RU2046176C1 - Drilling cutter block - Google Patents

Abstract

FIELD: drilling. SUBSTANCE: teeth 8 of drilling cutter block are located symmetrically about radius 7. Teeth 9, 10 are installed on crowns 5 and 6. Tangent slope on teeth 10 is pointed toward block revolution direction. Tangent slope on teeth 10 is pointed direction opposite the revolution. EFFECT: high efficiency. 11 dwg

Description

Изобретение относится к долотостроению и может найти применение в буровых долотах с фрезерованным, литым, штампованным и штыревым вооружением, применяемых при бурении нефтяных и газовых скважин. The invention relates to bit construction and may find application in drill bits with milled, cast, stamped and pin weapons used in drilling oil and gas wells.

Известно буровое долото, содержащее корпус с установленными на нем шарошками, имеющими вооружение в виде венцов зубьев, причем зубья выполнены симметричными относительно своей оси и установлены без наклона относительно радиуса наружной окружности венцов. A drill bit is known that contains a housing with cones mounted thereon having armaments in the form of tooth crowns, the teeth being symmetrical about its axis and installed without tilting with respect to the radius of the outer circumference of the crowns.

Недостатком такого долота является малая эффективность вооружения, вызванная тем, что углы установки зубьев на венцах не соответствуют оптимальным значениям. The disadvantage of this bit is the low efficiency of weapons, due to the fact that the installation angles of the teeth on the crowns do not correspond to the optimal values.

Известно также буровое шарошечное долото, принятое за прототип и содержащее корпус и установленные на нем шарошки с ведущими и ведомыми венцами и расположенные на венцах симметричные относительно радиуса венца зубья и зубья, касательная к линии симметрии каждого из которых, проведенная в точке встречи ее с наружной окружностью венца, выполнена с наклоном относительно радиуса этой окружности. Also known is a cone drill bit, taken as a prototype and containing a housing and cones mounted on it with leading and driven crowns and located on the crowns symmetrical with respect to the radius of the crown of the teeth and teeth, tangent to the line of symmetry of each of which, drawn at the point where it meets the outer circumference crown, made with an inclination relative to the radius of this circle.

Недостатком вооружения такого типа является то, что направление наклона зубьев не соответствует кинематике работы вооружения, наклон выполнен не в нужную сторону и зуб взаимодействует с породой забоя не предназначенной для этого стороной, например внутренней стороной "черпака", а задней, тыльной стороной, при этом значительно уменьшается эффективность поражения забоя и, следовательно, скорость бурения. A disadvantage of this type of armament is that the tilt of the teeth does not correspond to the kinematics of the armament, the tilt is not in the right direction and the tooth interacts with the face rock not for the intended side, for example, the inside of the “scoop”, but the back, back side, while significantly reduces the effectiveness of the defeat of the bottom and, consequently, the drilling speed.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности поражения забоя путем оптимизации кинематики воздействия каждого из венцов зубьев с породой забоя для максимального использования эффекта "черпака". An object of the invention is to increase the effectiveness of the defeat of the face by optimizing the kinematics of the impact of each of the crowns of the teeth with the breed of the face to maximize the effect of the "scoop".

Для решения поставленной задачи в буровом шарошечном долоте, содержащем корпус и установленные на нем шарошки с ведущими и ведомыми венцами и расположенные на венцах симметричные относительно радиуса венца зубья и зубья, касательная к линии симметрии каждого из которых, проведенная в точке встречи ее с наружной окружностью венца, выполнена с наклоном относительно радиуса этой окружности, симметрично относительно радиуса установлены зубья ведущего венца, а зубья, имеющие наклон линии симметрии, установлены на ведомых венцах, при этом на зубьях ведомых венцов, расположенных от ведущего венца к вершине шарошки, наклон касательной направлен в сторону вращения шарошки, а на венцах, размещенных в периферии, в сторону, противоположную вращению. To solve the problem in a cone drill bit containing a body and cones mounted on it with leading and driven crowns and located on the crowns, teeth and teeth symmetrical with respect to the crown radius, tangent to the line of symmetry of each of them, drawn at the point where it meets the outer circumference of the crown is made with an inclination relative to the radius of this circle, teeth of the driving crown are installed symmetrically relative to the radius, and teeth having a slope of the line of symmetry are mounted on the driven crowns, while the teeth of the driven crowns located from the leading crown to the top of the cone, the slope of the tangent is directed towards the rotation of the cone, and on the crowns located in the periphery, in the direction opposite to the rotation.

Технический результат эффективность долот с новым вооружением достигается за счет улучшенного отделения породы от массива забоя. При этом увеличиваются механическая скорость бурения и проходка. EFFECT: efficiency of bits with new weapons is achieved due to improved separation of the rock from the face array. This increases the mechanical drilling speed and penetration.

На фиг. 1 показано долото, вид снизу (со стороны шарошек); на фиг.2 показана схема взаимодействия зубьев различных венцов шарошек с породой забоя (траектории движения зубьев различных венцов); на фиг.3 шарошка, вид на ее вершину; на фиг.4 представлен узел I на фиг.3 конструкция зуба ведущего венца; на фиг.5 узел II на фиг.3 конструкция зуба вершинного венца; на фиг.6 узел III на фиг.3 конструкция зуба периферийного венца; на фиг.7 зубок ведущего венца при штыревом вооружении долота; на фиг.8 показаны конструкция и ориентация зубка вершинного венца при штыревом вооружении долота "черпакообразный" зубок; на фиг. 9 конструкция и ориентация зубка периферийного венца при штыревом вооружении долота "черпакообразный" зубок; на фиг. 10 использование симметричного зубка для реализации наклона рабочей поверхности против вращения (вершинный венец); на фиг.11 способ установки симметричного зубка периферийного венца. In FIG. 1 shows a bit, view from below (from the side of the cones); figure 2 shows a diagram of the interaction of the teeth of various crowns of cones with the rock of the face (the trajectory of the teeth of various crowns); figure 3 cone, view of its top; figure 4 presents the node I in figure 3 the construction of the tooth of the leading crown; in Fig.5 node II in Fig.3 tooth vertex crown design; in Fig.6 node III in Fig.3 design of the tooth of the peripheral crown; Fig.7 clove leading crown with pin armament bits; on Fig shows the design and orientation of the tooth of the apical crown with pin armament bits "scoop" clove; in FIG. 9 design and orientation of the tooth of the peripheral crown with pin armament of the bit "scoop" clove; in FIG. 10 the use of a symmetrical little tooth for the implementation of the inclination of the working surface against rotation (apex crown); 11, a method of installing a symmetrical clove of the peripheral crown.

Буровое шарошечное долото содержит корпус 1 и установленные на нем шарошки 2 с вооружением 3 в виде ведущих 4 и ведомых 5 и 6 венцов с симметричными относительно радиуса 7 венца 4 зубьями 8 и зубьями 9 и 10, установленными так, что касательная 11 к линии 12 симметрии каждого из них, проведенная в точке встречи ее с наружной окружностью 13 венца 5 или 6, выполнена с наклоном относительно радиуса 14 этой окружности. The drill bit contains a housing 1 and cones 2 mounted on it with an armament 3 in the form of leading 4 and driven 5 and 6 crowns with 4 teeth 8 symmetrical with respect to the radius 7 of the crown and teeth 9 and 10 mounted so that the tangent 11 to the line of symmetry 12 each of them, held at the point of meeting it with the outer circumference 13 of the crown 5 or 6, is made with an inclination relative to the radius 14 of this circle.

В долоте симметрично относительно радиуса 7 установлены зубья 8 ведущего венца 4, т. е. линия симметрии этих зубьев совпадает с радиусом окружности венца, а зубья 9 и 10, имеющие наклон линии 12 симметрии, установлены на ведомых 5 и 6 венцах, при этом на зубьях 9 венцов 5, расположенных от ведущего венца 4 к вершине 15 шарошки 2, наклон касательной 11 направлен в сторону вращения шарошки, а на венцах 6, размещенных к периферии, в сторону, противоположную вращению. In the bit, teeth 8 of the leading crown 4 are installed symmetrically with respect to radius 7, i.e., the line of symmetry of these teeth coincides with the radius of the circumference of the crown, and teeth 9 and 10, having a slope of the line of symmetry 12, are mounted on the driven 5 and 6 crowns, while teeth 9 of the crowns 5, located from the leading crown 4 to the top 15 of the cone 2, the inclination of the tangent 11 is directed towards the rotation of the cone, and on the crowns 6, located to the periphery, in the direction opposite to the rotation.

Вооружение 3 может быть как фрезерованного (штампованного, литого и других типов), так и штыревого (с впрессовываемыми зубками) самых различных типов. На фиг.8 и 9 показаны способ установки зубков "черпакообразного" типа само тело зубка устанавливается по радиусу окружности венца, а его изогнутая головка таким образом, чтобы касательная к линии симметрии была наклонена относительно радиуса в ту или иную сторону. Armament 3 can be both milled (stamped, cast and other types), and pin (with pressed teeth) of various types. Figures 8 and 9 show the installation method of the “scoop” type teeth, the tooth body itself is set along the radius of the circumference of the crown, and its curved head so that the tangent to the line of symmetry is inclined relative to the radius in one direction or another.

Долото на венцах 5 и 6 может иметь и симметричные зубки, но в этом случае они должны быть установлены под углом к радиусу окружности (фиг.10 и 11). При такой установке зубков так же, как и во всех случаях использования симметричного вооружения, как, например, на фиг.3-6, линия симметрии совпадает с касательной к этой линии. The bit on the crowns 5 and 6 may have symmetrical teeth, but in this case they must be installed at an angle to the radius of the circle (Fig. 10 and 11). With this installation of teeth, as in all cases of using symmetrical weapons, as, for example, in Figs. 3-6, the line of symmetry coincides with the tangent to this line.

Работает долото следующим образом. The chisel works as follows.

Долото опускается на забой скважины, ему придается вращение, шарошки перекатываются по забою, при этом зубья ведущих венцов, перекатываясь по забою без скольжения, нарушают целостность породы и, вдавливаясь в нее, производят скалывающее действие. Зубья венцов, размещенных на периферийных и вершинных участках шарошки, совершают сложное движение перекатывание со скольжением. При этом направление скольжения вершинных венцов противоположно направлению скольжения зубьев периферийных венцов. The bit drops to the bottom of the well, it is given rotation, the cones roll along the bottom, while the teeth of the leading crowns, rolling along the bottom without slipping, violate the integrity of the rock and, pushing into it, produce a cleaving action. The teeth of the crowns located on the peripheral and apical sections of the cone make a complex rolling and sliding movement. In this case, the sliding direction of the apical crowns is opposite to the sliding direction of the teeth of the peripheral crowns.

При выполнении зубьев с наклоном или при использовании "черпакообразных" зубьев с изогнутой линией симметрии, в которых направление скольжения совпадает с его наклоном, зуб взаимодействует с породой не только своей вершиной, но и своей передней поверхностью (или внутренней поверхностью "черпака"). При этом зубья этих венцов своей вершиной нарушают монолитность породы, а рабочая передняя поверхность сдвигает и отделяет куски породы от массива. When performing teeth with an inclination or when using “scoop-like” teeth with a curved line of symmetry, in which the direction of sliding coincides with its inclination, the tooth interacts with the rock not only with its top, but also with its front surface (or the inner surface of the “scoop”). At the same time, the teeth of these crowns violate the solidity of the rock with their apex, and the working front surface shifts and separates pieces of rock from the massif.

Выполнение зубьев наклонными способствует наилучшему отделению породы. Особенно эффективно такое выполнение зубьев при бурении вязких и эластичных пород, где обычное однократное внедрение зубьев в породу не вызывает отделение частиц породы. Tilting the teeth promotes better separation of the breed. Especially effective is the implementation of the teeth when drilling viscous and elastic rocks, where the usual single introduction of teeth into the rock does not cause the separation of rock particles.

Промышленная применимость обеспечивается тем, что при их изготовлении не усложняется технология изготовления, конструкция долот практически остается на уровне базовых (прототипа). Industrial applicability is ensured by the fact that their manufacture does not complicate the manufacturing technology, the design of the bits practically remains at the base level (prototype).

Claims (1)

БУРОВОЕ ШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО, содержащее корпус и установленные на корпусе шарошки с ведущими и ведомыми венцами и расположенные на венцах симметрично относительно радиуса венца зубья и зубья, касательная к линии симметрии каждого из которых, проведенная в точке встречи ее с наружной окружностью венца, выполнена с наклоном относительно радиуса этой окружности, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности поражения забоя путем оптимизации кинематики воздействия каждого из венцов зубьев с породой забоя для максимального использования эффекта "черпака", симметрично относительно радиуса установлены зубья ведущего венца, а зубья, имеющие наклон линии симметрии, установлены на ведомых венцах, при этом на зубьях ведомых венцов, расположенных от ведущего венца к вершине шарошки, наклон касательной направлен в сторону вращения шарошки, а на венцах, размещенных к периферии в сторону, противоположную вращению. DRILLING DRILLING BIT, containing the body and mounted on the body cones with leading and driven crowns and located on the crowns symmetrically with respect to the radius of the crown of the teeth and teeth, tangent to the line of symmetry of each of which, drawn at the point of meeting it with the outer circumference of the crown, is made with an inclination relative to radius of this circle, characterized in that, in order to increase the efficiency of the face damage by optimizing the kinematics of the impact of each of the tooth crowns with the face rock for maximum use of the scoop effect, the teeth of the driving crown are installed symmetrically with respect to the radius, and the teeth having a slope of the line of symmetry are mounted on the driven crowns, while on the teeth of the driven crowns located from the leading crown to the top of the cone, the tangent inclination is directed to the rotation of the cone, and on the crowns placed to the periphery in the direction opposite to the rotation.

Images