UA20219U

UA20219U - Drill roller-cutter bit

Info

Publication number: UA20219U
Application number: UAU200607841U
Authority: UA
Inventors: Yevstakhii Ivano Kryzhanivskyi; Ihor Volodymyrovych Voievidko
Original assignee: Ivano Frankivsk Nat Tech Univ
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2007-01-15

Abstract

Roller-cutter drill bit consists of legs with pins and cone-like roller cutters installed on those, with arranged in steps crowns of teeth made of hard alloy. The roller cutters in the top part are arranged as concave spherical surface with centers at intersection of the axes of the roller-cutters and the bit equipped with teeth, and the transition parts of the roller cutters between the conical and the spherical surfaces are arranged with bosses at the side of the last ones. At that the height of those is not larger than the height of teeth outreach on spherical surface.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель належить до гірничої промисловості, а саме до бурових шарошкових доліт, призначених для 2 буріння нафтових і газових свердловин.The utility model belongs to the mining industry, namely to drill bits intended for 2 drilling oil and gas wells.

Відоме бурове шарошкове долото, яке включає корпус, закріплені до корпусу лапи із цапфами та конічні шарошки, які оснащені твердосплавними зубцями (А.с. СССР Мо 1633077, кл. Е21 В 10/16, 19911.A well-known drill bit, which includes a body, paws with trunnions fixed to the body, and conical bits equipped with carbide teeth (A.S. USSR Mo 1633077, class E21 B 10/16, 19911.

Така конструкція долота в процесі роботи забезпечує формування практично плаского вибою. Центрування долота в стовбурі свердловини здійснюється за допомогою калібруючих конусів, які мають, зазвичай, обмежену 70 висоту, В кінцевому результаті такого типу долото, при виникненні на ньому відхиляючого зусилля, починає відхилятися в сторону, що не забезпечує проведення строго вертикальної свердловини.Such a design of the chisel in the process of work ensures the formation of an almost flat recess. The centering of the bit in the borehole is carried out with the help of calibration cones, which usually have a limited height of 70. As a result, this type of bit, when a deflecting force occurs on it, begins to deviate to the side, which does not ensure the drilling of a strictly vertical well.

Найбільш близьким за технічною суттю є відоме бурове шарошкове долото 152 К-214 СЗГ, яке складається із корпуса з лапами та цапфами і встановлених на цапфах конусоподібних шарошок із ступінчасто розташованими вінцями твердосплавних зубків |(Палий П.А., Корнеев К.Е. Буровне долота. Справочник. М.: Недра, 1971, с. 256, 72 рис. МІ. 66).The closest in terms of technical essence is the well-known 152 K-214 SZG drill bit, which consists of a body with paws and trunnions and cone-shaped bits with staggered crowns of hard alloy teeth installed on the trunnions | (Paliy P.A., Korneev K.E. Burovne Chisel. Handbook. M.: Nedra, 1971, p. 256, 72 figs. MI. 66).

В процесі буріння радіальні переміщення долота будуть дещо обмежені, оскільки його шарошки формують вибій у вигляді виступів, що піднімаються від периферії до його центру і служать додатковим центруючим фактором. Однак, площа виступів вибою в даному випадку незначна, а окрім цього в процесі роботи в контакті із виступами вибою будуть знаходитись не більше двох зубків кожної шарошки, що недостатньо для його надійного центрування та попередження відхилення в поперечному напрямку.In the process of drilling, the bit's radial movements will be somewhat limited, as its spherules form a protrusion in the form of protrusions that rise from the periphery to its center and serve as an additional centering factor. However, the area of the recess protrusions in this case is insignificant, and in addition, in the process of work, no more than two teeth of each ball will be in contact with the recess protrusions, which is not enough for its reliable centering and prevention of deviation in the transverse direction.

В основу корисної моделі покладена задача створення долота із такою формою шарошок, які в процесі роботи формували 6 вибій із центральним центруючим виступом, причому.в контакті із ним має перебувати максимальна кількість зубців, що перешкоджатиме радіальному переміщенню долота і, як результат, сприятиме проведенню прямолінійного стовбура свердловини. 29 Покладена задача вирішується завдяки тому, що у відомому долоті, яке складається із лап з цапфами і шо встановлених на них конусоподібних шарошок із ступінчасто розташованими вінцями твердосплавних зубків, шарошки у вершинній частині виконані у вигляді увігнутих сферичних поверхонь, центри О яких розташовані на перетині осей шарошок і долота, а перехідні частини шарошок між конусною і сферичними поверхнями виконано із виступами зі сторони останніх, причому їх висота не перевищує висоти вильоту зубків на сферичній поверхні. оThe basis of a useful model is the task of creating a bit with such a shape of layers, which in the process of work formed 6 recesses with a central centering projection, and the maximum number of teeth should be in contact with it, which will prevent the radial movement of the bit and, as a result, facilitate the conduct of a straight line well bore. 29 The task is solved due to the fact that in the well-known chisel, which consists of paws with trunnions and cone-shaped balls installed on them with staggered crowns of carbide teeth, the balls in the top part are made in the form of concave spherical surfaces, the centers O of which are located at the intersection of the axes cones and chisels, and the transition parts of the cones between the conical and spherical surfaces are made with protrusions from the side of the latter, and their height does not exceed the height of the departure of the teeth on the spherical surface. at

Причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками і вказаним позитивним ефектом полягає в наступному. «--The cause-and-effect relationship between the essential features and the specified positive effect is as follows. "--

Перехідні частини шарошок між конусною і увігнутою сферичною поверхнями виконано з виступом зі сторони сферичної поверхні, що дозволяє, по-перше, надійно закріпити зубки в цьому місці. По-друге, таке рішення сч вирішує задачу встановлення зубка таким чином, щоб його вершина вписувалася в увігнуту сферичну поверхню, «3 яку, в свою чергу, описують вершини зубків, що знаходяться на відповідної форми поверхні корпуса шарошки.The transitional parts of the shells between the conical and concave spherical surfaces are made with a protrusion from the side of the spherical surface, which allows, firstly, to securely fasten the teeth in this place. Secondly, such a solution solves the problem of installing a tooth in such a way that its top fits into a concave spherical surface, "3 which, in turn, is described by the tops of the teeth located on the corresponding shape of the surface of the shell body.

Зо Окрім цього, для попередження контакту виступів шарошки із центральною частиною вибою з метою с запобігання їх зносу, висота вказаних виступів не повинна перевищувати висоти вильоту зубків на сферичній поверхні.In addition, in order to prevent contact of the protrusions of the ball with the central part of the punch in order to prevent their wear, the height of the specified protrusions should not exceed the height of the departure of the teeth on the spherical surface.

При одночасному обертанні навколо осі шарошки та осі долота оснащення на увігнутій сферичній поверхні « шарошки, центр О якої лежить на перетині осі шарошки з віссю долота, формує ділянку вибою також з поверхнею 50 у вигляді частини сфери. В даному випадку геометрична форма поверхні сфери буде повністю відповідати З с поверхні, яку описують вершини зубків сферичної поверхні корпуса шарошки. Це означає, що все оснащенняDuring simultaneous rotation around the axis of the ball and the axis of the bit, the equipment on the concave spherical surface of the ball, the center O of which lies at the intersection of the axis of the ball with the axis of the bit, forms a recess area also with surface 50 in the form of a part of the sphere. In this case, the geometric shape of the surface of the sphere will fully correspond to the З of the surface, which is described by the tops of the teeth of the spherical surface of the shell body. This means that all equipment

І» вказаної поверхні шарошки буде одночасно приймати участь у формуванні кулястої поверхні вибою і, в той же час, постійно буде знаходитись в контакті з нею.I" of the specified surface of the layer will simultaneously participate in the formation of the spherical surface of the punch and, at the same time, will be constantly in contact with it.

Значна кількість зубків на сферичних поверхнях шарошок, перебуваючи в безперервному контакті із сферичною поверхнею виступа центральної частини вибою, буде чинити значний опір радіальному переміщенню о долота у випадку виникнення відхиляючих сил під дією технічних або геологічних факторів. Таким чином » ав! запропонована конструкція долота характеризується більш високою опорноцентруючою здатністю, що, безперечно, дасть можливість формувати строго прямолінійний стовбур свердловини при бурінні в складних ді геологічних умовах. -к 70 На фіг.1 зображено вертикальний перетин секції шарошкового долота, а на фіг.2 перетин А-А на фіг.1.A significant number of teeth on the spherical surfaces of the bits, being in continuous contact with the spherical surface of the protrusion of the central part of the hole, will provide significant resistance to radial movement of the bit in the event of deflection forces under the influence of technical or geological factors. Thus » av! the proposed design of the bit is characterized by a higher support-centering ability, which will undoubtedly make it possible to form a strictly rectilinear wellbore when drilling in difficult and geological conditions. -k 70 Fig. 1 shows a vertical cross-section of a section of a square bit, and Fig. 2 shows a cross-section of A-A in Fig. 1.

Бурове шарошкове долото складається з окремих лап 1, кожна з яких має цапфу 2. На цапфі 2 змонтовано с шарошку З з конусоподібною поверхнею 4 та увігнутою сферичною поверхнею 5 радіуса К, яка армована зубками 6. Перехідна частина шарошки між конусоподібною 4 та сферичною поверхнею 5 виконана у вигляді виступів 7 зі сторони сферичної поверхні. В свою чергу, висота виступів не перевищує висоти вильоту зубків п2 на сферичній 29 поверхні 4 шарошки. с Бурове шарошкове долото працює наступним чином. Після його опускання на вибій свердловини, на долото створюється осьове навантаження і обертовий момент. Встановлена на цапфі 2 шарошка З обертається навколо своєї осі і, окрім того, одночасно перебуває в обертовому русі навколо осі долота. Зубки б на сферичній поверхні 5, перебуваючи в складному русі, своїми вершинами, які також знаходяться на умовній сферичній 60 поверхні радіуса К., будуть формувати виступ 8 з поверхнею у вигляді сфери радіуса Кі. При цьому в роботі будуть знаходитись одночасно всі зубки, які розташовані на увігнутій сферичній поверхні шарошки. В процесі поглиблення вибою, форма виступу буде залишатися незмінною, а стовп породи 9 незначного діаметру у центральній частині вибою в процесі буріння буде руйнуватися під впливом поперечних вібрацій долота та під дією промивальної рідини. бо Запропоноване бурове шарошкове долото з додатковою опорою на сферичну поверхню виступа в центрі вибою, яка значно перевищує за площею опорну поверхню калібруючих конусів трьох шарошок, буде жорсткосцентрованим в стовбурі свердловини.The drill bit consists of separate legs 1, each of which has a trunnion 2. On the trunnion 2 is mounted a bit З with a cone-shaped surface 4 and a concave spherical surface 5 of radius K, which is reinforced with teeth 6. The transition part of the bit between the cone-shaped 4 and the spherical surface 5 made in the form of protrusions 7 from the side of the spherical surface. In turn, the height of the protrusions does not exceed the height of the departure of the teeth p2 on the spherical surface 29 of the shell 4. c The drill bit works as follows. After it is lowered into the bore hole, an axial load and a torque are created on the bit. The ball Z installed on the trunnion 2 rotates around its axis and, in addition, simultaneously rotates around the axis of the bit. The teeth b on the spherical surface 5, being in complex motion, with their vertices, which are also on the conventional spherical surface 60 of radius K., will form a protrusion 8 with a surface in the form of a sphere of radius Ki. At the same time, all the teeth located on the concave spherical surface of the wheel will be in operation at the same time. In the process of deepening the hole, the shape of the protrusion will remain unchanged, and the column of rock 9 of insignificant diameter in the central part of the hole will be destroyed during the drilling process under the influence of transverse vibrations of the bit and under the action of the flushing fluid. because the proposed drill bit with an additional support on the spherical surface of the protrusion in the center of the hole, which is significantly larger in area than the support surface of the calibrating cones of the three bits, will be rigidly centered in the wellbore.

Це, в свою чергу, дозволить мінімізувати радіальні відхилення долота у разі виникнення відхиляючого фактору і попередити викривлення стовбура свердловини.This, in turn, will make it possible to minimize the radial deviations of the bit in the event of the occurrence of a deviating factor and prevent the curvature of the wellbore.

В кінцевому результаті, застосування таких доліт дозволить уникнути аварій і ускладнень в процесі буріння через значне відхилення фактичної траєкторії свердловини від проектної і, тим самим, підвищити техніко-економічні показники буріння похилоспрямованих свердловин в цілому.As a final result, the use of such reaches will avoid accidents and complications in the drilling process due to a significant deviation of the actual trajectory of the well from the design one and, thereby, increase the technical and economic indicators of drilling inclined wells in general.

Claims

The formula of the invention

Drill bit, consisting of paws with trunnions and cone-shaped bits installed on them with staggered crowns of carbide teeth, which is distinguished by the fact that the bits in the top part are made in the form of concave spherical surfaces equipped with teeth with a center at the intersection of the axes /5 bits and bit , and the transition parts of the layers between the conical and spherical surfaces are made with protrusions from the side of the latter, and their height does not exceed the height of the departure of the teeth on the spherical surface.

what about

"- c "c) c - i"

name) ("c) name) - 70 iChe)

60 b5