RU2543824C1 - Rock drill bit - Google Patents
Rock drill bit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2543824C1 RU2543824C1 RU2014103701/03A RU2014103701A RU2543824C1 RU 2543824 C1 RU2543824 C1 RU 2543824C1 RU 2014103701/03 A RU2014103701/03 A RU 2014103701/03A RU 2014103701 A RU2014103701 A RU 2014103701A RU 2543824 C1 RU2543824 C1 RU 2543824C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cone
- bit
- teeth
- angle
- slipping
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым шарошечным долотам с фрезерованными, литыми или твердосплавными зубьями для разбуривания, преимущественно, мягких пород, не склонных к рейкообразованию.The invention relates to a rock cutting tool, and in particular to cone drill bits with milled, cast or carbide teeth for drilling, mainly soft rocks, not prone to rake formation.
Известно буровое трехшарошечное долото, включающее корпус, конусные шарошки с фрезерованными зубьями и промывочные гидромониторные узлы, расположенные в периферийной части межшарошечного пространства (см. И.К. Масленников, справочник «Буровой инструмент», М., Недра, 1989 г., с.36, рис.2.1.116).Known drilling three-cone bit, including a housing, conical cones with milled teeth and flushing hydromonitor units located in the peripheral part of the inter-conical space (see IK Maslennikov, reference book "Drilling tool", M., Nedra, 1989, p. 36, Fig. 2.1.116).
Недостатком указанного долота является сравнительно невысокая эффективность его работы, что связано с неоптимальной схемой размещения шарошек и зубьев на конической поверхности шарошек.The disadvantage of this bit is the relatively low efficiency of its work, which is associated with a suboptimal arrangement of cones and teeth on the conical surface of cones.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, включающее лапы с наклонными цапфами, установленные на них конические шарошки с фрезерованными, литыми или твердосплавными зубьями, расположенными под углом к образующей шарошки, и узел промывки (см. патент РФ №2473770, кл. E21B 10/16, 2013 г).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a cone drill bit, including paws with inclined pins, conical cones mounted on them with milled, cast or carbide teeth, located at an angle to the cone, and a flushing unit (see RF patent No. 2473770, CL E21B 10/16, 2013).
Данное долото благодаря использованию лап со смещенными в плане цапфами относительно оси долота обеспечивает более эффективное разрушение горных пород за счет проскальзывания зубьев относительно поверхности забоя. Этому в определенной степени способствует и наклонное расположение зубьев относительно образующей конуса шарошки. Однако для получения максимального объема поражения забоя необходимо точно знать угол наклона зубьев по отношению к образующей шарошки, на основании которого определяется оптимальная величина проскальзывания.This bit due to the use of paws with trunnions offset in the plan relative to the axis of the bit provides more effective destruction of rocks due to slipping of teeth relative to the surface of the face. To a certain extent, this is facilitated by the inclined position of the teeth relative to the cone forming cone. However, to obtain the maximum volume of damage to the face, it is necessary to know the angle of inclination of the teeth with respect to the generatrix of the cone, on the basis of which the optimal value of slippage is determined.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы бурового долота за счет достижения максимального объема разрушаемой породы каждым зубом вооружения шарошки в течение всего времени работы долота.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the drill bit by achieving the maximum volume of destructible rock with each tooth of the cone armament during the entire life of the bit.
Поставленный технический результат достигается тем, что в буровом шарошечном долоте, включающем лапы с наклонными цапфами, установленные на них конические шарошки с фрезерованными, литыми или твердосплавными зубьями, расположенными параллельно или под углом к образующей шарошки, и узел промывки, согласно изобретению, величина проскальзывания зубьев шарошки - Δ, работающих сответственно в режиме подтормаживания и пробуксовки, определяется по формулам:The technical result is achieved by the fact that in the drill cone bit, which includes paws with inclined pins, conical cones mounted on them with milled, cast or carbide teeth located parallel or at an angle to the forming cone, and the flushing unit, according to the invention, the amount of tooth slippage cones - Δ, working respectively in the mode of braking and slipping, is determined by the formulas:
; ;
; ;
где R - радиус венца шарошки, мм;where R is the radius of the crown of the cone, mm;
β - угол между двумя соседними зубьями венца шарошки, град.β is the angle between two adjacent teeth of the crown of the cone, deg.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен фрагмент общего вида долота, на фиг.2 - вид долота со стороны рабочего торца; на фиг.3 - траектория движения вершины зуба при вращении шарошки.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a fragment of a General view of the bit, in Fig.2 is a view of the bit from the side of the working end; figure 3 - the trajectory of the vertex of the tooth during rotation of the cone.
Буровое шарошечное долото содержит лапы 1 (см. фиг.1 и 2) с наклонными цапфами 2, на которых посредством подшипников установлены конические шарошки 3 с фрезерованными, литыми или твердосплавными зубьями 4. В корпусе долота, образованного сварными лапами 1, размещен узел промывки 5, который в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород и размера долот может быть выполнен в виде одной центральной насадки или же нескольких гидромониторных насадок, размещенных в межшарошечных проемах. Для эффективного разрушения мягких пород, не склонных к рейкообразованию, шарошки 3 устанавливают со смещением осей в плане, как правило, по направлению вращения долота. В предложенном долоте могут быть использованы и другие схемы расположения шарошек. При этом сами шарошки 3 могут иметь как прямозубое, так и косозубое вооружение, что определяется в первую очередь физико-механическими свойствами разбуриваемых пород, а также созданием благоприятных условий для транспортировки разрушенной породы промывочной жидкостью в затрубное пространство.Drill roller bit contains paws 1 (see FIGS. 1 and 2) with
Принцип работы бурового долота заключается в следующем. При вращении долота шарошки 3 перекатываются по поверхности забоя и разрушают породу под воздействием осевой нагрузки и крутящего момента. Выполнение долота со смещенными в плане шарошками 3 способствует повышению эффективности разрушения горных пород благодаря проскальзыванию зубьев. Причем направление проскальзывания зубьев на различных венцах шарошек различно, при этом проскальзывание зубьев по направлению вращения шарошки предложено называть подтормаживанием, а против вращения шарошки - пробуксовкой (см. фиг.3). На этой фигуре показана траектория движения вершины зуба при перекатывании шарошки, а именно: на фиг.3.1 показана траектория зуба при пробуксовке вооружения, на фиг.3.2 - при чистом качении и на фиг.3.3 - при подтормаживании вооружения. На всех фигурах h - величина максимального углубления зуба, мм; a VCK - скорость скольжения зубьев вооружения по забою скважины, м/с; ω - угловая скорость вращения шарошки, с-1, а вход в соприкосновение с поверхностью забоя каждого последующего зуба должен быть в месте выхода из него предыдущего зуба.The principle of operation of the drill bit is as follows. When the bit is rotated,
Объем разрушенной породы при каждом обороте долота зависит от величины проскальзывания - Δ зубьев шарошки. При этом максимальный объем выбуренной породы каждым зубом вооружения в течение всего времени работы долота, в случае работы его вооружения в режиме подтормаживания, определяется по формуле:The volume of the destroyed rock at each revolution of the bit depends on the amount of slippage - Δ of the cone teeth. In this case, the maximum volume of cuttings by each weapon of the weapon during the entire life of the bit, in the case of its weapons in the braking mode, is determined by the formula:
; ;
а при работе вооружения шарошек в режиме пробуксовки величина проскальзывания - Δ зубьев шарошки, при которой достигается максимальный объем выбуренной породы за тот же время, определяется по следующей формуле:and during the operation of the cone armament in slip mode, the amount of slippage - Δ of the cone teeth, at which the maximum volume of cuttings is achieved in the same time, is determined by the following formula:
; ;
где R - радиус венца шарошки, мм;where R is the radius of the crown of the cone, mm;
β - угол между двумя соседними зубьями венца шарошки, град.β is the angle between two adjacent teeth of the crown of the cone, deg.
Разрушенная порода направляется в сторону периферии скважины и далее в затрубное пространство как вооружением шарошек, так и промывочной жидкостью (направление движения потока показано стрелками). Там она подхватывается промывочной жидкостью и направляется далее в межшарошечное пространство, а оттуда в затрубное пространство. Из затрубного пространства обогащенная шламом промывочная жидкость направляется на поверхность. Это позволяет избежать повторного измельчения шлама и тем самым уменьшить износ вооружения и рост механической скорости бурения.Destroyed rock is directed towards the periphery of the well and then into the annulus as armament cone and flushing fluid (the direction of flow is shown by arrows). There it is picked up by the flushing fluid and sent further to the inter-conical space, and from there to the annulus. From the annulus, sludge-rich flushing fluid is directed to the surface. This avoids the re-grinding of sludge and thereby reduce weapons wear and increase the mechanical drilling speed.
Таким образом, предложенное долото благодаря использованию оптимальной величины проскальзывания обеспечивает более эффективное разрушение породы, позволяет повысить эффективность работы долота, а именно увеличить проходку на долото и механическую скорость бурения при одновременном снижении стоимости буровых работ.Thus, the proposed bit due to the use of optimal slippage provides a more effective destruction of the rock, improves the efficiency of the bit, namely to increase the penetration of the bit and the mechanical drilling speed while reducing the cost of drilling.
Claims (1)
;
,
где R - радиус венца шарошки, мм, β - угол между двумя соседними зубьями венца шарошки, град. A cone drill bit, including paws with inclined trunnions with axially displaced axes, conical cones mounted on them with milled, cast or carbide teeth parallel or at an angle to the forming cone, and a flushing unit, characterized in that the amount of cone teeth slippage, at which the maximum volume of cuttings is achieved with each tooth of the weapon during the entire life of the bit, respectively, in the braking and slipping mode, is determined by the formula:
;
,
where R is the radius of the cone of the cone, mm, β is the angle between two adjacent teeth of the cone of the cone, deg.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014103701/03A RU2543824C1 (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | Rock drill bit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014103701/03A RU2543824C1 (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | Rock drill bit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2543824C1 true RU2543824C1 (en) | 2015-03-10 |
Family
ID=53290304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014103701/03A RU2543824C1 (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | Rock drill bit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2543824C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU277675A1 (en) * | Всесоюзный научно исследовательский институт буровой техники | DRILLING BALL CHIP | ||
US2148372A (en) * | 1936-03-21 | 1939-02-21 | Hughes Tool Co | Offset tricone bit |
SU1719613A1 (en) * | 1989-10-25 | 1992-03-15 | Zaburdaev Aleksandr K | Roller-cutter drilling bit |
RU2473770C1 (en) * | 2011-10-05 | 2013-01-27 | Дмитрий Юрьевич Сериков | Drilling rock bit |
-
2014
- 2014-02-05 RU RU2014103701/03A patent/RU2543824C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU277675A1 (en) * | Всесоюзный научно исследовательский институт буровой техники | DRILLING BALL CHIP | ||
US2148372A (en) * | 1936-03-21 | 1939-02-21 | Hughes Tool Co | Offset tricone bit |
SU1719613A1 (en) * | 1989-10-25 | 1992-03-15 | Zaburdaev Aleksandr K | Roller-cutter drilling bit |
RU2473770C1 (en) * | 2011-10-05 | 2013-01-27 | Дмитрий Юрьевич Сериков | Drilling rock bit |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПАЛИЙ П.А. и др. Буровые долота. Справочник. Изд. 3-е. М.: Недра, 1971, всего 446 с., с.67-78 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2531720C2 (en) | Hybrid drilling bit with high side front inclination angle of auxiliary backup cutters | |
US1747908A (en) | Rotary drill bit | |
EP3207283B1 (en) | Boring apparatus and method | |
US1790613A (en) | A corpo | |
AU2013302857B2 (en) | Reamer with improved performance characteristics in hard and abrasive formations | |
RU2394145C1 (en) | Drilling cone bit with central flush | |
US7025155B1 (en) | Rock bit with channel structure for retaining cutter segments | |
RU2427700C1 (en) | Drill cone bit | |
RU2425945C1 (en) | Three-cone rolling drilling bit | |
RU2394146C1 (en) | Bore hydro-monitored cone bit | |
RU2543824C1 (en) | Rock drill bit | |
RU2520974C1 (en) | Roller bit | |
RU2390617C1 (en) | Drilling triple cone rock bit | |
RU2473770C1 (en) | Drilling rock bit | |
US8607899B2 (en) | Rock bit and cutter teeth geometries | |
RU2543760C1 (en) | Rock drill bit | |
RU2315850C1 (en) | Blade drill bit to drill rock having alternating rigidity | |
RU190484U1 (en) | Drill bit | |
RU2600225C1 (en) | Roller reamer | |
RU2392411C1 (en) | Drilling bit cutter | |
RU2543823C1 (en) | Rock drill bit | |
RU2522608C1 (en) | Rock drill bit | |
RU2543828C1 (en) | Rock drill bit | |
RU2579823C1 (en) | Drill disk bit | |
RU2695414C1 (en) | Drilling bit |