості долота, тому що дозволяє виконувати буріння різних типів гірських порід одним і тим же долотом, на якому змінюють вінці озброєння шляхом заміни знімних бандажів в залежності від умов експлуатації. При цьому технологічна операція зміни озброєння може здійснюватися безпосередньо на буровій дільниці силами персоналу бурового верстата, багаторазово протягом однієї зміни, без розбирання бурового ставу або маточини долота.At the same time, rock-destroying elements with different physical and mechanical properties, geometric dimensions, installation step and configuration can be used, which significantly expands the technological capabilities of the bit, because it allows drilling of different types of rocks with the same bit, on which the crowns of weapons are changed by replacement of removable bandages depending on operating conditions. At the same time, the technological operation of changing weapons can be carried out directly on the drilling site by the drilling rig personnel, repeatedly during one shift, without disassembling the drilling pond or bit hub.
Таким чином, запропоноване технічне рішення дозволяє підвищити ресурс і ефективність роботи бурового шарошкового долота, суттєво розширити технологічні можливості бурових машин за рахунок зміни фізичних параметрів бурового інструменту і його озброєння в процесі експлуатації, в 5-10 разів знизити вартість бурових робіт в районах вічної мерзлоти.Thus, the proposed technical solution makes it possible to increase the resource and efficiency of the drill bit, to significantly expand the technological capabilities of drilling machines by changing the physical parameters of the drilling tool and its armament during operation, and to reduce the cost of drilling operations in permafrost areas by 5-10 times.
Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР Мо 145867, МПК Е 21 В 9/08, опубл. 1962 р.; 2. Авторське свідоцтво СРСР Мо 1286726 А1, МПК" Е 21 В 10/08, опубл. 30.01.1987 р. 3. Авторське свідоцтво СРСР Мо 630393, МПК? Е21 В 9/08, опубл 30.10.1978 р.Sources of information: 1. Author's certificate of the USSR Mo 145867, IPC E 21 B 9/08, publ. 1962; 2. Author's certificate of the USSR Mo 1286726 A1, IPC" E 21 B 10/08, publ. 01/30/1987. 3. Author's certificate of the USSR Mo 630393, IPC? E21 B 9/08, publ. 10/30/1978
Claims (5)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201115201A UA101759C2 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Roller-cutter drill bit |
| RU2012155562A RU2623372C2 (en) | 2011-12-22 | 2012-12-19 | Rolling drilling bit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201115201A UA101759C2 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Roller-cutter drill bit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA101759C2 true UA101759C2 (en) | 2013-04-25 |
Family
ID=59240676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201115201A UA101759C2 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Roller-cutter drill bit |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2623372C2 (en) |
| UA (1) | UA101759C2 (en) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU70963A1 (en) * | 1947-04-24 | 1947-11-30 | С.С. Стражников | Conic roller cone chisel |
| SU112212A1 (en) * | 1957-02-22 | 1957-11-30 | Ю.Г. Силенок | Sharoshka with a composite gear wreath for drills of large diameter |
| SU145867A1 (en) * | 1961-07-08 | 1961-11-30 | И.И. Барабашкин | Roller bit with cutting blades |
| SU630393A1 (en) * | 1977-03-09 | 1978-10-30 | Институт Геотехнической Механики Ан Украинской Сср | Rock roller bit |
| US5064007A (en) * | 1988-11-23 | 1991-11-12 | Norvic S.A. | Three disc drill bit |
| RU2281378C2 (en) * | 2004-10-27 | 2006-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет цветных металлов и золота" | Method and device for drilling mud removal from hole |
-
2011
- 2011-12-22 UA UAA201115201A patent/UA101759C2/en unknown
-
2012
- 2012-12-19 RU RU2012155562A patent/RU2623372C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2623372C2 (en) | 2017-06-26 |
| RU2012155562A (en) | 2014-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102434105B (en) | Composite bit with rotary cut rock-breaking function | |
| CN102392603B (en) | Compound bit formed by rotary cutting bit and PDC (polycrystalline diamond compact) blades | |
| RU2360096C1 (en) | Cone bit for boring horizontal boreholes | |
| CN102392605A (en) | Compound bit formed by PDC (polycrystalline diamond compact) bits and rotary cutting bit | |
| CN103261561A (en) | A rock drill bit and a drilling assembly for percussive rock drilling | |
| UA101759C2 (en) | Roller-cutter drill bit | |
| CN102400646B (en) | Composite bit formed by rotary cut bit and roller bit | |
| RU2430233C1 (en) | Diamond drilling bit | |
| RU2334862C1 (en) | Rotary drilling bit (versions) | |
| RU125617U1 (en) | WELL CALIBRATOR | |
| RU190484U1 (en) | Drill bit | |
| RU125614U1 (en) | VALVE CALIBRATOR | |
| CN202441266U (en) | A combined bit formed by a PDC bit and a rotary cut bit | |
| RU140154U1 (en) | MINING EXECUTIVE BODY | |
| RU2303119C1 (en) | Crown bit | |
| RU2473774C1 (en) | Diamond crown bit | |
| RU2373370C2 (en) | Diamond drill bit | |
| Allington | The machining of rock materials. | |
| RU125615U1 (en) | DRILL BIT | |
| RU2442894C1 (en) | Cutter for mining machinery | |
| RU190616U1 (en) | HYBRID DRILLING BIT | |
| RU2492308C1 (en) | Drill bit (versions) | |
| CN210033296U (en) | External thread ball tooth bore bit | |
| RU2263197C1 (en) | Bit | |
| RU2470135C1 (en) | Drilling bit |