RU2443847C1

RU2443847C1 - Drilling bit

Info

Publication number: RU2443847C1
Application number: RU2010141389/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Сорокин (RU); Владимир Федорович Сорокин; Анатолий Михаилович Чувилин (RU); Анатолий Михаилович Чувилин; Виктор Михайлович Кононов (RU); Виктор Михайлович Кононов; Николай Митрофанович Панин (RU); Николай Митрофанович Панин; Василий Андреевич Гавриленко (RU); Василий Андреевич Гавриленко
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2010-10-11
Filing date: 2010-10-11
Publication date: 2012-02-27

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: bit includes bit blank with slots on the edge, in which rock-destructing inserts are fixed. The latter contain hard-alloy cutters fixed on the front edge of support plate by means of overwrapping plate and mounting elements. The peculiar feature of the bit is that overwrapping plate of the insert is provided with projections located on the side of working edge of the bit with possibility of interaction with working edges of hard-alloy cutters. At that, the number of projections on the edge of each overwrapping plate corresponds to the number of cutters on the insert; at that, projections of overwrapping plate are offset relative to working edge of hard-alloy cutters to the side opposite to the working face. Tail end of hard-alloy cutters has equal cross section throughout the length. Version of design of mounting plates as an integral part of overwrapping plate in the form of corrugated belt with slots and platform for hard-alloy cutters is provided; at that, platform is located between overwrapping plate and corrugated belt.

EFFECT: use of the proposed bit allows considerably reducing the hard alloy consumption, simplifying the manufacturing technique of cutters at simultaneous improvement of their quality and thus increasing its operation efficiency and reducing the cost of drilling operations.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам, предназначенным для разрушения, преимущественно абразивных и перемежающихся по твердости пород.The invention relates to a rock cutting tool, namely to drill bits intended for destruction, mainly abrasive and alternating in hardness of rocks.

Известна буровая коронка, включающая корпус с породоразрушающими вставками, состоящими из опорной пластины, основных керно- и скважинообразующих резцов со ступенчатым расположением и со смещением основных керно- и скважинообразующих резцов в радиальной плоскости (см. авт. св. СССР №530941, кл. Е21В 10/02, 1976 г.).Known drill bit, comprising a housing with rock cutting inserts, consisting of a base plate, the main core and borehole cutters with a stepped arrangement and with the offset of the core core and borehole cutters in the radial plane (see ed. St. USSR No. 530941, class E21B 10/02, 1976).

К недостаткам данной коронки следует отнести сложность монтажа вставок в гнездах корпуса, что неминуемо снижает качество изделий и их технико-экономические показатели.The disadvantages of this crown include the complexity of mounting the inserts in the housings, which inevitably reduces the quality of the products and their technical and economic indicators.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является буровая коронка, содержащая короночное кольцо с пазами на торце, в которых закреплены породоразрушающие вставки, содержащие твердосплавные резцы, закрепленные на передней грани опорной пластины посредством оберточной и установочной пластин (см. Корнилов Н.И. и др. Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин. М., Недра, 1979 г, с.171-175).Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a drill bit containing a core ring with grooves at the end, in which rock-cutting inserts are fixed, containing carbide cutters fixed to the front face of the support plate by means of wrapping and installation plates (see N.I. Kornilov . and other rock-cutting tool for exploration wells. M., Nedra, 1979, S. 171-175).

Недостатком этой коронки является неоправданно высокая металлоемкость твердосплавных резцов из-за наличия у них специальных технологических приливов на нерабочем торце, используемых исключительно только при креплении резцов в процессе пайки. Учитывая высокую стоимость твердого сплава, наличие указанных приливов ведет к значительному удорожанию буровых коронок. Кроме того, получение твердосплавных резцов такой формы требует использования специальных сложных форм пресс-форм, что также увеличивает трудоемкость их изготовления. Все это ведет к удорожанию стоимости коронок. Другим недостатком известной коронки является сравнительно низкая производительность из-за поломок твердосплавных резцов, связанных с внутренними напряжениями, возникающими при изготовлений резцов сложной формы.The disadvantage of this crown is the unreasonably high metal consumption of carbide cutters due to the presence of special technological tides on the inactive end, used exclusively only for fixing the cutters during the soldering process. Given the high cost of carbide, the presence of these tides leads to a significant increase in the cost of drill bits. In addition, the production of carbide cutters of this shape requires the use of special complex molds, which also increases the complexity of their manufacture. All this leads to an increase in the cost of crowns. Another disadvantage of the known crown is the relatively low productivity due to breakdown of carbide cutters associated with internal stresses arising from the manufacture of cutters of complex shape.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является снижение стоимости буровых коронок и повышение их технико-экономических показателей.In connection with the stated technical result of the invention is to reduce the cost of drill bits and increase their technical and economic indicators.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровой коронке, содержащей короночное кольцо с пазами на торце, в которых закреплены породоразрушающие вставки, содержащие твердосплавные резцы, закрепленные на передней грани опорной пластины посредством оберточной и установочной пластин, согласно изобретению оберточная пластина выполнена с выступами, расположенными со стороны рабочего торца коронки с возможностью взаимодействия с рабочими торцами твердосплавных резцов, при этом количество выступов на торце каждой оберточной пластины соответствует числу резцов во вставке.The specified technical result is achieved in that in a drill bit containing a core ring with grooves at the end, in which rock cutting inserts are mounted, containing carbide cutters fixed to the front face of the support plate by means of a wrapping and mounting plate, according to the invention, the wrapping plate is made with protrusions located from the working end face of the crown with the possibility of interaction with the working ends of carbide cutters, while the number of protrusions on the end of each wrapping plate corresponds to the number of cutters in the insert.

Решению поставленной задачи способствует также и то, что:The solution of the problem also contributes to the fact that:

- установочная пластина выполнена за одно целое с оберточной пластиной и имеет вид гофрированной ленты с пазами и площадкой под твердосплавные резцы, при этом площадка расположена между оберточной пластиной и гофрированной лентой;- the installation plate is made in one piece with the wrapping plate and has the form of a corrugated tape with grooves and a platform for carbide cutters, while the platform is located between the wrapping plate and the corrugated tape;

- хвостовики твердосплавных резцов по всей длине выполнены с одинаковым поперечным сечением;- shanks of carbide cutters along the entire length are made with the same cross-section;

- выступы оберточной пластины в рабочем положении смещены относительно режущей кромки твердосплавных резцов в сторону, противоположную забою.- the protrusions of the wrapping plate in the working position are offset relative to the cutting edge of carbide cutters in the direction opposite to the face.

Изобретение поясняется чертежом, на котором фиг.1 изображает общий вид коронки в разрезе, фиг.2 - оберточную пластину предложенной формы в увеличенном масштабе; на фиг.3 - фрагмент буровой коронки, вид со стороны рабочего торца; на фиг.4 - вставка в увеличенном масштабеThe invention is illustrated in the drawing, in which figure 1 depicts a General view of the crown in section, figure 2 is a wrapping plate of the proposed shape on an enlarged scale; figure 3 is a fragment of a drill bit, a view from the side of the working end; figure 4 - insert on an enlarged scale

Буровая коронка включает короночное кольцо 1 с продольными промывочными пазами 2 и радиальными пазами 3 на торце, в которых закреплены породоразрушающие вставки 4. Последние содержат твердосплавные резцы 5, закрепленные на передней грани опорной пластины 6 посредством оберточной 7 и установочной пластин 8. Установочные пластины выполнены в виде гребенки и служат для ориентировки резцов 5. Оберточная пластина 7 выполнена с выступами 9, расположенными со стороны рабочего торца коронки с возможностью взаимодействия с рабочими торцами 10 твердосплавных резцов 5. При этом количество выступов 9 на торце каждой оберточной пластины 7 соответствует числу резцов 5, используемых в той же вставке 4. Хвостовики 16 всех твердосплавных резцов 5 выполнены по всей длине с одинаковым поперечным сечением, что значительно сокращает расход дорогостоящего твердого сплава и улучшает технологию изготовления резцов 5, что достигается благодаря применению более простых пресс-форм. Это повышает также и качество получаемых изделий и значительно снижает стоимость буровых коронок. Для предохранения выступов 9 оберточной пластины 7 от отрыва они смещены относительно режущей кромки 11 твердосплавных резцов 5 в сторону, противоположную забою.The drill bit includes a crown ring 1 with longitudinal flushing grooves 2 and radial grooves 3 at the end, in which rock cutting inserts 4 are fastened. The latter contain carbide cutters 5 mounted on the front face of the support plate 6 by means of a wrapping 7 and installation plates 8. Installation plates are made in in the form of a comb and serve to orient the incisors 5. The wrapping plate 7 is made with protrusions 9 located on the side of the working end of the crown with the possibility of interaction with the working ends 10 smooth cutters 5. The number of protrusions 9 at the end of each wrapping plate 7 corresponds to the number of cutters 5 used in the same insert 4. The shanks 16 of all carbide cutters 5 are made along the entire length with the same cross section, which significantly reduces the cost of expensive hard alloy and improves the manufacturing technology of cutters 5, which is achieved through the use of simpler molds. This also improves the quality of the products obtained and significantly reduces the cost of drill bits. To protect the protrusions 9 of the wrapping plate 7 from tearing, they are offset relative to the cutting edge 11 of carbide cutters 5 in the direction opposite to the bottom.

Предусмотрен вариант выполнения буровой коронки, в которой установочные пластины 6 (см. фиг.2) выполнены за одно целое с оберточной пластиной в виде гофрированной ленты 12 с продольными пазами 13 и площадкой 14 под твердосплавные резцы 5. При этом площадка 14 расположена между оберточной пластиной 7 и гофрированной лентой 12, которая сама расположена на противоположном торце оберточной пластины 6 относительно выступов 9. При этом высота гофр должна быть равна (0.9-1.1) толщины твердосплавных резцов 5, что гарантирует надежную фиксацию резцов 5 благодаря контакту их по всей боковой поверхности. Ширина площадки 14 должна быть не менее толщины резцов 5 для обеспечения надежной фиксации их в вертикальной плоскости. Такое выполнение вставки 4 позволяет исключить установочную пластину 8 как отдельный элемент, что упрощает технологию ее монтажа. Выполнение оберточной пластины 6 с участком в виде гофрированной ленты 12 обеспечивает четкую фиксацию резцов 5 от их смещения в радиальном направлении. Этому способствует и наличие площадки 14, на которую опирается резец 5.An embodiment of a drill bit is provided in which the insertion plates 6 (see FIG. 2) are integral with the wrapping plate in the form of a corrugated tape 12 with longitudinal grooves 13 and a platform 14 for carbide cutters 5. The platform 14 is located between the wrapping plate 7 and corrugated tape 12, which itself is located on the opposite end of the wrapping plate 6 relative to the protrusions 9. Moreover, the height of the corrugations should be equal to (0.9-1.1) the thickness of the carbide cutters 5, which guarantees reliable fixation of the cutters 5 of benefit Contact them along the entire lateral surface. The width of the platform 14 should be not less than the thickness of the cutters 5 to ensure reliable fixation in the vertical plane. This embodiment of the insert 4 allows you to exclude the mounting plate 8 as a separate element, which simplifies the technology of its installation. The implementation of the wrapping plate 6 with the plot in the form of corrugated tape 12 provides a clear fixation of the cutters 5 from their displacement in the radial direction. This is facilitated by the presence of the platform 14, on which the cutter 5 rests.

Изготовление буровой коронки осуществляется следующим образом. Опорная 6, установочная 8 и оберточная 7 пластины изготавливаются с использованием специальной заготовки пресс-автоматом. По первому варианту во внутрь оберточной пластины 7 устанавливаются опорная 6 и установочная 8 пластины. Затем в пазах установочной пластины 8 размещают твердосплавные резцы 5 и осуществляют окончательный зажим резцов 5 лепестками 15 оберточной пластины 6 в горизонтальной плоскости и выступами 9 в вертикальной плоскости. Готовые вставки 4 устанавливают в радиальных пазах 3 короночного кольца 1 и крепят их с короночным кольцом 1 методом пайки окунанием в специальные ванны. При этом благодаря использованию оберточных пластин 6 с выступами 9 резцы 5 надежно удерживаются во вставках 4 от осевого перемещения и выпадения в ванну с припоем. По второму варианту, когда оберточные пластины 7 выполнены за одно целое с установочными 8 в виде гофрированной ленты 12, резцы 5 устанавливают в продольных пазах 13 гофрированной ленты 12 с упором на площадки 14 и совместно с опорной пластиной 6 фиксируют с одного торца гофрированной лентой 12, а с другого торца - выступами 9. После этого резцы 5 вместе с опорной пластиной 6 зажимают лепестками 15 оберточной пластины 6 и окончательно крепят, как и в первом случае, пайкой окунанием в ванну с припоем.The manufacture of a drill bit is as follows. The supporting 6, installation 8 and wrapping 7 plates are made using a special blank press machine. According to the first embodiment, a support 6 and an installation 8 of the plate are installed inside the wrapping plate 7. Then, carbide cutters 5 are placed in the grooves of the mounting plate 8 and the clamps of the cutters 5 are finally clamped by the petals 15 of the wrapping plate 6 in the horizontal plane and the protrusions 9 in the vertical plane. Ready-made inserts 4 are installed in the radial grooves 3 of the crown ring 1 and fastened to the crown ring 1 by brazing by dipping into special baths. Moreover, due to the use of wrapping plates 6 with projections 9, the cutters 5 are reliably held in the inserts 4 from axial movement and falling into the solder bath. According to the second option, when the wrapping plates 7 are made in one piece with the installation plates 8 in the form of a corrugated tape 12, the cutters 5 are installed in the longitudinal grooves 13 of the corrugated tape 12 with an emphasis on the pads 14 and together with the supporting plate 6 are fixed from one end of the corrugated tape 12, and from the other end - by the protrusions 9. After that, the cutters 5 together with the support plate 6 are clamped with the petals 15 of the wrapping plate 6 and finally fixed, as in the first case, by soldering by dipping into a bath with solder.

Принцип работы коронки заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента резцы 5 внедряются в породу и разрушают ее. Разрушенная порода выносится с забоя промывочной жидкостью, прокачиваемой насосами через бурильную колонну и короночное кольцо 1, выносится на поверхность через промывочные пазы 2 и далее через затрубное пространство к устью скважины.The principle of operation of the crown is as follows. Under the action of axial load and torque, the cutters 5 are introduced into the rock and destroy it. The destroyed rock is carried out from the bottom by the flushing fluid pumped through the drill string and the core ring 1, is brought to the surface through the flushing grooves 2 and then through the annulus to the wellhead.

Применение предложенной коронки позволяет значительно снизить расход твердого сплава, упростить технологию изготовления резцов, повысить их качество, а тем самым повысить эффективность ее работы и снизить стоимость буровых работ.The use of the proposed crown can significantly reduce the consumption of hard alloy, simplify the manufacturing technology of cutters, improve their quality, and thereby increase its efficiency and reduce the cost of drilling.

Claims

1. A drill bit containing a core ring with grooves at the end, in which rock cutting inserts are mounted, containing carbide cutters fixed to the front face of the support plate by means of a wrapping plate and mounting elements, characterized in that the wrapping plate is made with protrusions located on the side of the working the end face of the crown with the possibility of interaction with the working ends of carbide cutters, while the number of protrusions on the end of each wrapping plate corresponds to the number of cutters in tavke.

2. The drill bit according to claim 1, characterized in that the installation plate is made in one piece with the wrapping plate and has the form of a corrugated tape with grooves and a platform for carbide cutters, while the platform is located between the wrapping plate and the corrugated tape.

3. The drill bit according to claim 1, characterized in that the shanks of carbide cutters along the entire length are made with the same cross section.

4. The drill bit according to claim 1, characterized in that the protrusions of the wrapping plate are offset relative to the working edge of the carbide cutters in the direction opposite to the bottom.