RU2120021C1 - Crown bit - Google Patents

Abstract

FIELD: rock-cutting tools, in particular, diamond crown bits for drilling hard rocks. SUBSTANCE: crown bit has body with fastening thread and diamond-containing matrix with radial water courses and circular concentric grooves at the end made in the form of trapezium in cross-section. Trapezium small base faces bottom hole. Each inlet side of water courses has members installed for crushing of formed rock accumulations. Height of members is less than the depth of grooves and inlet side of each water course is made at an angle 5-45 deg with groove expansion towards flow direction of mud. EFFECT: higher efficiency of drilling. 2 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к алмазным коронкам для бурения твердых пород. The invention relates to a rock cutting tool, namely to diamond crowns for drilling hard rocks.

Известна алмазная коронка, состоящая из корпуса с присоединительной резьбой и алмазосодержащей матрицы с радиальными промывочными пазами [1]. Недостатком данной коронки является низкая эффективность бурения, обусловленная повышенным износом торца матрицы и частым образованием на нем фасок. Known diamond crown, consisting of a housing with a connecting thread and a diamond-containing matrix with radial flushing grooves [1]. The disadvantage of this crown is the low drilling efficiency due to increased wear on the end face of the matrix and the frequent formation of chamfers on it.

Известна также буровая коронка, принятая за прототип, содержащая корпус с присоединительной резьбой и алмазосодержащую матрицу с кольцевой концентричной канавкой на торце, выполненной с поперечным сечением в форме трапеции, меньшее основание которой обращено в сторону присоединительной резьбы [2] . Недостатком этой буровой коронки является низкая механическая скорость бурения из-за большой площади поверхности контакта алмазосодержащей матрицы с породой, так как кольцевая концентричная канавка на торце выполнена с поперечным сечением в форме трапеции, большее основание которой обращено к забою скважины. Площадь поверхности контакта такой коронки с забоем более чем в 1,5 раза выше, чем у серийной коронки. Also known is the drill bit adopted for the prototype, comprising a body with a connecting thread and a diamond-containing matrix with an annular concentric groove at the end made with a trapezoidal cross section, the smaller base of which faces the connecting thread [2]. The disadvantage of this drill bit is the low mechanical drilling speed due to the large contact surface area of the diamond-containing matrix with the rock, since the annular concentric groove at the end is made with a trapezoidal cross section, the larger base of which faces the bottom of the well. The contact surface area of such a crown with a face is more than 1.5 times higher than that of a serial crown.

Техническим решением задачи является повышение эффективности бурения за счет уменьшения износа торца матрицы, предотвращения фаскообразования и увеличения механической скорости бурения за счет уменьшения площади поверхности контакта алмазосодержащей матрицы с породой. The technical solution to the problem is to increase drilling efficiency by reducing wear on the end face of the matrix, preventing chamfering and increasing the mechanical drilling speed by reducing the contact surface area of the diamond-containing matrix with the rock.

Техническое решение задачи достигается тем, что в буровой коронке, содержащей корпус с присоединительной резьбой и алмазосодержащую матрицу с радиальными промывочными пазами и кольцевыми концентричными канавками на торце, выполненными с поперечным сечением в форме трапеции, меньшее основание трапеции обращено в сторону забоя скважины, в каждой набегающей стороне промывочных пазов установлены элементы, предназначенные для разрушения образующихся гребней породы, причем высота элементов меньше глубины канавок, а набегающая сторона каждого промывочного паза выполнена под углом 5 - 45^o с расширением паза в сторону движения промывочной жидкости.The technical solution to the problem is achieved in that in a drill bit containing a body with a connecting thread and a diamond-containing matrix with radial flushing grooves and annular concentric grooves at the end made with a trapezoidal cross section, the smaller base of the trapezoid faces the bottom of the well, in each incident the flush grooves are equipped with elements designed to destroy the crests formed, the height of the elements being less than the depth of the grooves, and the incident side dogo purge groove is formed at an angle of 5 - 45 ^o with the expansion slot in the direction of movement of wash liquid.

Такая коронка имеет более чем в 2 раза меньшую контактную поверхность взаимодействия с забоем, что позволяет увеличить механическую скорость бурения. При работе коронки на забое образуется концентричный выступ /гребень/ породы, разрушаемый не торцем матрицы, а поперечными колебаниями коронки за счет возникновения центробежных сил, воздействием струй промывочной жидкости и посредством элементов, установленных в набегающих сторонах промывочных пазов. Причем, чем тверже порода на забое скважины, тем легче /вследствие увеличения ее хрупкости/ разрушается образующийся гребень. Таким образом, процесс истирания и резания породы алмазами совмещается с направленным скалыванием, что осуществляется без дополнительных источников энергии извне, т. е. повышается эффективность разрушения породы при меньшей энергоемкости процесса. Кроме того, образующийся при бурении концентричный выступ на забое играет роль центратора, что приводит к снижению интенсивности естественного искривления скважины. Such a crown has a contact surface of interaction with the face more than 2 times smaller, which allows increasing the mechanical drilling speed. When the crown operates on the face, a concentric protrusion / ridge / rock is formed, which is destroyed not by the end face of the matrix, but by transverse vibrations of the crown due to the occurrence of centrifugal forces, the action of jets of washing liquid and by means of elements installed in the running sides of the washing grooves. Moreover, the harder the rock at the bottom of the well, the easier / due to an increase in its brittleness, the resulting crest is destroyed. Thus, the process of abrasion and cutting of rock with diamonds is combined with directional chipping, which is carried out without additional sources of energy from the outside, i.e., the efficiency of rock destruction with a lower energy intensity of the process is increased. In addition, the concentric protrusion formed during drilling on the bottom plays the role of a centralizer, which leads to a decrease in the intensity of the natural curvature of the well.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами, где на фиг. 1 показан разрез буровой коронки через промывочные пазы; на фиг. 2 - вид коронки с торца. The essence of the invention is illustrated by the following description and the accompanying drawings, where in FIG. 1 shows a section of a drill bit through flushing grooves; in FIG. 2 - end view of the crown.

Буровая коронка содержит корпус 1 с присоединительной резьбой 2 и алмазосодержащую матрицу 3, разделенную радиальными промывочными пазами 4 на сектора. Алмазосодержащая матрица 3 имеет на торце кольцевые концентричные канавки 5, выполненные с поперечным сечением в форме трапеции, меньшее основание которой обращено в сторону забоя скважины. В каждой набегающей стороне промывочных пазов 4 установлены элементы 6, разрушающие образующийся при бурении гребень породы 7, причем высота элементов h₁ меньше глубины канавок h₂, а набегающая сторона каждого промывочного паза 4 выполнена под углом α = 5 - 45^o с расширением паза в сторону движения промывочной жидкости.The drill bit contains a housing 1 with a connecting thread 2 and a diamond-containing matrix 3, divided by radial flushing grooves 4 into sectors. The diamond-containing matrix 3 has annular concentric grooves 5 at the end, made with a trapezoid cross-section, the smaller base of which faces the bottom of the well. Elements 6 are installed in each running side of the washing grooves 4, destroying the rock ridge 7 formed during drilling, the height of the elements h _{1 being} less than the depth of the grooves h ₂ , and the running side of each washing groove 4 is made at an angle α = 5 - 45 ^o with the groove widening the direction of movement of the flushing fluid.

Буровая коронка работает следующим образом. The drill bit works as follows.

В начале бурения под воздействием осевой нагрузки и вращения при подаче промывочной жидкости происходит разрушение породы на забое скважины алмазосодержащей матрицей 3. По мере углубки на забое скважины образуется гребень породы 7, на который воздействуют подрезающие его снизу острые алмазосодержащие края кольцевых концентричных канавок 5, поперечные колебания коронки, давление подаваемой через радиальные промывочные пазы 4 промывочной жидкости и скалывающие элементы 6. В результате воздействия всех этих факторов осуществляется разрушение гребня породы 7 и вынос его остатков в затрубное пространство промывочной жидкостью. At the beginning of drilling, under the influence of axial load and rotation when the flushing fluid is supplied, the rock is destroyed at the bottom of the well by a diamond-containing matrix 3. As the bottom is deepened, a ridge of rock 7 is formed on which the sharp diamond-containing edges of the annular concentric grooves 5, transverse vibrations, cutting from below, act crowns, the pressure supplied through the radial washing grooves 4 of the washing liquid and shearing elements 6. As a result of the influence of all these factors, stitching rock ridge 7 and the removal of its residues into the annulus with flushing fluid.

Предлагаемая буровая коронка может быть изготовлена в соответствии с действующими стандартами и предназначена для бурения преимущественно твердых и крепких горных пород как одинарными, так и двойными колонковыми снарядами. The proposed drill bit can be manufactured in accordance with current standards and is designed for drilling mainly solid and strong rocks with both single and double core drill.

Источники информации
1. Буровой инструмент для геологоразведочных скважин: Справочник. - М.: Недра, 1990, с. 55.Sources of information
1. Drilling tools for exploration wells: Reference. - M .: Nedra, 1990, p. 55.

2. Авторское свидетельство СССР N 1714074, кл. E 21 B 10/60, 1992. 2. Copyright certificate of the USSR N 1714074, cl. E 21 B 10/60, 1992.

Claims (2)

1. Буровая коронка, содержащая корпус с присоединительной резьбой и алмазосодержащую матрицу с радиальными промывочными пазами и кольцевыми концентричными канавками на торце, выполненными с поперечным сечением в форме трапеции, отличающаяся тем, что меньшее основание трапеции обращено в сторону забоя скважины, в каждой набегающей стороне промывочных пазов установлены элементы, предназначенные для разрушения гребней породы, причем высота элементов меньше глубины канавок. 1. A drill bit comprising a body with a connecting thread and a diamond-containing matrix with radial flushing grooves and annular concentric grooves on the end face made with a trapezoid cross-section, characterized in that the smaller base of the trapezoid faces the bottom of the well, in each running side of the flushing grooves installed elements designed to destroy the crests of the rocks, and the height of the elements is less than the depth of the grooves. 2. Буровая коронка по п. 1, отличающаяся тем, что набегающая сторона каждого промывочного паза выполнена под углом 5 - 45^o с расширением паза в сторону движения промывочной жидкости.2. The drill bit according to claim 1, characterized in that the incident side of each flushing groove is made at an angle of 5 - 45 ^o with the expansion of the groove in the direction of movement of the flushing fluid.

Images