[go: up one dir, main page]

RU2785702C1 - Pdc drill bit with expanding spring lock for rotating cutters - Google Patents

Pdc drill bit with expanding spring lock for rotating cutters Download PDF

Info

Publication number
RU2785702C1
RU2785702C1 RU2022108097A RU2022108097A RU2785702C1 RU 2785702 C1 RU2785702 C1 RU 2785702C1 RU 2022108097 A RU2022108097 A RU 2022108097A RU 2022108097 A RU2022108097 A RU 2022108097A RU 2785702 C1 RU2785702 C1 RU 2785702C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pdc
cutters
cutter
wall
annular cavity
Prior art date
Application number
RU2022108097A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Родион Михайлович Богомолов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Самарский государственный технический университет
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Самарский государственный технический университет filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Самарский государственный технический университет
Application granted granted Critical
Publication of RU2785702C1 publication Critical patent/RU2785702C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: drilling.
SUBSTANCE: invention relates to a tool for drilling petroleum and gas boreholes. PDC drill bit with rotating cutters includes a steel body with protruding blades, washing assemblies located in grooves between the blades, a threaded nipple part for attachment to the drill string, and holes on the surfaces of the blades with rotating diamond cutters placed therein. A joint annular cavity is made on the walls of the holes for the PDC cutters and on the walls of the hard-alloy substrates of the PDC cutters at the same distance from the bottom of the hole and from the end of the PDC cutter, said cavity being formed by a half-groove in the form of an annular cavity on the wall of the hole for the PDC cutter and a half-groove in the form of an annular cavity on the wall of the hard-alloy substrate of the PDC cutter. An expanding spring lock with a through longitudinal groove on the side wall thereof and an angular lead-in chamfer is installed in the joint cavity, configured for the outer surface of the expanding spring lock to be compressed by the wall of the hole during installation due to the width of the through longitudinal groove being reduced and to be subsequently restored due to spring release of the expanding spring lock inside the joint annular cavity after installation. The difference between the length of the maximum outer circumference of the expanding spring lock in the expanded state and the length of the minimum outer circumference of the expanding spring lock in the compressed state should be less than the width of the through longitudinal groove, and the cutting planes of the cutter plates should be inclined relative to the plane extending through the centre of the plate and the drill bit axis at an acute angle, configured for guaranteed formation of the moment of rotation of the cutters relative to the axes thereof and cutting of the rock at the bottom-hole consecutively using the entire length of the cutting edge.
EFFECT: increase in the durability of PDC cutters, headway per bit, and drilling rate, as well as simplification of the technology for manufacturing a drill bit with high reliability and productivity.
1 cl, 5 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к инструменту для бурения скважин.The present invention relates to a well drilling tool.

Последнее десятилетие характеризуется началом широкого применения в глубоком бурении бесшарошечных долот режущего типа PDC (PolycristallineDiamondCutter) с искусственно выращенными из алмазного порошка единичными алмазными кристаллами. Единичный кристалл обладает поистине уникальными прочностными и термостойкими свойствами, что позволило многократно повысить показатели работы долот PDC по сравнению с показателями современных шарошечных долот при бурении пород от мягких до твердых малоабразивных.The last decade is characterized by the beginning of widespread use in deep drilling of coneless bits of the cutting type PDC (PolycristallineDiamondCutter) with single diamond crystals artificially grown from diamond powder. A single crystal has truly unique strength and heat-resistant properties, which made it possible to significantly increase the performance of PDC bits compared to modern cone bits when drilling formations from soft to hard, low-abrasive.

Резцы долот PDC представлены упомянутым единичным кристаллом в виде малогабаритных пластин, которые припаиваются или привариваются к твердосплавной цилиндрической подложке диаметром равным диаметру пластины. Такие резцы закрепляются в отверстиях на поверхностях выступающих из корпуса долота лопастей с помощью пайки с низкотемпературным припоем, поскольку алмазная пластина плохо переносит ударные нагрузки и при закреплении резцов нежелательно применение традиционной запрессовки резцов в отверстия на лопастях.The cutters of PDC bits are represented by the mentioned single crystal in the form of small-sized plates, which are soldered or welded to a carbide cylindrical substrate with a diameter equal to the diameter of the plate. Such cutters are fixed in the holes on the surfaces of the blades protruding from the body of the bit by soldering with low-temperature solder, since the diamond plate does not tolerate shock loads well and when fixing the cutters, it is undesirable to use the traditional pressing of the cutters into the holes on the blades.

Известно буровое долото PDC с алмазными резцами («Алмазное долото». Линия FD: каталог буровых долот ОАО «Волгабурмаш», 2003, С 34 - 37) [1], принятое в качестве аналога в нашей заявке. Внедрение таких долот позволило многократно увеличить среднюю проходку на долото PDC по сравнению с шарошечными долотами, довести их применение в глубоком бурении до 70 % всего объема и получить очень большой экономический эффект. Однако, и у этих, относительно новых, высокопроизводительных шарошечных долот имеются свои слабые стороны. Это недостаточно высокая стойкость алмазных пластин, при встрече с пропластками твердых и крепких пород, при возникновении ударных нагрузок во время бурения, возникает необходимость применения дорогостоящего бурового оборудования для создания значительно большего потребного крутящего момента при бурении по сравнению с шарошечными долотами; трудность регулирования перегрева режущей кромки пластин при непрерывном постоянном их контакте с породой. Указанные проблемы требуют своего решения.Known drill bit PDC with diamond cutters ("Diamond bit". Line FD: catalog of drill bits JSC "Volgaburmash", 2003, C 34 - 37) [1], adopted as an analogue in our application. The introduction of such bits made it possible to multiply the average penetration per PDC bit in comparison with cone bits, to bring their use in deep drilling to 70% of the total volume and to obtain a very large economic effect. However, these relatively new high-performance cone bits also have their weaknesses. This is not enough high resistance of diamond plates, when meeting with interlayers of hard and strong rocks, when shock loads occur during drilling, it becomes necessary to use expensive drilling equipment to create a much greater required torque during drilling compared to roller bits; the difficulty of regulating the overheating of the cutting edge of the plates with their continuous constant contact with the rock. These problems require their solution.

Известно другое долото PDC («Буровое долото с контролируемыми глубиной резания и нагрузкой», патент США № 6298930, кл. Е 21 В 10/46, 2001) [2], в котором сделана попытка увязать глубину внедрения в породу за один оборот долота с контролем осевой нагрузки. Это долото принято за второй аналог в нашей заявке. Решения, приведенные в этом патенте, в долотах PDC применения не получили, поскольку были малоприменимы для бурения чередующихся различных по твердости пород.Another PDC bit is known (“Drill bit with controlled depth of cut and load”, US patent No. 6298930, class E 21 B 10/46, 2001) [2], in which an attempt was made to link the depth of penetration into the rock in one revolution of the bit with axle load control. This bit is taken as the second analogue in our application. The solutions presented in this patent were not used in PDC bits, since they were of little use for drilling alternating rocks of different hardness.

Известно еще одно долото PDC ( Богомолов Р.М., Гринев А.М., Крылов С.М. и др. «Алмазное долото с механическим креплением резцов». Патент РФ № 2536901 кл. Е 21 В 10/573; F21C 35/197, 2014) [3], принятое за другой аналог для нашей заявки. В этом долоте повышение показателей обеспечивается за счет ремонтопригодности и вторичного использования отремонтированного долота. При ремонте обеспечивается замена положения разрушенной или затупившейся части режущей кромки резца PDC другой её частью, в заводских условиях или непосредственно прямо на буровой, исключая неизбежный при обычном ремонте запаянных резцов троекратный нагрев резцов PDC для замены положения режущей кромки. В этом патенте вместо пайки резцов применено механическое их закрепление с помощью пары вставленных друг в друга стопорных втулок с ответными конусами, выполненными из пластичной стали. Для замены ориентации режущей кромки, отработавшие резцы легко выбиваются из гнезд ударами выколотки через отверстия со стороны нерабочего торца резца, затем они разворачиваются на нужный угол вокруг своей оси и снова фиксируются в рабочее положение забивкой друг в друга с помощью пары конических втулок, причем без применения пайки.Another PDC bit is known (Bogomolov R.M., Grinev A.M., Krylov S.M. et al. “Diamond bit with mechanical fastening of cutters”. Patent RF No. 2536901 class E 21 B 10/573; F21C 35 /197, 2014) [3], taken as another analogue for our application. In this bit, the increase in performance is provided due to the maintainability and reuse of the repaired bit. During repair, it is ensured that the position of the destroyed or blunted part of the cutting edge of the PDC cutter is replaced with another part of it, in the factory or directly at the drilling site, excluding the threefold heating of the PDC cutters, which is inevitable during the usual repair of soldered cutters, to change the position of the cutting edge. In this patent, instead of soldering the cutters, they are mechanically secured using a pair of locking bushes inserted into each other with reciprocal cones made of ductile steel. To change the orientation of the cutting edge, the spent cutters are easily knocked out of the sockets by punch blows through the holes on the side of the cutter's non-working end, then they turn to the desired angle around their axis and are again fixed in working position by driving into each other using a pair of conical bushings, and without using soldering.

В качестве прототипа для нашей заявки принята («Презентация компании «Смит Битс» (США) корпорации «Шлюмберже» для российских буровиков«Новая революция в долговечности резцов PDC», 2013) [ 4 ], в которой сообщалось о создании вращающегося резца PDC в алмазных долотах этой фирмы - ONYX 360. Число 360 в обозначении долота соответствует возможности поворота режущей кромки резца во время бурения вокруг своей оси на 360 градусов. В презентации отсутствуют конкретные конструктивные признаки, позволяющие осуществить такое вращение резца, хотя в ней представлена компьютерная модель контактного нагружения породы под режущей кромкой резца, работающего последовательно всей длиной рабочей кромки. По данным презентации это предложение обеспечило повышение средней проходки на долото до 57%. As a prototype for our application, it was accepted (“Presentation by Smith Beets” (USA) of Schlumberger Corporation for Russian drillers “A new revolution in the durability of PDC cutters”, 2013) [4], which reported on the creation of a rotating PDC cutter in diamond bits of this company - ONYX 360. The number 360 in the designation of the bit corresponds to the possibility of turning the cutting edge of the cutter during drilling around its axis by 360 degrees. There are no specific design features in the presentation that allow such rotation of the cutter, although it presents a computer model of contact loading of the rock under the cutting edge of the cutter, working sequentially along the entire length of the working edge. According to the presentation, this proposal provided an increase in average penetration per bit to 57%.

Целью настоящего изобретения является создание бурового долота PDC с повышенными стойкостью вращающихся резцов, проходкой, механической скоростью бурения и упрощение технологии его изготовления.The purpose of the present invention is to create a PDC drill bit with increased resistance of rotating cutters, penetration, ROP and simplification of its manufacturing technology.

Техническим результатом изобретения является повышение стойкости вращающихся резцов бурового долота, проходки и механической скорости бурения, а также упрощение технологии изготовления бурового долота повышенной надежности и производительности.The technical result of the invention is to increase the durability of the rotating cutters of the drill bit, penetration and mechanical speed of drilling, as well as simplify the manufacturing technology of the drill bit with increased reliability and productivity.

Технический результат достигается тем, что предлагаемое долото PDC с вращающимися резцами включает стальной корпус с выступающими лопастями, промывочными узлами, расположенными в пазах между лопастями, ниппельной частью с резьбой для присоединения к бурильной колонне, отверстиями на поверхностях лопастей с размещенными в них вращающимися алмазными резцами, при этом на стенках отверстий под резцы PDC и на стенках твердосплавных подложек резцов PDC, на одинаковом расстоянии от дна отверстия и от торца резца PDC, выполнена совместная кольцевая полость, образованная полупазом в виде кольцевой полости на стенке отверстия под резец PDC и полупазом в виде кольцевой полости на стенке твердосплавной подложки резца PDC; в совместную полость установлен разжимной пружинный стопор со сквозным продольным пазом на боковой стенке и остроугольной заходной фаской, с возможностью сдавливания наружной поверхности разжимного пружинного стопора стенкой отверстия во время установки за счет уменьшения ширины сквозного продольного паза и последующего её восстановления за счет пружинного разжатия разжимного пружинного стопора внутри совместной кольцевой полости после установки, при этом разница в длине максимальной наружной окружности разжимного пружинного стопора Lразж. в разжатом состоянии и длиной минимальной наружной окружности разжимного пружинного стопора Lсжат. в сжатом состоянии, должна быть меньше ширины сквозного продольного паза, т.е. должно соблюдаться условие неравенства: Lразж. - Lсжат. < а, (πd1 - πd6 < а), где π - известное в математике транстендентное число, равное отношению длины окружности к длине её диаметра π = 3, 1415…, а - ширина сквозного продольного паза; при этом режущие плоскости пластин резцов должны быть наклонены относительно плоскости, проходящей через центр пластины и ось долота под острым углом с возможностью гарантированного образования момента вращения резцов относительно их осей и резания породы на забое последовательно всей длиной режущей кромки.The technical result is achieved by the fact that the proposed PDC bit with rotating cutters includes a steel body with protruding blades, flushing units located in the grooves between the blades, a nipple part with a thread for attaching to the drill string, holes on the surfaces of the blades with rotating diamond cutters placed in them, at the same time, on the walls of the holes for the PDC cutters and on the walls of the carbide substrates of the PDC cutters, at the same distance from the bottom of the hole and from the end of the PDC cutter, a joint annular cavity is made, formed by a half-groove in the form of an annular cavity on the wall of the hole for the PDC cutter and a half-groove in the form of an annular cavities on the wall of the carbide substrate of the PDC cutter; an expandable spring stopper with a through longitudinal groove on the side wall and an acute-angled lead-in chamfer is installed in the joint cavity, with the possibility of squeezing the outer surface of the expandable spring stopper by the wall of the hole during installation by reducing the width of the through longitudinal groove and its subsequent restoration due to spring expansion of the expandable spring stopper inside the joint annular cavity after installation, while the difference in the length of the maximum outer circumference of the expandable spring stop Lexp. in the unclenched state and the length of the minimum outer circumference of the expandable spring stopper Lcompressed. in a compressed state, should be less than the width of the through longitudinal groove, i.e. the condition of inequality must be observed: Lexp. - Lcompressed. < a, (πd1 - πd6 < a), where π is a transtendent number known in mathematics, equal to the ratio of the circumference to the length of its diameter π = 3, 1415 ..., a - the width of the through longitudinal groove; at the same time, the cutting planes of the cutter plates must be inclined relative to the plane passing through the center of the plate and the bit axis at an acute angle with the possibility of guaranteed formation of the moment of rotation of the cutters relative to their axes and cutting the rock at the bottomhole consistently with the entire length of the cutting edge.

Изобретение поясняется чертежами, на которых фиг. 1 изображает вид сбоку разжимного пружинного стопора со сквозным продольным пазом на боковой стенке, фиг. 2 - вид сверху разжимного пружинного стопора со сквозным продольным пазом на боковой стенке, фиг. 3 - вид резца PDC c установленным на нём разжимным пружинным стопором перед монтажом резца в отверстие под резец PDC, фиг. 4 - фрагмент положения разжимного пружинного стопора во время монтажа и сдавливания его стенкой отверстия под резец PDC, фиг. 5 - фрагмент разжатого положения разжимного пружинного стопора, вошедшего внутрь совместной кольцевой полости.The invention is illustrated by drawings, in which FIG. 1 depicts a side view of an expandable spring stopper with a through longitudinal groove on the side wall, FIG. 2 is a top view of an expanding spring stopper with a through longitudinal groove on the side wall, FIG. 3 - view of the PDC cutter with an expandable spring stopper installed on it before mounting the cutter in the hole for the PDC cutter, fig. 4 - a fragment of the position of the expandable spring stopper during installation and squeezing by its wall of the hole for the PDC cutter, fig. 5 - a fragment of the expanded position of the expanding spring stopper, which entered the joint annular cavity.

На фиг. 1 позициями обозначены: 1 - разжимной пружинный стопор, 2 - утолщенная (основная) разжимная пружинная часть разжимного пружинного стопора, 3 - утонченная (вспомогательная) заходная часть разжимного пружинного стопора, b - высота разжимного пружинного стопора. In FIG. 1 positions indicate: 1 - expandable spring stopper, 2 - thickened (main) expandable spring part of the expandable spring stopper, 3 - thinned (auxiliary) lead-in part of the expandable spring stopper, b - height of the expandable spring stopper.

На фиг. 2 обозначены: 1 - разжимной пружинный стопор, a -ширина сквозного продольного паза разжимного пружинного стопора, d1 - наружный диаметр разжимного пружинного стопора в разжатом состоянии, d2 - внутренний диаметр разжимного пружинного стопора в разжатом состоянии.In FIG. 2 are marked: 1 - expandable spring stopper, a - width of the through longitudinal groove of the expandable spring stopper, d 1 - outer diameter of the expandable spring stopper in the expanded state, d 2 - internal diameter of the expandable spring stopper in the expanded state.

На фиг. 3 позициями обозначены: 4 - кольцевой полупаз на стенке твердосплавной подложки резца, d3 - наружный диаметр резца PDC, d4 - внутренний диаметр полупаза на стенке твердосплавной подложки резца PDC, α - острый угол заходной фаски (скос) на наружной поверхности разжимного пружинного стопора, с - высота полупаза на стенке твердосплавной подложки резца PDC.In FIG. 3 positions are marked: 4 - annular half-groove on the wall of the carbide substrate of the cutter, d 3 - the outer diameter of the PDC cutter, d 4 - the inner diameter of the half-groove on the wall of the carbide substrate of the PDC cutter, α - the acute angle of the lead-in chamfer (bevel) on the outer surface of the expanding spring stopper , c - height of the half-groove on the wall of the carbide substrate of the PDC cutter.

На фиг. 4 обозначены: 5 - полупаз на стенке отверстия под установку резца PDC, d5 - диаметр отверстия под установку резца PDC, d6 - внутренний диаметр полупаза на стенке отверстия под установку резца PDC, f - высота полупаза на стенке отверстия под установку резца PDC.In FIG. 4 are marked: 5 - half-groove on the wall of the hole for installing the PDC cutter, d 5 - diameter of the hole for installing the PDC cutter, d 6 - inner diameter of the half-groove on the wall of the hole for installing the PDC cutter, f - height of the half-groove on the wall of the hole for installing the PDC cutter.

На фиг. 5 обозначено: d7 - наружный диаметр разжимного пружинного стопора после его установки во вновь разжатом рабочем положении (d1 ≥d7).In FIG. 5 marked: d 7 - the outer diameter of the expandable spring stopper after its installation in the newly expanded working position (d 1 ≥d 7 ).

Для снижения коэффициента трения и повышения износостойкости во время работы поверхность разжимного пружинного стопора может дополнительно покрываться любыми известными антифрикционными покрытиями, например дисульфидмолибденом.To reduce the coefficient of friction and increase wear resistance during operation, the surface of the expandable spring stopper can be additionally coated with any known anti-friction coatings, such as molybdenum disulfide.

Установка разжимного пружинного стопора начинается с надвигания его вспомогательной (утонченной) части со стороны твердосплавного торца резца PDC в кольцевой полупаз на стенке твердосплавной подложки резца 4 в положение, показанное на фиг. 3. Затем резец PDC с установленным на нём разжимным пружинным стопором 1 начинает вдвигаться, с достаточным осевым усилием, в отверстие под установку резца PDC, до упора торцом в дно отверстия. Это положение позволяет разжимному пружинному стопору 1 вновь разжаться в совместной кольцевой полости и обеспечить замок от возможности осевого перемещения, при беспрепятственном кольцевом вращении резца PDC. The installation of the expandable spring stopper begins with pushing its auxiliary (thinned) part from the side of the carbide end of the PDC cutter into the annular semi-groove on the wall of the carbide substrate of the cutter 4 to the position shown in Fig. 3. Then the PDC cutter with the expandable spring stopper 1 installed on it begins to move, with sufficient axial force, into the hole for the installation of the PDC cutter, until it stops with the butt end in the bottom of the hole. This position allows the expandable spring stop 1 to expand again in the joint annular cavity and provide a lock against the possibility of axial movement, with unimpeded annular rotation of the PDC cutter.

Для исключения препятствий постоянному вращению резца PDC во время бурения, необходимо выполнять следующие условия. Разжимной пружинный стопор должен изготавливаться из пружинной стали, например, из ст. 65, а его размеры и размеры совместной кольцевой полости на стенке отверстия под установку резца PDC и на стенке твердосплавной подложки должны обеспечить зазоры, необходимые для вращения резца PDC во время бурения, например по посадке скольжения. Разница между длиной окружности по наружной поверхности разжимного пружинного стопора в разжатом состоянии равной Lразж. и длиной окружности его же в сжатом состоянии, равной Lсжат., должна быть меньше ширины сквозного продольного паза разжимного пружинного стопора - а, то есть, чтобы соблюдалось условие неравенства: Lразж. - Lсжат. < а, (πd1 - πd6 < а), где π - известное в математике транстендентное число, равное отношению длины окружности к длине её диаметра π = 3, 1415…), при этом режущие плоскости алмазных пластин резцов PDC должны быть наклонены относительно плоскости, проходящей через центр пластины и ось долота под острым углом с возможностью гарантированного образования момента вращения резцов PDC относительно их осей и резания породы на забое последовательно всей длиной режущей кромки.To avoid obstacles to the constant rotation of the PDC cutter during drilling, the following conditions must be met. The expanding spring stopper must be made of spring steel, for example, from Art. 65, and its dimensions and the dimensions of the joint annular cavity on the wall of the hole for installing the PDC cutter and on the wall of the carbide substrate should provide the clearances necessary for the rotation of the PDC cutter during drilling, for example, for sliding fit. The difference between the circumference along the outer surface of the expandable spring stopper in the expanded state is equal to Lexp. and its circumference in the compressed state, equal to Lcompressed, must be less than the width of the through longitudinal groove of the expanding spring stopper - a, that is, in order to comply with the inequality condition: Lexpanded. - Lcompressed. < a, (πd 1 - πd 6 < a), where π is a transtendent number known in mathematics, equal to the ratio of the circumference to the length of its diameter π \u003d 3, 1415 ...), while the cutting planes of the diamond inserts of the PDC cutters must be inclined relative to a plane passing through the center of the plate and the axis of the bit at an acute angle with the possibility of guaranteed formation of the moment of rotation of the PDC cutters relative to their axes and cutting the rock at the bottomhole consistently with the entire length of the cutting edge.

Разжимной пружинный стопор может иметь в поперечном сечении и другую пружинящую конфигурацию, с условиями выполнения конструктивных признаков и конфигурации поперечного сечения совместной кольцевой полости, обозначенных выше.Expandable spring stopper may have another spring configuration in cross section, with the conditions for fulfilling the design features and configuration of the cross section of the joint annular cavity indicated above.

При работе на забое на вращающийся резец PDC действуют только задвигающие его силы, и практически отсутствуют силы выдвигающие его из отверстия. Вся осевая нагрузка от забоя на каждый породоразрушающий резец PDC воспринимается дном отверстия в лопасти, через торец твердосплавной подложки, что практически защищает от критической осевой нагрузки разжимной пружинный стопор, поскольку он установлен в полупазе непосредственно на теле твердосплавной подложки. Это обеспечивает его высокую долговечность при трении во время вращения резца PDC вокруг своей оси, которая может исчисляться многими сотнями часов.When working at the bottom, only pushing forces act on the rotating PDC cutter, and there are practically no forces pushing it out of the hole. The entire axial load from the bottomhole on each PDC rock cutting cutter is taken by the bottom of the hole in the blade, through the end of the carbide substrate, which practically protects the expandable spring stopper from the critical axial load, since it is installed in a half-groove directly on the body of the carbide substrate. This ensures its high friction durability during rotation of the PDC cutter around its axis, which can be many hundreds of hours.

Поэтому изобретение позволяет значительно повысить показатели работы алмазных долот PDC с вращающимися резцами при значительном упрощении технологии их изготовления.Therefore, the invention allows to significantly improve the performance of PDC diamond bits with rotating cutters while significantly simplifying their manufacturing technology.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. «Алмазное долото». Линия FD. Каталог буровых долот ОАО «Волгабурмаш», 2003. С 34 - 37.1. "Diamond chisel". FD line. Catalog of drill bits of JSC "Volgaburmash", 2003. C 34 - 37.

2. «Буровое долото с контролируемыми глубиной резания и нагрузкой», патент США № 6298930, кл. Е21В 10/46, 2001.2. "Drill bit with controlled depth of cut and load", US patent No. 6298930, class. E21B 10/46, 2001.

3. Богомолов Р.М., Гринев А.М., Крылов С.М. и др. «Алмазное долото с механическим креплением резцов», патент РФ № 2536901 кл. Е21В 10/573, F21С 35/197, 2014.3. Bogomolov R.M., Grinev A.M., Krylov S.M. etc. "Diamond chisel with mechanical fastening of cutters", patent of the Russian Federation No. 2536901 class. E21B 10/573, F21C 35/197, 2014.

4. Презентация компании «Смит Битс» (США) корпорации «Шлюмберже», «Новая революция в долговечности резцов PDC», 2013.4. Presentation by Smith Beats (USA) to Schlumberger Corporation, New Revolution in PDC Tool Life, 2013.

Claims (5)

Буровое долото PDC с вращающимися резцами, включающее стальной корпус с выступающими лопастями, промывочными узлами, расположенными в пазах между лопастями, ниппельной частью с резьбой для присоединения к бурильной колонне, отверстиями на поверхностях лопастей с размещенными в них вращающимися алмазными резцами, отличающееся тем, что на стенках отверстий под резцы PDC и на стенках твердосплавных подложек резцов PDC на одинаковом расстоянии от дна отверстия и от торца резца PDC выполнена совместная кольцевая полость, образованная полупазом в виде кольцевой полости на стенке отверстия под резец PDC и полупазом в виде кольцевой полости на стенке твердосплавной подложки резца PDC; в совместную полость установлен разжимной пружинный стопор со сквозным продольным пазом на боковой стенке и остроугольной заходной фаской с возможностью сдавливания наружной поверхности разжимного пружинного стопора стенкой отверстия во время установки за счет уменьшения ширины сквозного продольного паза и последующего её восстановления за счет пружинного разжатия разжимного пружинного стопора внутри совместной кольцевой полости после установки, при этом разница между длиной максимальной наружной окружности разжимного пружинного стопора Lразж. в разжатом состоянии и длиной минимальной наружной окружности разжимного пружинного стопора Lсжат. в сжатом состоянии должна быть меньше ширины сквозного продольного паза, т. е. должно соблюдаться условие неравенства: PDC drill bit with rotating cutters, including a steel body with protruding blades, flushing units located in the grooves between the blades, a nipple part with a thread for attaching to the drill string, holes on the surfaces of the blades with rotating diamond cutters placed in them, characterized in that on on the walls of holes for PDC cutters and on the walls of hard-alloy substrates of PDC cutters at the same distance from the bottom of the hole and from the end of the PDC cutter, a joint annular cavity is made, formed by a half-groove in the form of an annular cavity on the wall of the hole for the PDC cutter and a half-groove in the form of an annular cavity on the wall of the hard-alloy substrate PDC cutter; an expandable spring stopper with a through longitudinal groove on the side wall and an acute-angled lead-in chamfer is installed in the joint cavity with the possibility of squeezing the outer surface of the expandable spring stopper by the wall of the hole during installation by reducing the width of the through longitudinal groove and its subsequent restoration due to spring expansion of the expandable spring stopper inside joint annular cavity after installation, while the difference between the length of the maximum outer circumference of the expandable spring stop Lexp. in the expanded state and the length of the minimum outer circumference of the expandable spring stopper Lcompressed. in the compressed state, it must be less than the width of the through longitudinal groove, i.e., the inequality condition must be observed: Lразж. - Lсжат. < а, (πd1 - πd6 < а), L dil. - Lcompressed. < a, (πd 1 - πd 6 < a), где π - известное в математике транстендентное число, равное отношению длины окружности к длине её диаметра, π = 3, 1415…, where π is a transtendent number known in mathematics, equal to the ratio of the circumference of a circle to the length of its diameter, π = 3, 1415…, а - ширина сквозного продольного паза;a - width of the through longitudinal groove; при этом режущие плоскости пластин резцов должны быть наклонены относительно плоскости, проходящей через центр пластины и ось долота под острым углом с возможностью гарантированного образования момента вращения резцов относительно их осей и резания породы на забое последовательно всей длиной режущей кромки.at the same time, the cutting planes of the cutter plates must be inclined relative to the plane passing through the center of the plate and the bit axis at an acute angle with the possibility of guaranteed formation of the moment of rotation of the cutters relative to their axes and cutting the rock at the bottomhole consistently with the entire length of the cutting edge.
RU2022108097A 2022-03-28 Pdc drill bit with expanding spring lock for rotating cutters RU2785702C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2785702C1 true RU2785702C1 (en) 2022-12-12

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5906245A (en) * 1995-11-13 1999-05-25 Baker Hughes Incorporated Mechanically locked drill bit components
UA102378C2 (en) * 2010-03-10 2013-07-10 Юрій Петрович Ліненко-Мельніков Drill crown with rotary cutters
RU2536901C2 (en) * 2013-04-23 2014-12-27 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Diamond drill bit with mechanical attachment of cutters
US20180258708A1 (en) * 2012-08-21 2018-09-13 Smith International, Inc. Drill bit rolling element with retaining ring

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5906245A (en) * 1995-11-13 1999-05-25 Baker Hughes Incorporated Mechanically locked drill bit components
UA102378C2 (en) * 2010-03-10 2013-07-10 Юрій Петрович Ліненко-Мельніков Drill crown with rotary cutters
US20180258708A1 (en) * 2012-08-21 2018-09-13 Smith International, Inc. Drill bit rolling element with retaining ring
RU2536901C2 (en) * 2013-04-23 2014-12-27 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Diamond drill bit with mechanical attachment of cutters

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ONYX 360. Вращающиеся резцы PDC. 14.07.2017 [он-лайн] [найдено 25.08.2022]. Найдено в интернет: URL:http://web.archive.org/web/20170714124313/https://www.slb.ru/upload/iblock/32a/broshyura-onyx-360-dlya-1.8.3.1.3.pdf. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8356398B2 (en) Modular hybrid drill bit
US3821993A (en) Auger arrangement
US7845435B2 (en) Hybrid drill bit and method of drilling
EP2358969B1 (en) Hybrid drill bit with high pilot-to journal diameter ratio
US5402856A (en) Anti-whirl underreamer
US20100155145A1 (en) Hybrid drill bit with secondary backup cutters positioned with high side rake angles
US3818999A (en) Wall contacting tool
BR112014011743B1 (en) drill bit for land drilling, method using it and drill bit for drilling a well hole in terrain formations
US2999541A (en) Milling tool
US6530441B1 (en) Cutting element geometry for roller cone drill bit
EP0452058B1 (en) Insert attack angle for roller cone rock bits
US7025155B1 (en) Rock bit with channel structure for retaining cutter segments
US2626128A (en) Drill bit
US2174587A (en) Well reamer
EP1165931B1 (en) Stabiliser tool block wear pad assembly
US10487590B2 (en) Cutting element assemblies and downhole tools comprising rotatable cutting elements and related methods
RU2785702C1 (en) Pdc drill bit with expanding spring lock for rotating cutters
US1399831A (en) Multiple-stage rotary drill
RU2766858C1 (en) Pdc drill bit with rotating cutters
US3705750A (en) Retaining pin and bearing assembly
US11002079B2 (en) Reaming tool and methods of using the reaming tool in a wellbore
US2255435A (en) Well bit
US11208847B2 (en) Stepped downhole tools and methods of use
RU2773749C1 (en) Pdc drill bit with rotating cutters
RU2787667C1 (en) Pdc drill bit with damper and expandable spring stopper for rotating cutters