RU2215111C1 - Three rolling-cutter drilling bit - Google Patents
Three rolling-cutter drilling bit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2215111C1 RU2215111C1 RU2003100977/03A RU2003100977A RU2215111C1 RU 2215111 C1 RU2215111 C1 RU 2215111C1 RU 2003100977/03 A RU2003100977/03 A RU 2003100977/03A RU 2003100977 A RU2003100977 A RU 2003100977A RU 2215111 C1 RU2215111 C1 RU 2215111C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- teeth
- row
- tooth
- hard
- peripheral
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к породоразрушающему буровому инструменту, а именно к вооружению буровых трехшарошечных долот для бурения скважин. The invention relates to rock-cutting drilling tools, namely, the armament of three-cone drill bits for drilling wells.
Известно шарошечное буровое долото, оснащенное твердосплавными зубками, образующими периферийный и центральные венцы, и снабженное дополнительным рядом калибрующих зубков, установленных в свету зубков периферийного венца (авт. свид. 1810463 СССР, МКИ Е 21 В 10/16. Шарошка бурового долота / А.В. Торгашов, А.В. Сусликов, А.А. Логинов, Б.Л. Стеклянов //Изобретения. - 1993. - Бюл. 15 ). Known cone drill bit equipped with carbide teeth forming the peripheral and central crowns, and equipped with an additional row of calibrating teeth mounted in the light of the teeth of the peripheral crown (ed. Certificate. 1810463 USSR, MKI E 21 B 10/16. Cutter drill bit / A. V. Torgashov, A.V. Suslikov, A.A. Loginov, B.L. Steklyanov // Inventions. - 1993. - Bull. 15).
Недостатками шарошки являются необходимость увеличения шага размещения зубков однорядного периферийного венца, а в случае двухрядного венца - необходимость установки зубков дополнительного калибрующего ряда напротив зубков внутреннего ряда периферийного венца, зубки в котором размещены в шахматном порядке. У современных долот со вставным вооружением шаг зубков в однорядном периферийном венце выполняется минимально возможным из условия крепления зубков в теле шарошки, но он получается больше шага из условия максимальной эффективности разрушения забоя. Поэтому увеличение шага зубков однорядного периферийного венца существенно снижает эффект от установки зубков дополнительного калибрующего ряда. Установка зубков дополнительного калибрующего ряда на шарошках с шахматным расположением зубков в двухрядных венцах способствует улучшению калибрующей способности шарошек, но не выполняет функций предупреждения рейкообразования у стенки скважины, т.к. калибрующие зубки работают след в след с зубками однорядного периферийного венца. При этом на стенках скважины образуются спиральные выступы, уменьшающие диаметр скважины в свету и препятствующие фрезерованию стенки скважины вооружением шарошек при искусственном искривлении ствола. The drawbacks of the cone are the need to increase the pitch of the placement of the teeth of a single-row peripheral crown, and in the case of a double-row crown, the need to install the teeth of an additional calibrating row opposite the teeth of the inner row of the peripheral crown, the teeth of which are staggered. In modern bits with plug-in armaments, the pitch of the teeth in a single-row peripheral rim is as small as possible from the condition of fastening the teeth in the cone body, but it turns out to be more than the step from the condition of maximum efficiency of destruction of the face. Therefore, an increase in the pitch of the teeth of a single-row peripheral crown significantly reduces the effect of installing the teeth of an additional calibrating row. The installation of cloves of an additional calibrating row on cones with a staggered arrangement of cloves in double-row crowns improves the calibrating ability of cones, but does not perform the functions of preventing rake formation at the well wall, since calibrating teeth work trace next to the teeth of a single-row peripheral crown. At the same time, spiral ledges are formed on the walls of the well, which reduce the diameter of the well in the light and prevent milling of the well wall by the cone armament when the bore is artificially curved.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является буровое трехшарошечное долото, содержащее шарошки и твердосплавные зубки, установленные на периферийных и центральных венцах шарошек, одна из которых оснащена однорядным периферийным венцом, вторая и третья - двухрядными периферийными венцами, причем вторая шарошка выполнена с большим числом зубков во внутреннем ряду, чем во внешнем. Такое размещение вооружения двухрядных венцов предупреждает образование рейки на предпериферийной части забоя и существенно снижает энергоемкость разрушения горной породы как на предпериферийной части забоя, разрушаемой внутренними рядами двух шарошек, так и на периферийной части забоя, разрушаемой периферийным вооружением всех трех шарошек (авт. свид. 1627643 СССР, МКИ Е 21 В 10/16. Буровое трехшарошечное долото / А.Н. Попов, Б.Н. Трушкин, А.В. Торгашов и др. // Изобретения. - 1991. - Бюл. 6 (прототип)). The closest technical solution to the claimed invention is a three-cone drill bit containing cutters and carbide teeth mounted on the peripheral and central crowns, one of which is equipped with a single-row peripheral crown, the second and third are double-row peripheral crowns, and the second cone is made with a large number of teeth in the inner row than in the outer. This arrangement of double-row crown armaments prevents the formation of a lath on the pre-peripheral part of the face and significantly reduces the energy consumption of rock destruction both on the pre-peripheral part of the face destroyed by the inner rows of two cones and on the peripheral part of the face destroyed by the peripheral armament of all three cones (author certificate. 1627643 USSR, MKI E 21 10/16 Drill three-cone bit / A.N. Popov, B. N. Trushkin, A. V. Torgashov and others // Inventions. - 1991. - Bull. 6 (prototype)).
Недостатком прототипа является то, что его периферийное вооружение не обеспечивает предупреждения образования спиральных выступов на стенках скважины и забойной рейки непосредственно у стенки, взаимодействие с выступами которой способствует перегрузке и поломке соответствующего периферийного вооружения шарошек, а также ухудшает калибрующую способность долота. The disadvantage of the prototype is that its peripheral armament does not provide for the prevention of the formation of spiral protrusions on the walls of the well and the bottom hole directly at the wall, the interaction with the protrusions of which contributes to the overload and breakdown of the corresponding peripheral armament of the cutters, and also worsens the gauge ability of the bit.
Изобретение решает техническую задачу повышения долговечности долота и скорости бурения за счет повышения равномерности разрушения забоя, предупреждения рейкообразования у стенки и образования на стенках скважины спиральных выступов, в результате чего обеспечивается как повышение эффективности разрушения горной породы и снижение нагрузок на периферийное вооружение шарошек и соответственно поломок периферийных зубков, так и повышение калибрующей способности долота. The invention solves the technical problem of increasing the durability of the bit and the drilling speed by increasing the uniformity of the destruction of the bottom, preventing rake formation at the wall and the formation of spiral protrusions on the walls of the well, as a result of which it is possible to increase the efficiency of rock destruction and reduce the loads on the peripheral armament of the roller cutters and, accordingly, peripheral failures teeth, and increasing the calibrating ability of the bit.
Указанная задача решается тем, что в известном буровом трехшарошечном долоте, содержащем шарошки и твердосплавные зубки, установленные на периферийных и центральных венцах шарошек, первая из которых оснащена однорядным периферийным венцом, а вторая и третья - двухрядным периферийным венцом, при этом периферийный венец второй шарошки имеет большее число зубков во внутреннем ряду, чем во внешнем, согласно изобретению вторая и третья шарошки оснащены калибрующим рядом зубков, а периферийный венец третьей шарошки имеет меньшее число твердосплавных зубков во внутреннем ряду, чем во внешнем, причем на второй шарошке в свету условно первого и второго твердосплавных зубков внутреннего ряда периферийного венца установлен один твердосплавный зубок внешнего ряда периферийного венца, в свету второго и третьего твердосплавных зубков - один зубок калибрующего ряда, в свету третьего и четвертого твердосплавных зубков - сначала твердосплавный зубок внешнего ряда периферийного венца, а затем зубок калибрующего ряда, в свету четвертого и пятого твердосплавных зубков - один твердосплавный зубок внешнего ряда периферийного венца, в свету пятого и шестого твердосплавных зубков - один зубок калибрующего ряда, в свету шестого и седьмого твердосплавных зубков - один твердосплавный зубок внешнего ряда периферийного венца, в свету седьмого и восьмого твердосплавных зубков - сначала зубок калибрующего ряда, а затем твердосплавный зубок внешнего ряда периферийного венца, и далее последовательность установки зубков повторяется; при этом на третьей шарошке в свету условно первого и второго твердосплавных зубков внутреннего ряда периферийного венца установлены два твердосплавных зубка внешнего ряда периферийного венца, в свету второго и третьего твердосплавных зубков - сначала зубок калибрующего ряда, а затем твердосплавный зубок внешнего ряда периферийного венца, в свету третьего и четвертого твердосплавных зубков - сначала твердосплавный зубок внешнего ряда периферийного венца, а затем зубок калибрующего ряда, и далее последовательность установки зубков повторяется. This problem is solved by the fact that in the well-known three-cone drill bit containing cones and carbide teeth mounted on the peripheral and central cones of the cones, the first of which is equipped with a single-row peripheral crown, and the second and third - a double-row peripheral crown, while the peripheral crown of the second cone has a larger number of cloves in the inner row than in the outer one, according to the invention, the second and third cones are equipped with a calibrating row of cloves, and the peripheral crown of the third cone has a smaller number of hard alloy teeth in the inner row than in the outer one, moreover, on the second cone in the light of the conventionally first and second carbide teeth of the inner row of the peripheral crown there is one hard-alloy tooth of the outer row of the peripheral crown, in the light of the second and third carbide teeth - one tooth of the gauge row, in the light the third and fourth carbide teeth - first, the carbide tooth of the outer row of the peripheral crown, and then the tooth of the calibrating row, in the light of the fourth and fifth carbide teeth - one carbide a clear tooth of the outer row of the peripheral crown, in the light of the fifth and sixth carbide teeth, one clove of the calibrating row, in the light of the sixth and seventh carbide teeth, one hard-alloy tooth of the outer row of the peripheral crown, in the light of the seventh and eighth carbide teeth, the tooth of the gauge series first, and then carbide tooth of the outer row of the peripheral crown, and then the sequence of installation of the teeth is repeated; at the same time, on the third cone in the light of the conventionally first and second carbide teeth of the inner row of the peripheral crown, two carbide teeth of the outer row of the peripheral crown are installed, in the light of the second and third carbide teeth, first the tooth of the gauge series, and then the carbide tooth of the outer row of the peripheral crown, in the light the third and fourth hard-alloy teeth - first, the hard-alloy tooth of the outer row of the peripheral crown, and then the tooth of the calibrating row, and then the sequence of installation of teeth on toryaetsya.
Клиновые зубки калибрующего ряда на второй и третьей шарошках выполнены клиновыми и установлены под острым углом к образующей обратного конуса шарошки для воздействия на примыкающие к стенке скважины выступы забойной рейки, при этом боковая рабочая поверхность клина является продолжением поверхности обратного конуса шарошки. The wedge teeth of the calibrating row on the second and third cones are made wedge and installed at an acute angle to the generatrix of the inverse cone of the cone to affect the protrusions of the bottom hole adjacent to the wall of the well, while the lateral working surface of the wedge is a continuation of the surface of the cone of cone.
Такое выполнение вооружения трехшарошечного долота позволяет решить задачу как предупреждения рейкообразования под периферийными венцами шарошек и непосредственно у стенки скважины, так и существенно улучшить калибрующую способность долота, что особенно актуально при бурении наклонных и горизонтальных скважин. This embodiment of the arbor of the three-cone bit allows solving the problem of both preventing rake formation under the peripheral cones of the cones and directly near the wall of the well, and significantly improving the gauge ability of the bit, which is especially important when drilling deviated and horizontal wells.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое буровое трехшарошечное долото отличается тем, что на второй и третьей шарошках в свету зубков внутренних рядов двухрядных периферийных венцов установлены зубки калибрующего ряда, положение которых согласовано с установкой зубков внешних рядов названных периферийных венцов, а боковая рабочая поверхность клиновых зубков калибрующего ряда является продолжением поверхности обратного конуса шарошки. Comparative analysis with the prototype shows that the inventive three-cone drill bit is distinguished by the fact that on the second and third cones in the light of the teeth of the inner rows of double-row peripheral rims, the teeth of the calibrating row are installed, the position of which is coordinated with the installation of the teeth of the outer rows of the mentioned peripheral rims, and the lateral working surface of the wedges teeth of the calibrating row is a continuation of the surface of the cone cone inverse.
Предлагаемое буровое трехшарошечное долото содержит шарошки 1, фрагменты которых показаны на фиг. 1, оснащенные центральными венцами твердосплавных зубков 2 и 3, периферийным однорядным венцом твердосплавных зубков 4 на первой шарошке и двухрядными периферийными венцами твердосплавных зубков 5 и 6 на второй и третьей шарошках, причем зубки 5 образуют внутренний ряд, а зубки 6 внешний ряд. Обратные конуса шарошек 1 оснащены цилиндрическими твердосплавными вставками 7, а в свету твердосплавных зубков двухрядных периферийных венцов под углом γ к образующей обратного конуса установлены клиновые зубки 8 калибрующего ряда. The proposed three-cone drill bit contains
На фиг. 1а, б,в показаны продольные разрезы периферийной части шарошек бурового трехшарошечного долота и схема поражения забоя вооружением этих частей шарошек; на фиг. 2 показан вид А, на фиг. 3 - вид Б и на фиг. 4 - вид В, соответствующие фиг. 1 ( схемы размещения зубков на периферийных венцах и калибрующих рядах шарошек); на фиг. 5 - схема поражения забоя зубками 4 однорядного периферийного венца первой шарошки и зубками 8 калибрующих рядов второй и третьей шарошек при первом проходе шарошек, а на фиг. 6 - при втором проходе шарошек. In FIG. 1a, b, c shows longitudinal sections of the peripheral part of the cone of a three-cone drill bit and a diagram of the defeat of the face by armament of these cone parts; in FIG. 2 shows a view A, in FIG. 3 is a view B and in FIG. 4 is a view B corresponding to FIG. 1 (arrangement of cloves on peripheral crowns and calibrating rows of cones); in FIG. 5 is a diagram of the defeat of the face by the
Зубки 4 периферийного венца (фиг. 2, вид А) первой шарошки 1 установлены с шагом t, соответствующим конкретному типоразмеру долота. Шаги зубков 5 и 6 двухрядных периферийных венцов (фиг. 3, вид Б фиг. 4, вид В) выбираются из условия соответствия сумм зубков этих венцов также конкретному типоразмеру долота. Зубки 8 калибрующих рядов на второй и третьей шарошках (фиг. 1) установлены под углом γ к образующей обратного конуса шарошки, равным половине угла при вершине клина рабочей части зубка так, чтобы боковая поверхность клина зубка была продолжением поверхности обратного конуса шарошки. The
Зубки 5, 6 и 8 на периферии второй шарошки (фиг.3, вид Б) установлены в следующей последовательности. Один из твердосплавных зубков 5 условно принят первым. В свету первого и второго твердосплавных зубков 5 внутреннего ряда периферийного венца установлен твердосплавный зубок 6 внешнего ряда, в свету второго и третьего твердосплавных зубков - зубок 8 калибрующего ряда, в свету третьего и четвертого твердосплавных зубков внутреннего ряда - сначала твердосплавный зубок внешнего ряда периферийного венца, а затем зубок калибрующего ряда, в свету четвертого и пятого твердосплавных зубков внутреннего ряда - зубок внешнего ряда периферийного венца, в свету пятого и шестого твердосплавных зубков внутреннего ряда - зубок калибрующего ряда, в свету шестого и седьмого твердосплавных зубков внутреннего ряда - твердосплавный зубок внешнего ряда периферийного венца, в свету седьмого и восьмого твердосплавных зубков внутреннего ряда - сначала зубок калибрующего ряда, а затем твердосплавный зубок внешнего ряда и т.д. The
Зубки 5, 6 и 8 на периферии третьей шарошки (фиг. 4, вид В) установлены в другой последовательности. В свету условно первого и второго твердосплавных зубков 5 внутреннего ряда периферийного венца установлены два твердосплавных зубка 6 внешнего ряда этого венца, в свету второго и третьего твердосплавных зубков внутреннего ряда - сначала зубок 8 калибрующего ряда, а затем твердосплавный зубок внешнего ряда периферийного венца, в свету третьего и четвертого твердосплавных зубков внутреннего ряда - сначала твердосплавный зубок внешнего ряда, а затем зубок калибрующего ряда и т.д. The
Долото работает следующим образом. В процессе бурения шарошки 1 катятся по забою. Твердосплавные зубки 4 однорядного венца первой шарошки поражают периферийную часть забоя с шагом t' (фиг. 5). В наихудшем случае твердосплавные зубки 6 внешних рядов периферийных венцов второй и третьей шарошек поражают периферийную часть забоя след в след с зубками 4. В результате на периферии забоя формируется рейка с выступами 9 (фиг.1). При отсутствии зубков 8 калибрующих рядов эти выступы разрушались бы неэффективно истиранием и раздавливанием корпусом 1 шарошек. Размещение зубков 8 калибрующих рядов на второй и третей шарошках по предлагаемой схеме обеспечивает непосредственное воздействие их зубков на выступы рейки у стенки скважины, как показано на фиг. 5 и 6. Размещение зубков 8 калибрующего ряда то симметрично относительно зубков 6 внешнего ряда периферийного венца, то асимметрично справа и слева от зубков 6 этого ряда обеспечивает за несколько проходов шарошек разрушение выступов рейки и калибровку стенки скважины на всей дуге, соответствующей шагу t' поражения основным вооружением шарошек. Возможные пропуски, например между первым и вторым поражениями забоя твердосплавными зубками 4 при первом проходе периферийных венцов шарошек (фиг. 5), разрушаются зубками 8 калибрующих рядов при втором проходе венцов (фиг. 6). The bit works as follows. In the process of drilling
Настоящее изобретение может быть использовано в буровых шарошечных долотах со вставным вооружением. Схемы размещения вооружения, разрушающего периферийную часть забоя скважины и калибровку стенок скважины, у современных шарошечных долот не обеспечивают высокую эффективность этих процессов особенно при искусственном искривлении скважин. Применение предлагаемой схемы размещения элементов вооружения даст существенный технико-экономический эффект за счет повышения механической скорости бурения и повышения качества формирования ствола скважины. The present invention can be used in conical drill bits with inserted weapons. The layout of weapons destroying the peripheral part of the bottom of the well and the calibration of the walls of the well in modern cone bits do not provide high efficiency of these processes, especially with artificial curvature of the wells. The application of the proposed layout of weapons elements will give a significant technical and economic effect by increasing the mechanical drilling speed and improving the quality of the formation of the wellbore.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003100977/03A RU2215111C1 (en) | 2003-01-13 | 2003-01-13 | Three rolling-cutter drilling bit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003100977/03A RU2215111C1 (en) | 2003-01-13 | 2003-01-13 | Three rolling-cutter drilling bit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2215111C1 true RU2215111C1 (en) | 2003-10-27 |
Family
ID=31989533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003100977/03A RU2215111C1 (en) | 2003-01-13 | 2003-01-13 | Three rolling-cutter drilling bit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2215111C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2481459C1 (en) * | 2012-01-13 | 2013-05-10 | Николай Митрофанович Панин | Rock-destroying tool (versions) |
RU2598388C2 (en) * | 2010-06-29 | 2016-09-27 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Drilling bits with anti-trecking properties |
-
2003
- 2003-01-13 RU RU2003100977/03A patent/RU2215111C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2598388C2 (en) * | 2010-06-29 | 2016-09-27 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Drilling bits with anti-trecking properties |
RU2481459C1 (en) * | 2012-01-13 | 2013-05-10 | Николай Митрофанович Панин | Rock-destroying tool (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4187922A (en) | Varied pitch rotary rock bit | |
US7686104B2 (en) | Rolling cone drill bit having cutter elements positioned in a plurality of differing radial positions | |
EP2010746B1 (en) | High density row on roller cone bit | |
RU2360096C1 (en) | Cone bit for boring horizontal boreholes | |
US20050087370A1 (en) | Increased projection for compacts of a rolling cone drill bit | |
US6530441B1 (en) | Cutting element geometry for roller cone drill bit | |
US6374930B1 (en) | Cutting structure for roller cone drill bits | |
EA008562B1 (en) | Anti-tracking earth boring bit with selected varied pitch for overbreak optimization and vibration reduction | |
US7025155B1 (en) | Rock bit with channel structure for retaining cutter segments | |
EP1023520B1 (en) | Partially enhanced drill bit | |
US4202419A (en) | Roller cutter with major and minor insert rows | |
RU2215111C1 (en) | Three rolling-cutter drilling bit | |
US6443246B1 (en) | Long barrel inserts for earth-boring bit | |
US6601660B1 (en) | Cutting structure for roller cone drill bits | |
US7628230B2 (en) | Wide groove roller cone bit | |
US7549490B2 (en) | Arrangement of roller cone inserts | |
US20090133934A1 (en) | Method and device for releasing a block on a bore crown during a boring process | |
RU2390617C1 (en) | Drilling triple cone rock bit | |
CA2349640C (en) | Cutting structure for roller cone drill bits | |
CN106121543A (en) | A kind of PDC single-cone rotary drill bit based on modularity cloth tooth | |
RU2361998C1 (en) | Bore bit with three roller cutters | |
GB2371321A (en) | Equalising gage cutting element scraping distance | |
US4285410A (en) | Broach for incorporation in a drill string | |
US7798255B2 (en) | Drill bits having optimized cutting element counts for reduced tracking and/or increased drilling performance | |
RU2303118C1 (en) | Drill bit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050114 |