RU2170321C2 - Diamond drill bit - Google Patents

Abstract

FIELD: rock breaking tools. SUBSTANCE: invention refers to diamond drill bits to core boreholes. Proposed diamond drill bit has body and diamond matrix divided by washing grooves into sectors composed of stepped part and pilot part extended towards face. Stepped and pilot parts are manufactured separately in the form of individual sectors arranged staggered, some extending towards face to form hydraulic chambers conjugate to washing grooves. Sectors extended towards face are displaced relative to mean radius of matrix inwards and other sectors are displaced towards periphery. Structure of drill bit provides for efficient drilling with lesser energy consumption, for reduced metal consumption and for improved core formation. EFFECT: reduced energy consumption during drilling by way of decrease of area of face surface of matrix and isolation of core from external mechanical action of walls of holes. 2 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к алмазным коронкам для бурения скважин с отбором керна. The invention relates to a rock cutting tool, namely to diamond crowns for drilling wells with coring.

Известна алмазная буровая коронка, содержащая корпус, алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на сектора, где выбором отношения длины промывочного паза к длине сектора, равным 0,5-1,0, обеспечивается уменьшение площади алмазосодержащей части матрицы. Авторское свидетельство СССР N 1469087, кл. E 21 B 10/60, 1989 г. A known diamond drill bit containing a housing, a diamond-containing matrix, divided by washing grooves into sectors, where the choice of the ratio of the length of the washing groove to the sector length equal to 0.5-1.0, provides a reduction in the area of the diamond-containing part of the matrix. USSR copyright certificate N 1469087, cl. E 21 B 10/60, 1989

Однако данная конструкция буровой коронки не обеспечивает сохранности керна, поскольку последний не изолирован от внешних воздействий работы буровой коронки. However, this design of the drill bit does not provide core safety, since the latter is not isolated from external influences of the drill bit.

За прототип принята алмазная буровая коронка, включающая корпус и алмазосодержащую матрицу, разделенную на скважинообразующие и кернообуривающие сектора, смещенные по радиусу и высоте, и расположенные в шахматном порядке с образованием гидравлических камер, сопряженных с промывочными пазами. Авторское свидетельство СССР N 308181, кл. E 21 B 9/16, 1971 г. A diamond drill bit, including a body and a diamond-containing matrix, divided into borehole and core drilling sectors shifted in radius and height and arranged in a checkerboard pattern with the formation of hydraulic chambers associated with flushing grooves, was adopted as a prototype. USSR author's certificate N 308181, cl. E 21 B 9/16, 1971

Недостатком этой буровой коронки является то, что скважинообразующие сектора имеют большую высоту, чем кернообуривающие, к тому же кернообуривающие сектора примыкают к задней по ходу вращения коронки стенке скважинообразующих секторов, образуя тупиковые зоны в гидравлической камере. The disadvantage of this drill bit is that the well-forming sectors have a greater height than the core drilling, in addition, the core drilling sectors are adjacent to the back wall of the hole-forming sectors along the rotation of the crown, forming dead-ends in the hydraulic chamber.

В данной конструкции, хотя и достигается уменьшение контактной площади торцевой поверхности матрицы, однако в силу отмеченных недостатков керн не изолирован от внешних воздействий работы буровой коронки, а скопление шлама в тупиковой зоне гидравлической камеры также нарушает его структуру и увеличивает энергозатраты, снижая эффективность процесса углубки скважин. In this design, although a decrease in the contact area of the end surface of the matrix is achieved, however, due to the noted drawbacks, the core is not isolated from the external influences of the drill bit, and the accumulation of sludge in the dead end of the hydraulic chamber also violates its structure and increases energy consumption, reducing the efficiency of the well deepening process .

Задача изобретения - создание конструкции коронки, обеспечивающей высокую эффективность бурения с меньшими энергозатратами и улучшением условий кернообразования. The objective of the invention is the creation of a crown design that provides high drilling efficiency with less energy and improving core formation conditions.

Технический результат - снижение энергозатрат процесса бурения путем уменьшения контактной площади рабочей поверхности матрицы с горной породой, изолирование керна от внешних механических воздействий со стороны стенок скважины и шлама. EFFECT: reduced energy consumption of the drilling process by reducing the contact area of the working surface of the matrix with rock, isolating the core from external mechanical stresses from the side of the borehole wall and cuttings.

Это достигается тем, что в алмазной буровой коронке, включающей корпус и закрепленную на нем алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные сектора, расположенные чередующимися в шахматном порядке, одни из которых выдвинуты в сторону забоя, образующие гидравлические камеры, сопряженные с промывочными пазами, согласно изобретению выдвинутые в сторону забоя сектора смещены относительно среднего радиуса матрицы внутрь корпуса, а другие сектора - к периферии. This is achieved by the fact that in a diamond drill bit including a body and a diamond-containing matrix fixed to it, divided by flushing grooves into separate sectors arranged alternately in a checkerboard pattern, one of which is extended towards the bottom, forming hydraulic chambers mating with the flushing grooves, according to According to the invention, the sectors advanced towards the bottom are displaced relative to the average radius of the matrix inside the housing, and the other sectors are moved to the periphery.

Выполнением алмазосодержащей матрицы раздельно в виде отдельных секторов, расположенных с чередованием в шахматном порядке, со смещением выдвинутых в сторону забоя секторов относительно среднего радиуса матрицы внутрь корпуса, а других секторов - к периферии, обеспечивается уменьшение контактной площади рабочей поверхности матрицы с горной породой и достигается изолирование керна от внешних механических воздействий со стороны стенок скважины, что в совокупности ведет к снижению энергозатрат процесса бурения скважины и повышению сохранности формы и целостности керна. Кроме того, образование гидравлических камер, сопряженных с промывочными пазами в процессе бурения гасят внешние вибрации на керн, обеспечивая его сохранность, а также создается развитая промывочная система, охлаждающая и очищающая матрицу как с внешней, так и с внутренней стороны. By executing the diamond-containing matrix separately in the form of separate sectors arranged alternately in a checkerboard pattern, with the sectors extended towards the bottom face relative to the average radius of the matrix inside the housing, and other sectors to the periphery, the contact area of the working surface of the matrix with the rock is reduced and isolation is achieved and isolation is achieved core from external mechanical influences from the side of the well walls, which together leads to a reduction in energy consumption of the well drilling process and an increase in rannosti mold and core integrity. In addition, the formation of hydraulic chambers associated with flushing grooves during drilling damp external vibrations to the core, ensuring its safety, and a well-developed flushing system is created to cool and clean the matrix from both the external and internal sides.

Указанный выше порядок расположения секторов матрицы предусматривает передачу параметров режима бурения на забой по направлениям совокупных треугольников, что в сочетании со ступенчатой формой забоя обеспечивает устойчивую работу буровой коронки. The above arrangement order of the matrix sectors provides for the transfer of drilling mode parameters to the bottom in the directions of the total triangles, which, in combination with the stepped bottom shape, ensures stable operation of the drill bit.

На фиг. 1 изображена алмазная буровая коронка, общий вид, на фиг. 2 - вид с торца матрицы. In FIG. 1 shows a diamond drill bit, general view; FIG. 2 is an end view of the matrix.

Алмазная буровая коронка содержит корпус 1 и алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами 2 на отстающие 3 и выдвинутые над ними в сторону забоя пилотные сектора 4. Эти сектора расположены с чередованием в шахматном порядке, при этом сектора 4 смещены относительно среднего диаметра матрицы внутрь корпуса, а другие - отстающие сектора 3 смещены к периферии и образуют гидравлические камеры 5, сопряженные с промывочными пазами 2. The diamond drill bit comprises a housing 1 and a diamond-containing matrix divided by flushing grooves 2 into lagging 3 and pilot sectors 4 extended above them towards the bottom. These sectors are staggered alternating, while sectors 4 are offset relative to the average diameter of the matrix inside the housing, and others - lagging sectors 3 are shifted to the periphery and form hydraulic chambers 5 associated with the flushing grooves 2.

Алмазная буровая коронка работает следующим образом. Diamond drill bit works as follows.

При бурении скважины крутящий момент и осевая нагрузка прилагается через корпус 1 на сектора 3 и 4, создающие на разных расстояниях от забоя совокупные условные треугольники, осуществляя этим самым процесс бурения. Подаваемый поток жидкости, протекая через гидравлические камеры 5, гасит внешние вибрации на керн, далее, охлаждая и очищая поверхности матрицы, выносит шлам через промывочные пазы 2. When drilling a well, the torque and axial load are applied through the housing 1 to sectors 3 and 4, creating aggregate triangles at different distances from the bottom, thereby performing the drilling process. The supplied fluid flow, flowing through the hydraulic chambers 5, damps external vibrations to the core, then, cooling and cleaning the surface of the matrix, removes the sludge through the washing grooves 2.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают по сравнению с известными более высокую эффективность бурения при меньших энергозатратах и сохранности керна. Thus, the distinctive features of the proposed technical solution provide, compared with the known higher drilling efficiency with less energy and core safety.

Claims (1)

Алмазная буровая коронка, включающая корпус и закрепленную на нем алмазосодержащую матрицу, разделенную промывочными пазами на отдельные сектора, расположенные чередующимися в шахматном порядке, одни из которых выдвинуты в сторону забоя, образующие гидравлические камеры, сопряженные с промывочными пазами, отличающаяся тем, что выдвинутые в сторону забоя сектора смещены относительно среднего радиуса матрицы внутрь корпуса, а другие сектора - к периферии. A diamond drill bit including a body and a diamond-containing matrix mounted on it, divided by flushing grooves into separate sectors arranged alternately in a checkerboard pattern, some of which are extended towards the bottom, forming hydraulic chambers mating with the flushing grooves, characterized in that they are extended to the side the slaughter sectors are offset relative to the average radius of the matrix inside the housing, and the other sectors to the periphery.

Images