RU135699U1 - DRILLING PART OF THE DRILLING TOOL (OPTIONS) - Google Patents

Abstract

1. Породоразрушающая часть бурового инструмента, включающая пластины с закрепленными на них режущими элементами в виде армированных резцов, отличающаяся тем, что дополнительно содержит основание, к которому присоединены внешние пластины, между которыми размещена, связанная с ними, по меньшей мере, одна внутренняя съемная пластина с резцами, выполненная цельной или составной.2. Породоразрушающая часть бурового инструмента по п.1, отличающаяся тем, что пластины выполнены трапециевидными.3. Породоразрушающая часть бурового инструмента по п.1, отличающаяся тем, что в качестве режущих элементов используют цилиндроконические или плоские резцы.4. Породоразрушающая часть бурового инструмента, включающая, по меньшей мере, одну пластину с закрепленными на ней режущими элементами в виде армированных резцов, отличающаяся тем, что дополнительно содержит основание, на котором закреплена пластина.5. Породоразрушающая часть бурового инструмента по п.4, отличающаяся тем, что пластины выполнены трапециевидными.6. Породоразрушающая часть бурового инструмента по п.4, отличающаяся тем, что в качестве режущих элементов используют цилиндроконические или плоские резцы.1. The rock-breaking part of the drilling tool, including plates with cutting elements fixed to them in the form of reinforced cutters, characterized in that it further comprises a base to which external plates are attached, between which at least one internal removable plate is connected with incisors, made integral or composite. 2. The rock damaging part of the drilling tool according to claim 1, characterized in that the plates are trapezoidal. The rock damaging part of the drilling tool according to claim 1, characterized in that cylindrical or flat cutters are used as cutting elements. The rock-breaking part of the drilling tool, including at least one plate with cutting elements fixed in it in the form of reinforced cutters, characterized in that it further comprises a base on which the plate is fixed. 5. The rock-breaking part of the drilling tool according to claim 4, characterized in that the plates are trapezoidal. The rock-breaking part of the drilling tool according to claim 4, characterized in that cylindrical or flat cutters are used as cutting elements.

Description

Заявляемая полезная модель относится к буровой технике, а именно, к конструкциям породоразрушающей части бурового инструмента для вращательного бурения сплошным забоем гидрогеологических, дренажных, сейсмических и других скважин технического назначения.The inventive utility model relates to drilling equipment, namely, to the structures of the rock-cutting part of the drilling tool for rotary drilling with a continuous face of hydrogeological, drainage, seismic and other technical wells.

Породоразрушающий инструмент предназначен для передачи энергии горной породе, при этом эффективность разрушения породы зависит от ее механических свойств и характера воздействия на нее. При бурении скважин применяют следующие виды породоразрушающего инструмента: буровые долота для бурения скважины сплошным забоем, бурильные головки для бурения скважин кольцевым забоем, расширители для расширения ствола скважины, калибраторы, стабилизаторы, центраторы для выравнивания стенок скважины. Стойкость долота определяется временем, в течение которого долото изнашивается.The rock cutting tool is designed to transfer energy to the rock, while the effectiveness of rock destruction depends on its mechanical properties and the nature of the impact on it. When drilling wells, the following types of rock cutting tools are used: drill bits for drilling a hole with a continuous bottom hole, drill heads for drilling holes with an annular bottom hole, reamers for expanding a wellbore, calibrators, stabilizers, centralizers for aligning well walls. The bit life is determined by the time during which the bit wears out.

Лопастные долота отличаются простотой конструктивного исполнения и технологии изготовления. Разрушая породу по принципу резания и истирания, в мягких, рыхлых, и несцементированных породах они оказываются наиболее эффективными: обеспечивают проходку за несколько сотен, а иногда и более тысячи метров.Vane bits are characterized by simplicity of design and manufacturing technology. Destroying the rock by the principle of cutting and abrasion, in soft, loose, and non-cemented rocks they turn out to be the most effective: they provide penetration for several hundred, and sometimes even more than a thousand meters.

Из уровня техники известен исполнительный орган для вертикального бурения скважин, включающий забурник плоской формы и расширитель, состоящий из разъемных по вертикали ступеней, каждая из которых включает корпус и группу присоединенных к нему ярусообразно расположенных шарошек, при этом сумма высот забурника и соединяемой с ним нижней ступени расширителя превышает максимальное расстояние между любыми соседними ступенями расширителя, причем корпус верхней ступени расширителя содержит отсоединяемые периферийные части с расположенными на них шарошками, причем диаметральный габарит этого корпуса при отсоединении периферийных частей не превышает максимального диаметра действия ближайшей ступени расширителя (см. заявку №94949298 на изобретение «Исполнительный орган для вертикального бурения скважин», дата подачи 31.10.1994 г., дата публикации заявки 27.06.1997 г.).The executive body for vertical drilling of wells is known from the prior art, including a flat-shaped bore and expander consisting of vertically split steps, each of which includes a body and a group of tiered cones attached to it, and the sum of the heights of the bore and the lower stage connected to it the expander exceeds the maximum distance between any adjacent stages of the expander, and the housing of the upper stage of the expander contains detachable peripheral parts with located with cones, and the diametric dimension of this case when disconnecting the peripheral parts does not exceed the maximum diameter of the nearest stage of the expander (see application No. 94949298 for the invention "Executive body for vertical drilling of wells", filing date 10/31/1994, date of publication of the application June 27, 1997).

Известна головка для бурения, включающая двухлопастной корпус, резцы, на корпусах которых установлены твердосплавные режущие пластины, рабочая поверхность которых выполнена остроконечной, хвостовик, забурник с направляющим элементом, при этом на двухлопастном корпусе расположены два ряда резцов и по одному ряду на каждой лопасти, при этом лопасти расположены между собой под углом 180°, а шаг между резцами первого ряда равен шагу между резцами второго ряда со сдвигом на ½ шага, причем диаметр каждого резца второго ряда больше диаметра резца первого ряда в 2 раза, резцы установлены с наклоном - режущей кромкой вперед по направлениям вращения, а рабочие поверхности твердосплавных пластин выполнены с наклоном к корпусу под углом 20° - концентраторами напряжений вперед по направлению вращения при бурении (см. патент РФ №2298636 на изобретение «Головка для бурения неглубоких скважин в мерзлых грунтах», дата подачи 25.08.2005 г., опубликовано 10.05.2007 г.).A well-known head for drilling, including a two-bladed body, cutters, on the bodies of which carbide cutting inserts are installed, the working surface of which is pointed, a shank, a bump with a guiding element, while on the two-bladed body there are two rows of cutters and one row on each blade, with this blade is located at an angle of 180 °, and the pitch between the incisors of the first row is equal to the pitch between the incisors of the second row with a shift of ½ step, and the diameter of each incisor of the second row is larger than the diameter of the incisors and the first row is 2 times, the cutters are installed with an inclination — the cutting edge is forward in the directions of rotation, and the working surfaces of carbide inserts are inclined to the body at an angle of 20 ° by stress concentrators forward in the direction of rotation when drilling (see RF patent No. 2298636 for invention "Head for drilling shallow wells in frozen soils", filing date 08/25/2005, published on 05/10/2007).

Кроме того, известна шнековая буровая коронка, содержащая вал с забурником из резцов на конце, формирующих опережающую скважину, а вокруг вала закреплены транспортирующие ленты, образующие цилиндрическую часть шнека, вал дополнительно снабжен конической частью шнека, кромки транспортирующих лент которого армированы резцами, забурник опережает коническую часть шнека таким образом, что формирует опережающую скважину цилиндрической формы (см. патент РФ №2234586 на изобретение «Шнековая буровая коронка», дата подачи 28.03.2003 г., опубликовано 20.08.2004 г.).In addition, a screw drill bit is known that contains a shaft with a bore of cutters at the end forming the leading well, and conveyor belts forming the cylindrical part of the screw are fixed around the shaft, the shaft is additionally equipped with a conical part of the screw, the edges of the conveyor belts of which are reinforced with cutters, the bore is ahead of the conical part of the screw in such a way that it forms a leading well of cylindrical shape (see RF patent No. 2234586 for the invention of “Auger Drill Bit”, filing date 03/28/2003, published 20.0 October 8, 2004).

Известен лопастной бур, содержащий корпус, лопасти, пилотный наконечник и сменные породоразрушающие резцы, причем торец каждой лопасти, обращенный к забою скважины, выполнен под углом к горизонтальной плоскости и имеет равноширокий паз по всей длине лопасти, на верхней грани которого выполнены отверстия с осями, лежащими в плоскости, перпендикулярной плоскости верхней грани паза, а также тем, что ось каждого разрушающего элемента сменного резца, расположенного на лопасти, выполнена под углом к оси хвостовика его корпуса, равным углу между плоскостью торца лопасти, обращенного к забою скважины и горизонтальной плоскостью (см. патент РФ №114713 «Лопастной бур», дата подачи 28.11.2011 г., опубликовано 10.04.2012 г.).Known blade drill containing a housing, blades, a pilot tip and replaceable rock cutting tools, and the end face of each blade facing the bottom of the well is made at an angle to the horizontal plane and has an equally wide groove along the entire length of the blade, on the upper face of which holes with axes are made, lying in a plane perpendicular to the plane of the upper face of the groove, as well as the fact that the axis of each destructive element of the replaceable cutter located on the blade is made at an angle to the axis of the shank of its body equal to the angle between the plane of the end vane facing to the bottom of the borehole and the horizontal plane (see. Russian patent №114713 «auger vane" filing date of 28.11.2011, published on 10.04.2012 g).

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является лопастной бур, породоразрушающая часть которого включает сменный забурник в виде пластины, связанной посредством болтового соединения с полым литым корпусом, на котором с помощью болтового соединения присоединены две призматические пластины, закрепленные на лопастях, при этом на всех пластинах жестко закреплены режущие элементы - резцы, армированные твердосплавными вставками (см. http://www.zavod-sdm.ru/ru/tools/blade-drills/bk-01205, Бур лопастной БК-012-5).The closest technical solution to the claimed utility model is a blade drill, the rock cutting part of which includes a removable bore in the form of a plate connected by means of a bolted connection to a hollow molded body, on which two prismatic plates mounted on the blades are attached using a bolted connection, while on all cutting elements - cutters reinforced with carbide inserts are rigidly fixed to the plates (see http://www.zavod-sdm.ru/ru/tools/blade-drills/bk-01205, Bur blade BK-012-5).

Недостатки известного устройства обусловлены громоздкостью конструкции и ненадежным присоединением резцов с помощью крепежных элементов, подверженных при эксплуатации повышенной деформации и разрушению, что затрудняет демонтаж резцов. Кроме того, известные буры за счет расположения режущих элементов в одной плоскости имеют ограниченную область применения и низкую производительность. Данные конструкции не могут быть использованы для бурения прочных грунтов, их применяют, в основном, для бурения малопрочных грунтов.The disadvantages of the known device are due to the cumbersome design and unreliable attachment of the cutters with the help of fasteners, which are subject to increased deformation and destruction during operation, which makes it difficult to dismantle the cutters. In addition, well-known drills due to the location of the cutting elements in one plane have a limited scope and low productivity. These structures cannot be used for drilling strong soils, they are used mainly for drilling low-strength soils.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является создание упрощенной универсальной надежной конструкции, предназначенной для бурения грунтов расширенного перечня.The technical result, the achievement of which is claimed by the claimed utility model, is to create a simplified universal reliable design designed for drilling soils extended list.

Предлагаемая группа полезных моделей представлена двумя вариантами исполнения породоразрушающей части бурового инструмента.The proposed group of utility models is represented by two versions of the rock-cutting part of the drilling tool.

Заявляемый технический результат по первому варианту достигается тем, что породоразрушающая часть бурового инструмента, включающая пластины с закрепленными на них режущими элементами в виде армированных резцов, согласно полезной модели дополнительно содержит основание, к которому присоединены внешние пластины, между которыми размещена, связанная с ними, по меньшей мере, одна внутренняя съемная пластина с резцами, выполненная цельной или составной.The claimed technical result according to the first embodiment is achieved by the fact that the rock-cutting part of the drilling tool, including plates with cutting elements fixed to them in the form of reinforced cutters, according to a utility model further comprises a base to which external plates are attached, between which is placed, connected with them, at least one internal removable plate with cutters, made integral or composite.

Заявляемый технический результат по второму варианту достигается тем, что породоразрушающая часть бурового инструмента, включающая, по меньшей мере, одну пластину с закрепленными на ней режущими элементами в виде армированных резцов, согласно полезной модели дополнительно содержит основание, на котором закреплена пластина.The claimed technical result according to the second embodiment is achieved by the fact that the rock cutting part of the drilling tool, including at least one plate with cutting elements fixed in it in the form of reinforced cutters, according to a utility model further comprises a base on which the plate is fixed.

Пластины выполнены трапециевидными.The plates are trapezoidal.

Резцы армированы твердосплавными элементами.Cutters are reinforced with carbide elements.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, гдеThe inventive utility model is illustrated by drawings, where

Фиг.1 - вид спереди породоразрушающей части бурового инструмента по первому варианту с одной внутренней цельной пластиной;Figure 1 is a front view of the rock cutting part of the drilling tool according to the first embodiment with one internal solid plate;

Фиг.2 - вид спереди породоразрушающей части бурового инструмента по первому варианту с одной внутренней составной пластиной;Figure 2 is a front view of the rock cutting part of the drilling tool according to the first embodiment with one internal composite plate;

Фиг.3 - вид спереди породоразрушающей части бурового инструмента по второму варианту с одной пластиной.Figure 3 is a front view of the rock cutting part of the drilling tool according to the second embodiment with one plate.

Заявляемое устройство по первому варианту состоит из основания 1, на котором с помощью неразъемного соединения, например, сварки, закреплены внешние пластины 2, установленные с зазором, в котором размещена, по меньшей мере, одна внутренняя съемная пластина 3, связанная с внешними пластинами посредством крепежного соединения 4. Пластины 2, 3, изготовленные из листового проката, имеют форму, приближенную к трапециевидной, при этом площадь внутренней пластины 3 превышает площадь внешних пластин 2. На внутренней пластине 3 жестко закреплены режущие элементы - резцы (зубья) 5, армированные твердосплавными элементами, при этом могут быть использованы цилиндроконические или плоские резцы.The inventive device according to the first embodiment consists of a base 1, on which, by means of a permanent connection, for example, welding, external plates 2 are mounted, installed with a gap in which at least one internal removable plate 3 is connected, connected to the external plates by means of a fixing connections 4. The plates 2, 3, made of sheet metal, have a shape close to trapezoidal, while the area of the inner plate 3 exceeds the area of the outer plates 2. On the inner plate 3 are rigidly fixed cutting e elements - cutters (teeth) 5, carbide reinforced elements, thus may be used flat or cylindric cutters.

Данная конструкция предполагает возможность размещения между внешними пластинами нескольких внутренних съемных пластин 3 (на чертеже не показаны).This design involves the possibility of placing between the outer plates of several internal removable plates 3 (not shown).

Устройство по второму варианту состоит из основания 1, на котором закреплена, по меньшей мере, одна пластина 3 с режущими элементами - армированными резцами 5, при этом пластина 3 может быть выполнена съемной или жестко соединенной с основанием 1. На основании 1 может быть закреплено одновременно несколько пластин с резцами (на чертеже не показано).The device according to the second embodiment consists of a base 1, on which at least one plate 3 is fixed with cutting elements - reinforced cutters 5, while the plate 3 can be made removable or rigidly connected to the base 1. On the base 1 can be fixed simultaneously several plates with cutters (not shown in the drawing).

На основании 1 с помощью неразъемного соединения - сварки закреплен полый корпус 6, в котором размещают или хвостовик шнека, или буровую штангу, связанную с базовой машиной (на чертеже не показаны), и представляющий собой, например, втулку, вал, служащий для сообщения общего вращательного движения. Для надежной установки буровой штанги в корпусе 6 выполнены крепежные отверстия 7.On the basis of 1, using a one-piece connection - welding, a hollow body 6 is fixed, in which either a screw shank or a drill rod connected to the base machine (not shown) is mounted, which is, for example, a sleeve, a shaft used to communicate a common rotational motion. For reliable installation of the drill rod in the housing 6 made mounting holes 7.

На основании 1 может быть закреплен хвостовик (на чертеже не показан), который размещают или в буровой штанге, или в шнеке.On the base 1, a shank (not shown) can be fixed, which is placed either in the drill rod or in the screw.

Пластина 3 может быть выполнена цельной (фиг.1, фиг.3) или составной (фиг.2).Plate 3 can be made integral (figure 1, figure 3) or composite (figure 2).

Армирование резцов выполнено с помощью, например, твердосплавных вставок.Reinforcement of the cutters is performed using, for example, carbide inserts.

В качестве основания 1 может быть использован хвостовик. Осуществление полезной модели подтверждается примерами конкретного выполнения.As the base 1, a shank can be used. The implementation of the utility model is confirmed by examples of specific performance.

Базовую установку (машину) размещают на поверхности грунта.The basic installation (car) is placed on the surface of the soil.

При погружении в грунт заявляемому устройству сообщают вращательное и направленное вниз поступательное движение от привода базовой машины, при этом происходит разрушение породы. В зависимости от применяемых резцов: цилиндроконических или плоских, производят выработку многоуровневой или многоступенчатой скважины соответственно. При этом ступеньки воронки образуются из-за срезания и/или скалывания породы, происходящего за счет возникающих касательных напряжений пропилов и срезов в разрушаемом грунте. Касательные напряжения пропилов и срезов создаются благодаря воздействию резцов 5 на грунт.When immersed in the soil, the inventive device is informed of a rotational and downward translational movement from the drive of the base machine, while the rock is destroyed. Depending on the used cutters: cylindrical or flat, produce a multilevel or multistage well, respectively. In this case, the steps of the funnel are formed due to the cutting and / or chipping of the rock, which occurs due to the arising tangential stresses of cuts and cuts in the destructible soil. The shear stresses of cuts and cuts are created due to the impact of cutters 5 on the ground.

Замену изношенных или поврежденных режущих элементов в случае съемной пластины осуществляют путем ее демонтажа и установки новой, а в случае жестко закрепленной на основании пластины производят замену резцов.The replacement of worn or damaged cutting elements in the case of a removable insert is carried out by dismantling and installing a new one, and in the case of a rigidly fixed to the base of the insert, the cutters are replaced.

Преимуществами заявляемой породоразрушающей части бурового инструмента является простота и прочность конструкции, обеспечивающая быстрый монтаж/демонтаж изношенных по мере истирания или повреждения резцов.The advantages of the inventive rock cutting part of the drilling tool is the simplicity and strength of the structure, which provides quick installation / dismantle of worn cutters as they wear or damage.

Кроме того, устройство является универсальным, т.к. на пластинах могут быть закреплены любые типы режущих элементов, необходимых для разрушения породы различного типа. Конструкция проста в изготовлении и при эксплуатации, позволяет сократить время на замену режущих элементов, что, в свою очередь, повышает производительность буровой установки.In addition, the device is universal, because any types of cutting elements necessary for breaking rock of various types can be fixed on the plates. The design is simple to manufacture and in operation, reduces the time to replace the cutting elements, which, in turn, increases the productivity of the drilling rig.

Кроме того, стоимость изготовления и эксплуатации конструкции ниже по сравнению с прототипом.In addition, the cost of manufacturing and operation of the structure is lower compared to the prototype.

Claims (6)

1. Породоразрушающая часть бурового инструмента, включающая пластины с закрепленными на них режущими элементами в виде армированных резцов, отличающаяся тем, что дополнительно содержит основание, к которому присоединены внешние пластины, между которыми размещена, связанная с ними, по меньшей мере, одна внутренняя съемная пластина с резцами, выполненная цельной или составной.1. The rock damaging part of the drilling tool, including plates with cutting elements fixed to them in the form of reinforced cutters, characterized in that it further comprises a base to which external plates are attached, between which at least one internal removable plate is connected with incisors, made integral or composite. 2. Породоразрушающая часть бурового инструмента по п.1, отличающаяся тем, что пластины выполнены трапециевидными.2. The rock-breaking part of the drilling tool according to claim 1, characterized in that the plates are trapezoidal. 3. Породоразрушающая часть бурового инструмента по п.1, отличающаяся тем, что в качестве режущих элементов используют цилиндроконические или плоские резцы.3. The rock damaging part of the drilling tool according to claim 1, characterized in that cylindrical or flat cutters are used as cutting elements. 4. Породоразрушающая часть бурового инструмента, включающая, по меньшей мере, одну пластину с закрепленными на ней режущими элементами в виде армированных резцов, отличающаяся тем, что дополнительно содержит основание, на котором закреплена пластина.4. The rock-breaking part of the drilling tool, including at least one plate with cutting elements fixed in it in the form of reinforced cutters, characterized in that it further comprises a base on which the plate is fixed. 5. Породоразрушающая часть бурового инструмента по п.4, отличающаяся тем, что пластины выполнены трапециевидными.5. The rock-breaking part of the drilling tool according to claim 4, characterized in that the plates are trapezoidal. 6. Породоразрушающая часть бурового инструмента по п.4, отличающаяся тем, что в качестве режущих элементов используют цилиндроконические или плоские резцы.

6. The rock-breaking part of the drilling tool according to claim 4, characterized in that cylindrical or flat cutters are used as cutting elements.

Images