RU2198281C2 - Drilling bit - Google Patents

Abstract

FIELD: drilling tools, particularly, drilling rock-cutting tools for well planetary-bit drilling. SUBSTANCE: drilling bit consists of welded or cast body with fastening thread, legs or sections with axles, radial thrust bearings and roller cutters whose external working surface is made in the form of combination of truncated conical surfaces located for formation of circular bottom hole with bit rotation round its axis. EFFECT: reduced expenditures for drilling bit manufacture and performance of drilling due to improved drilling bit design with reduced weight of roller cutters and simplified geometry of their working surfaces. 3 dwg

Description

Изобретение относится к буровому инструменту, а именно к буровому породоразрушающему инструменту для планетарно-долотного бурения скважин. The invention relates to a drilling tool, and in particular to a rock cutting tool for planetary-bit drilling of wells.

Известно буровое долото для планетарно-долотного бурения по патенту RU 2134764, С1, кл. Е 21 В 4/20, 20.08.1999 г., 5 с. (прототип), конструкция которого соответствует конструкции приведенной в справочнике Масленникова И. К. "Буровой инструмент" М., Недра, 1989 г., с.18-23, рис.2.1.3 и включает сварной или литой корпус с присоединительной резьбой, лапы или секции с цапфами, опорные подшипники и шарошки, наружные рабочие поверхности которых выполнены в виде сочетания конических поверхностей, полностью перекрывающих забой скважины при вращении долота вокруг собственной оси. Known drill bit for planetary drill bit according to patent RU 2134764, C1, cl. E 21 B 4/20, 08.20.1999, 5 p. (prototype), the design of which corresponds to the design given in the reference book of I. Maslennikov, “Drilling tool” M., Nedra, 1989, p. 18-23, fig. 2.1.3 and includes a welded or cast body with connecting thread, legs or sections with pins, thrust bearings and cones, the outer working surfaces of which are made in the form of a combination of conical surfaces that completely overlap the bottom of the well when the bit rotates around its own axis.

Применение данных долот при бурении планетарно-долотным способом повышает затраты на бурение скважин, так при бурении этим способом на забое находится не менее двух долот, которые в процессе бурения одновременно вращаются как вокруг собственных осей, так и вокруг оси скважины. В результате этого разрушение горной породы на забое скважины осуществляется перемещающимися вокруг оси скважины (по числу долот) малыми кольцевыми забоями, в разрушении которых участвуют только зубья периферийных конусных поверхностей шарошек, а зубья основного конуса шарошек в процессе разрушения не участвуют. То есть при бурении планетарно-долотным способом вышеприведенными долотами у них не используется более 40% рабочих поверхностей шарошек, на изготовление которых затрачиваются дорогостоящие материалы с соответствующими производственными издержками. The use of these bits when drilling with a planetary-bit method increases the cost of drilling wells, so when drilling in this way at the bottom there are at least two bits that rotate simultaneously around their own axes and around the axis of the well during drilling. As a result of this, rock destruction at the bottom of the well is carried out by small annular faces moving around the axis of the well (according to the number of bits), in the destruction of which only the teeth of the peripheral conical surfaces of the cones are involved, and the teeth of the main cone of the cones are not involved in the destruction process. That is, when drilling with the planetary-bit method by the above-mentioned bits, they do not use more than 40% of the working surfaces of the cones, the manufacture of which requires expensive materials with corresponding production costs.

Таким образом, использование вышеприведенных стандартных шарошечных долот при планетарно-долотном бурении нецелесообразно, так как это приводит к повышению затрат на бурение. Thus, the use of the above standard roller cone bits for planetary-bit drilling is impractical, since this leads to an increase in drilling costs.

Цель изобретения - создание долота для планетарно-долотного бурения, обеспечивающего снижение затрат на изготовление, и как следствие этого снижение затрат на бурение. The purpose of the invention is the creation of a bit for planetary-bit drilling, providing a reduction in manufacturing costs, and as a consequence of this reduction in drilling costs.

Указанная цель достигается тем, что шарошки имеют наружные рабочие поверхности в виде сочетания усеченных конических поверхностей, расположенных с возможностью образования кольцевого забоя при вращении долота вокруг собственной оси. This goal is achieved in that the cones have external working surfaces in the form of a combination of truncated conical surfaces located with the possibility of the formation of an annular face when the bit rotates around its own axis.

На фиг.1 изображено предлагаемое буровое долото для планетарно-долотного способа бурения в разрезе; на фиг.2 - размещение двух долот на забое скважины в вертикальной плоскости, а на фиг.3 - схема разрушения забоя скважины. Figure 1 shows the proposed drill bit for planetary-bit method of drilling in the context; figure 2 - the placement of two bits on the bottom of the well in a vertical plane, and figure 3 is a diagram of the destruction of the bottom of the well.

Буровое долото для планетарно-долотного бурения (фиг.1) состоит из сварного или литого корпуса 1 с присоединительной резьбой, лап или секций 2 с цапфами 3, опорных подшипников 4 и шарошек 5, наружная рабочая поверхность которых представлена в виде сочетания усеченных конических поверхностей, расположенных с возможностью образования кольцевого забоя при вращении долота вокруг собственной оси. На фиг. 2 представлены буровые долота для планетарно-долотного бурения 6 и 7 на забое скважины в вертикальной плоскости, а на фиг.3 - схема разрушения породы на забое скважины перемещающимися кольцевыми забоями 8 и 8'; 9 и 9'. A drill bit for planetary-bit drilling (Fig. 1) consists of a welded or cast body 1 with a connecting thread, legs or sections 2 with trunnions 3, pillow blocks 4 and roller cones 5, the outer working surface of which is presented as a combination of truncated conical surfaces, located with the possibility of the formation of an annular face during rotation of the bit around its own axis. In FIG. 2 shows drill bits for planetary-bit drilling 6 and 7 at the bottom of the well in a vertical plane, and figure 3 is a diagram of the destruction of rock at the bottom of the well by moving annular faces 8 and 8 '; 9 and 9 '.

Буровые долота для планетарно-долотного бурения работают следующим образом. Drill bits for planetary-bit drilling work as follows.

Буровые долота 6 и 7 (фиг.2) перед постановкой на забой получают вращение вокруг собственных осей и вокруг оси скважины. При этом соотношение частот вращения в зависимости от крепости горных пород таково, что частота вращения долот 6 и 7 вокруг собственных в 8-15 раз больше, чем частота вращения этих долот вокруг оси скважины. Одновременно с вращением долот включается циркуляция промывочной жидкости в скважине. Затем после постановки долот 6 и 7 на забой скважины и создания необходимого осевого усилия долот на горную породу начинается процесс бурения, характеризующийся перемещающимися по забою скважины, относительно ее оси малыми кольцевыми забоями. Так, долота 6 и 7 при постановке на забой по оси 1-1 (фиг.3) производят в начальный момент разрушение горной породы в забое на площадях, представленных кольцами 8 и 9 (фиг.3). Далее по мере вращения их вокруг оси скважины и перемещения на ось II-II (фиг.3) занимают соответственно положения 8' и 9' и за один оборот долот 6 и 7 вокруг оси скважины перемещающиеся кольцевые забои полностью перекрывают забой скважины. Drill bits 6 and 7 (figure 2) before setting the face receive rotation around their own axes and around the axis of the well. Moreover, the ratio of rotation frequencies depending on the rock strength is such that the rotation frequency of bits 6 and 7 around their own is 8-15 times greater than the rotation frequency of these bits around the axis of the well. Simultaneously with the rotation of the bits, the circulation of flushing fluid in the well is switched on. Then, after setting bits 6 and 7 to the bottom of the well and creating the necessary axial force of the bits on the rock, the drilling process begins, characterized by small annular faces moving along the bottom of the well relative to its axis. So, the bits 6 and 7 when setting on the face along the axis 1-1 (figure 3) at the initial moment, the destruction of the rock in the face in the areas represented by rings 8 and 9 (figure 3). Further, as they rotate around the axis of the well and move on the axis II-II (Fig. 3), they occupy positions 8 'and 9', respectively, and for one revolution of the bits 6 and 7 around the axis of the well, moving annular faces completely cover the bottom of the well.

Таким образом, предлагаемые буровые долота с уменьшенной массой шарошек и упрощенной геометрией их рабочей поверхности обеспечивают бурение скважины в режиме объемного разрушения горной породы при оптимальных осевых нагрузках на долота, а также способствуют увеличению ресурса работы элементов бурового снаряда. Thus, the proposed drill bits with a reduced mass of cones and a simplified geometry of their working surface provide for well drilling in the mode of volumetric destruction of rock with optimal axial loads on the bits, and also contribute to an increase in the service life of elements of the drill string.

Claims (1)

Буровое долото для планетарно-долотного бурения, включающее сварной или литой корпус с присоединительной резьбой, лапы или секции с цапфами, опорные подшипники и шарошки, отличающееся тем, что шарошки имеют наружные рабочие поверхности в виде сочетания усеченных конических поверхностей, расположенных с возможностью образования кольцевого забоя при вращении долота вокруг собственной оси. Drill bit for planetary bit drilling, including a welded or cast body with connecting thread, legs or sections with pivots, thrust bearings and cones, characterized in that the cones have external working surfaces in the form of a combination of truncated conical surfaces arranged with the possibility of formation of an annular face when the bit rotates around its own axis.

Images