RU2360096C1 - Cone bit for boring horizontal boreholes - Google Patents

Cone bit for boring horizontal boreholes Download PDF

Info

Publication number
RU2360096C1
RU2360096C1 RU2007136753/03A RU2007136753A RU2360096C1 RU 2360096 C1 RU2360096 C1 RU 2360096C1 RU 2007136753/03 A RU2007136753/03 A RU 2007136753/03A RU 2007136753 A RU2007136753 A RU 2007136753A RU 2360096 C1 RU2360096 C1 RU 2360096C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bit
core
rock
angle
cone bit
Prior art date
Application number
RU2007136753/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007136753A (en
Inventor
Игорь Николаевич Некрасов (RU)
Игорь Николаевич Некрасов
Родион Михайлович Богомолов (RU)
Родион Михайлович Богомолов
Юрий Артемьевич Палащенко (RU)
Юрий Артемьевич Палащенко
Андрей Георгиевич Ищук (RU)
Андрей Георгиевич Ищук
Михаил Викторович Гавриленко (RU)
Михаил Викторович Гавриленко
Сергей Михайлович Крылов (RU)
Сергей Михайлович Крылов
Леонид Владимирович Морозов (RU)
Леонид Владимирович Морозов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") filed Critical Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш")
Priority to RU2007136753/03A priority Critical patent/RU2360096C1/en
Publication of RU2007136753A publication Critical patent/RU2007136753A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2360096C1 publication Critical patent/RU2360096C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: cone bit for boring horizontal boreholes consists of case with mounting thread, of rock destroying elements, of watercourses including central inclined watercourse made from side of bottomhole and reinforced with wear resistant coating or equipped with core breaker with main bit inserts. Equipment of the cone bit is made in form of cutting rows of successively arranged one after another rock destroying teeth assembled on one-thread, two- or more- thread conic screwed blades divided with conic screwed grooves for discharge of flushing fluid and particles of bored rock from bottomhole. Also optimal value of lifting angle of conic screwed blades is within ranges 48°÷75°. Optimal incline angle of hole for core to axis of cone bit is within ranges 15°÷23°. Optimal value of diametre of hole for core is 12%÷18% from external diametre of cone bit. Watercourses for removing bored rock out of bottomhole are directed from the central course into external screwed grooves with incline to their surface at acute angle in the direction of rising flow of flushing fluid.
EFFECT: increased mechanical rate of boring.
5 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к инструменту для строительства глубоких нефтяных и газовых скважин, преимущественно горизонтальных.The present invention relates to a tool for the construction of deep oil and gas wells, mainly horizontal.

Известен конический винтовой бур для бурения горных пород [1]. Этот бур, принятый за аналог, имеет центральный сменный наконечник заостренной формы, играющий роль пилотного направления при начале бурения, а также винтовое лезвие, закрепленное на центральной штанге. Следуя за заостренным наконечником, винтовое лезвие с постоянным шагом имеет коническую форму с углом конуса в пределах от 15° до 20°. При вращении бура заостренный наконечник вдавливается в породу, а коническое винтовое лезвие постепенно расширяет диаметр скважины, врезаясь в ее стенку, одновременно заставляя разрушенную породу смещаться по непрерывному криволинейному винтовому пространству между штангой и винтовой кромкой лезвия в сторону устья скважины.Known conical helical drill for drilling rocks [1]. This drill, adopted as an analogue, has a central interchangeable tip of a pointed shape, which plays the role of a pilot direction at the beginning of drilling, as well as a helical blade mounted on a central rod. Following the pointed tip, the helical blade with a constant pitch has a conical shape with a cone angle ranging from 15 ° to 20 °. When the drill rotates, the pointed tip is pressed into the rock, and the conical helical blade gradually expands the diameter of the well, crashing into its wall, while simultaneously causing the destroyed rock to move along the continuous curved helical space between the rod and the helical edge of the blade towards the wellhead.

Достоинством такого винтового бура является то, что его наружная рабочая поверхность выполнена конической с винтовыми лопастями. Форма этих лопастей позволяет буру подобно шурупу-саморезу ввинчиваться в породу. И как шуруп-саморез требует значительного осевого усилия только в начале работы до углубления скважины на несколько ниток винтовых лопастей в породу. Затем винтовое лезвие, врезаясь в стенку скважины по винтовой поверхности, позволяет значительно снизить потребную осевую нагрузку за счет разложения прилагаемого усилия от крутящего момента на две составляющие, направленные одна вдоль поверхности врезающегося винтового лезвия, а другая - вдоль оси бура. При этом осевое перемещение-внедрение бура в породу возможно практически без применения осевой нагрузки, лишь только с приложением увеличивающегося крутящего момента от привода бура.The advantage of such a screw drill is that its outer working surface is conical with screw blades. The shape of these blades allows the drill to screw into the rock like a self-tapping screw. And as a self-tapping screw requires significant axial effort only at the beginning of work until the well is deepened by several threads of screw blades in the rock. Then, the screw blade, cutting into the borehole wall along the helical surface, can significantly reduce the required axial load due to the decomposition of the applied force from the torque into two components, one directed along the surface of the cutting screw blade and the other along the drill axis. In this case, the axial movement-introduction of the drill into the rock is possible practically without the use of axial load, only with the application of increasing torque from the drive of the drill.

Другим достоинством конического бура с винтовым расположением непрерывного лезвия является то, что при осевом внедрении минимальны вибрации и биение о стенку скважины, присущие шарошечным долотам, когда диаметр получаемой при бурении скважины больше диаметра долота. В последнем случае неизбежны поперечное биение и вибрации, преждевременно разрушающие инструмент.Another advantage of a conical drill with a helical arrangement of a continuous blade is that during axial penetration, the vibrations and runout on the wall of the well inherent in roller cone bits are minimal, when the diameter obtained during drilling is larger than the diameter of the bit. In the latter case, transverse beating and vibrations that prematurely destroy the instrument are inevitable.

К недостаткам данного аналога следует отнести то, что, как и в любом долоте режущего типа, линейная скорость движения режущих элементов, а значит, интенсивность разрушения породы в значительной мере зависит от расстояния их от вертикальной оси долота. На периферии забоя скорость разрушения максимальна, а непосредственно на оси линейная скорость резцов равна нулю и интенсивность разрушения породы минимальна. И по мере затупления центральных резцов требуется все возрастающее осевое усилие для поддавливания их, позволяющее создавать необходимое для разрушения породы удельное давление, большее чем предел сопротивления породы разрушению.The disadvantages of this analogue include the fact that, as in any cutting type bit, the linear speed of movement of the cutting elements, and hence the intensity of rock destruction, largely depends on their distance from the vertical axis of the bit. At the bottom periphery, the rate of destruction is maximum, and directly on the axis, the linear speed of the incisors is zero and the rate of rock destruction is minimal. And as the central incisors become blunted, an ever increasing axial force is required to crush them, which makes it possible to create the specific pressure necessary for rock destruction, greater than the limit of rock resistance to fracture.

При интенсивном разрушении породы в периферийной зоне долото «зависает» на венцах центральной зоны, где интенсивность разрушения отстает от периферийной зоны.With intensive destruction of the rock in the peripheral zone, the bit “hangs” on the crowns of the central zone, where the intensity of destruction lags behind the peripheral zone.

Известно также алмазное долото [2], также принятое за аналог. В этом долоте предложен вариант вооружения с многозаходным винтовым расположением лопастей. Периферийная поверхность лопастей, обращенная к стенке скважины, а также торцевая их поверхность вооружены закрепленными алмазами.A diamond bit is also known [2], also taken as an analog. In this bit, a variant of armament with a multi-helical arrangement of blades is proposed. The peripheral surface of the blades facing the borehole wall, as well as their end surface, are armed with fixed diamonds.

Достоинством этого аналога является винтовое расположение лопастей, горизонтальная проекция которых благодаря наклону относительно образующей поверхности корпуса в совокупности полностью перекрывает всю длину окружности долота по его наибольшему диаметру. Это значительно снижает возможность радиального биения долота и частично способствует эффекту «ввинчивания» его в породу при вращении.The advantage of this analogue is the helical arrangement of the blades, the horizontal projection of which due to the inclination relative to the generatrix of the body together completely covers the entire length of the circumference of the bit along its largest diameter. This significantly reduces the possibility of radial runout of the bit and partially contributes to the effect of "screwing" it into the rock during rotation.

Недостатком рассматриваемого аналога, как и предыдущего, является перегруженность вооружением в центральной зоне, способствующая снижению механической скорости и «зависанию» долота на забое скважины.The disadvantage of the analogue under consideration, as well as the previous one, is the overload of weapons in the central zone, which contributes to a decrease in mechanical speed and “freezing” of the bit at the bottom of the well.

Известно одношарошечное долото [3], также принятое за аналог, содержащее корпус с наклонной цапфой и единственную шарошку. Долото выполнено с осевыми промывочными каналами и керноломом в виде неподвижных отбойных штырей, установленных в теле стенки промывочного канала цапфы.Known single-cone chisel [3], also taken as an analogue, containing a body with an inclined pin and a single cone. The bit is made with axial flushing channels and a core breaker in the form of fixed jackpins installed in the body of the flushing channel wall of the spigot.

При работе долота в центральной зоне забоя образуется керн относительно небольшого диаметра, который обуривается и выделяется из монолитного забоя скважины. По сравнению с монолитным забоем керн кратно легче разрушается керноломом, что является преимуществом данного долота. Другим достоинством этого долота является то, что из-за образования непоражаемой керновой зоны в нем отсутствуют центральные породоразрушающие элементы непосредственно на оси долота, где линейная скорость зубков близка к нулю. Поэтому долото не «зависает» на зубках центральной зоны, что способствует росту механической скорости бурения.During operation of the bit in the central zone of the bottom, a core of relatively small diameter is formed, which is drilled and separated from the monolithic bottom of the well. Compared to the monolithic face, the core is much more easily destroyed by a core breaker, which is the advantage of this bit. Another advantage of this bit is that due to the formation of an unaffected core zone, there are no central rock-cutting elements directly on the axis of the bit, where the linear speed of the teeth is close to zero. Therefore, the bit does not “hang” on the teeth of the central zone, which contributes to an increase in the mechanical drilling speed.

Недостатком этого аналога, присущим всем долотам одношарошечного типа, является низкая механическая скорость бурения, обусловленная тем, что каждый элемент вооружения единственной шарошки разрушает породу при сложном петлеобразном планетарном перемещении по поверхности сферического забоя. Полное перекрытие поверхности забоя на величину единичного внедрения зубка, дающее возможность углубиться долоту в породу, обеспечивается только после 15÷18 полных оборотов долота.The disadvantage of this analogue, inherent in all single-cone type bits, is the low mechanical drilling speed, due to the fact that each weapon element of a single cone destroys the rock during complex loop-like planetary movement along the surface of a spherical face. Full overlapping of the face surface by the value of a single tooth insertion, which makes it possible to go deeper into the rock, is ensured only after 15 ÷ 18 full turns of the bit.

Известно алмазное долото [4], принятое за прототип настоящего изобретения. Долото представляет собой комбинацию корпуса буровой алмазной коронки и хвостовика. Полый цилиндрический элемент располагается внутри канала корпуса долота, по которому керн, образуемый при бурении, заходит внутрь канала, где разрушается алмазными элементами истирания, установленными наклоненными вниз и по направлению к оси цилиндрического элемента.Known diamond bit [4], taken as a prototype of the present invention. The chisel is a combination of the body of the diamond drill bit and shank. The hollow cylindrical element is located inside the channel of the body of the bit, along which the core formed during drilling, enters the channel, where it is destroyed by diamond abrasion elements installed inclined downward and towards the axis of the cylindrical element.

Столбик керна, поднимаясь внутри канала корпуса долота, доходит до элементов истирания и ими же разрушается гораздо легче по сравнению с монолитной средней зоной плоскости забоя на протяжении всего времени бурения.The core column, rising inside the channel of the body of the bit, reaches the abrasion elements and collapses much more easily in comparison with the monolithic middle zone of the face plane during the entire drilling time.

Достоинством этого долота является то, что в конструкции центральной зоны вооружения отсутствуют элементы с минимальной линейной скоростью относительно оси долота. Это способствует повышению механической скорости бурения. Наличие центрального столбика керна, образующегося при бурении, кроме того, снижает возможность радиального биения долота.The advantage of this bit is that in the design of the central zone of armament there are no elements with a minimum linear speed relative to the axis of the bit. This helps to increase the mechanical drilling speed. The presence of a central core column formed during drilling, in addition, reduces the possibility of radial runout of the bit.

Существенным недостатком прототипа является то, что его наружный контур не может обеспечивать эффект самоввинчивания долота в породу с целью снижения потребного осевого усилия при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин.A significant disadvantage of the prototype is that its outer contour cannot provide the effect of self-screwing the bit into the rock in order to reduce the required axial force when drilling directional and horizontal wells.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание бурового долота с вооружением, например, из поликристаллических алмазов (PDC), имеющего высокую механическую скорость при глубоком бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин, лишенного недостатков аналогов и прототипа с использованием их преимуществ.The technical result of the present invention is the creation of a drill bit with weapons, for example, from polycrystalline diamonds (PDC), having high mechanical speed during deep drilling of directional and horizontal wells, devoid of the disadvantages of analogues and prototype using their advantages.

Технический результат достигается тем, что в долоте для бурения горизонтальных скважин, имеющем корпус с присоединительной резьбой, породоразрушающие элементы, промывочные каналы, кернолом с отбойными штырями в наклонном промывочном канале, вооружение выполнено в виде режущих рядов последовательно размещенных породоразрушающих зубьев, например, из поликристаллических алмазов или непрерывных венцов, расположенных на однозаходных, двух- или более заходных конических винтовых лопастях, разделенных коническими винтовыми канавками для выхода с забоя промывочной жидкости и частиц выбуренной породы.The technical result is achieved in that in a horizontal drill bit having a body with a connecting thread, rock cutting elements, flushing channels, a core with breaker pins in an inclined flushing channel, the armament is made in the form of cutting rows of consecutive rock cutting teeth, for example, from polycrystalline diamonds or continuous crowns located on one-way, two or more lead-in conical helical blades, separated by conical helical grooves for exit from the bottom of the flushing fluid and particles of cuttings.

Оптимальный угол подъема конических винтовых лопастей находится в переделах 48°÷75°. Величина оптимального угла наклона отверстия под керн к оси долота находится в пределах 15°÷23°. Оптимальный диаметр отверстия под керн составляет 12%÷18% от наружного диаметра долота. Несколько промывочных каналов с насадками или без них для очистки забоя от выбуренной породы направлены из центрального канала в наружные винтовые канавки. Их оптимальное направление - под острым углом к поверхности забоя, в сторону восходящего потока промывочной жидкости. Часть промывочной жидкости направлена в зазор между стенкой отверстия под керн и образующимся столбиком керна. Этот зазор обеспечивают породоразрушающие элементы на торце долота, обуривающие керн.The optimum angle of elevation of the conical helical blades is in the range of 48 ° ÷ 75 °. The optimal angle of inclination of the hole under the core to the axis of the bit is within 15 ° ÷ 23 °. The optimal diameter of the hole for the core is 12% ÷ 18% of the outer diameter of the bit. Several flushing channels with or without nozzles for cleaning the bottom of the cuttings are directed from the central channel to the external helical grooves. Their optimal direction is at an acute angle to the surface of the face, in the direction of the upward flow of flushing fluid. Part of the flushing fluid is directed into the gap between the wall of the hole under the core and the resulting core column. This gap is provided by rock-cutting elements at the end of the bit, drilling the core.

Центральная зона долота освобождена от элементов вооружения с минимальной линейной скоростью, обусловленной близостью к оси долота. За счет этого значительно увеличивается темп углубления долота.The central zone of the bit is freed from weapons elements with a minimum linear speed, due to the proximity to the axis of the bit. Due to this, the rate of deepening of the bit increases significantly.

Оптимальные элементы вооружения, расположенные снаружи долота по спиральным винтовым линиям, на торце и на внутренней части отверстия под керн в качестве керноломов, обеспечивают высокую механическую скорость бурения при минимальном радиальном биении долота. Эффект ввинчивания наружного вооружения в породу при этом обеспечивает снижение потребной для бурения осевой нагрузки от веса колонны бурильных труб.Optimal weapons elements located on the outside of the bit along helical helical lines, at the end and on the inside of the hole under the core as core breakers, provide a high mechanical drilling speed with minimal radial runout of the bit. The effect of screwing external weapons into the rock at the same time reduces the axial load required for drilling from the weight of the drill pipe string.

Перечень фигур чертежей. На фиг.1 показан общий вид бурового долота по настоящему изобретению. На фиг.2 изображен вид снизу (с торца) предлагаемого долота. На фиг.3 показано сечение долота вдоль оси корпуса.The list of figures drawings. Figure 1 shows a General view of the drill bit of the present invention. Figure 2 shows a bottom view (from the end) of the proposed bit. Figure 3 shows the cross section of the bit along the axis of the housing.

Долото (фиг.1, 2 и 3) имеет корпус 1 с конической присоединительной резьбой 2, шейкой 3, пазами 4 для закрепления и дальнейшего раскрепления на колонне бурильных труб пояса 5, предназначенного для размещения калибрующих износостойких зубков 6. Корпус имеет также наклонные винтовые лопасти 7 для размещения породоразрушающих элементов в виде зубьев, например, из поликристаллических алмазов или твердосплавных зубков 8, наклонные винтовые канавки-пазы 9 для отвода восходящего потока промывочной жидкости с забоя. На нижнем торце 10 долота расположены кернообразующие зарезные зубья 11 и торцевые зубья 12, например, из поликристаллических алмазов. Зубья 8 на каждой винтовой лопасти 7 расположены друг за другом так, чтобы они, по возможности, полностью перекрывали всю их длину. Углы наклона наружных поверхностей зубьев по отношению к поверхности забоя выбираются экспериментально в зависимости от твердости предназначаемых для разбуривания пород.The bit (figures 1, 2 and 3) has a housing 1 with a tapered connecting thread 2, a neck 3, grooves 4 for fastening and further fastening on the drill pipe string of the belt 5, designed to accommodate calibrating wear-resistant teeth 6. The body also has inclined helical blades 7 to accommodate rock-cutting elements in the form of teeth, for example, from polycrystalline diamonds or carbide teeth 8, inclined helical grooves-grooves 9 for diverting an upward flow of washing liquid from the bottom. At the bottom end 10 of the bit are core-forming cutting teeth 11 and end teeth 12, for example of polycrystalline diamonds. The teeth 8 on each screw blade 7 are located one after another so that they, if possible, completely overlap their entire length. The inclination angles of the outer surfaces of the teeth relative to the surface of the face are chosen experimentally depending on the hardness of the rocks to be drilled.

На фиг.3 позициями 13 и 14 обозначены ступени внутреннего канала для направления к забою промывочной жидкости, позициями 15 и 16 обозначены боковые промывочные каналы (без насадки и с насадкой) в корпусе долота из ступеней 13 и 14 в сторону поверхности 17 забоя скважины. Позицией 18 обозначен центральный конусообразный керн, образующийся при работе долота. Внутренняя поверхность 19, обращенная в сторону керна 18, может быть оснащена износостойкими зубками-керноломами 20, например, с алмазным покрытием их породоразрушающей поверхности. Зубки керноломы 20 располагаются только со стороны стенок отверстия, контактирующих с образующимся керном. Зубки могут иметь любую известную форму породоразрушающей поверхности - от сферической, как показано на фиг.3, до клиновидной, сфероконической или в форме таблетки из поликристаллических алмазов, применяемой для оснащения алмазных долот, а также в виде кластерного алмазного покрытия внутренней поверхности. На поверхности 19 зубки-керноломы 20 могут устанавливаться одним из известных способов, например через сквозные отверстия в стенке корпуса, как у аналога [3].In figure 3, the positions 13 and 14 indicate the steps of the internal channel for directing the flushing fluid to the bottom, the positions 15 and 16 indicate the side flushing channels (without nozzle and with nozzle) in the bit body from steps 13 and 14 towards the surface 17 of the borehole bottom. Position 18 denotes a central cone-shaped core formed during the operation of the bit. The inner surface 19, facing the core 18, can be equipped with wear-resistant coring scraps 20, for example, with a diamond coating of their rock-breaking surface. The teeth of the core 20 are located only on the side of the walls of the hole in contact with the resulting core. The teeth can have any known shape of the rock-cutting surface - from spherical, as shown in Fig. 3, to wedge-shaped, spherical, or in the form of a tablet made of polycrystalline diamonds, used to equip diamond bits, as well as in the form of a cluster diamond coating of the inner surface. On the surface 19, the core-breaker teeth 20 can be installed in one of the known ways, for example, through holes in the wall of the body, as in the analogue [3].

Вид снизу долота на фиг.2 поясняет расположение ступени 14 промывочного канала и вариант вооружения торца долота поликристаллическими алмазными зубьями. Разумеется, форма размещаемого бокового винтового и торцевого вооружения может быть не только в виде элементов с таблетками из поликристаллических алмазов, но и в другом известном исполнении, например в виде сплошных клиновидных винтовых венцов, армированных износостойким материалом или твердосплавными зубками, установленными на венцах и на торце долота.The bottom view of the bit in figure 2 illustrates the location of the stage 14 of the flushing channel and the option of arming the end of the bit with polycrystalline diamond teeth. Of course, the shape of the placed side screw and end weapons can be not only in the form of elements with tablets made of polycrystalline diamonds, but also in another known design, for example, in the form of continuous wedge-shaped helical crowns reinforced with wear-resistant material or carbide teeth mounted on the crowns and at the end chisels.

Способность самоввинчивания долота в породу зависит от угла α подъема конических винтовых лопастей к оси долота. В зависимости от твердости разбуриваемых пород этот угол подбирается экспериментально; оптимальная величина его может колебаться в пределах α=48°÷75°.The ability to self-screw a bit into the rock depends on the angle α of the rise of the conical helical blades to the axis of the bit. Depending on the hardness of the drilled rocks, this angle is selected experimentally; its optimal value can fluctuate within α = 48 ° ÷ 75 °.

Высота разрушаемого керна регулируется расположением и наклоном к оси долота боковой поверхности 19 в канале 14, армированной известными зубками-керноломами или нанесенными одним из известных способов износостойкими покрытиями. Оптимальная величина угла наклона β оси отверстия под керн к оси долота, регулирующего высоту керна во время работы долот, может находиться в пределах β=15°÷23°.The height of the core to be destroyed is controlled by the location and inclination to the axis of the bit of the side surface 19 in the channel 14, reinforced with known core drill teeth or wear-resistant coatings applied using one of the known methods. The optimal angle of inclination β of the axis of the hole under the core to the axis of the bit, which regulates the height of the core during operation of the bits, can be in the range β = 15 ° ÷ 23 °.

Оптимальная величина диаметра отверстия под керн d составляет 12%÷18% от наружного диаметра D долота, т.е.

Figure 00000001
.The optimal value of the diameter of the hole for the core d is 12% ÷ 18% of the outer diameter D of the bit, i.e.
Figure 00000001
.

Для повышения интенсивности подъема промывочной жидкости и частиц выбуренной породы с забоя промывочные каналы 16, соединяющие внутренний центральный и каналы 13 и 14 с наружными винтовыми пазами-канавками 9, выполнены с наклоном под острым углом к их поверхности в сторону направления восходящего потока промывочной жидкости.To increase the intensity of lifting of the washing liquid and drill cuttings from the bottom, the washing channels 16 connecting the inner central channel and 13 and 14 with the external screw grooves grooves 9 are made with an oblique angle to their surface in the direction of the upward flow of the washing liquid.

Долото работает следующим образом. При забуривании и углублении в породу долота центральная часть породы забоя в виде керна оказывается внутри наклоненного к оси долота канала. Износостойкие зубки-керноломы, или армированная износостойким материалом наклонная поверхность стенки в этом канале, встречают керн и легко его разрушают в процессе бурения. Поскольку для деформаций сдвига требуется усилие в 8÷11 раз меньше, чем при деформациях раздавливания, характерных для врезания зубьев в монолитный забой, при этом исключается возможность «зависания» долота, присущая аналогам из-за проблем с разбуриванием центральной зоны забоя скважины.The bit works as follows. When drilling and deepening into the rock of the bit, the central part of the face rock in the form of a core is inside the channel inclined to the axis of the bit. Wear-resistant core-breaker teeth, or an inclined wall surface reinforced by wear-resistant material in this channel, meet the core and easily destroy it during drilling. Since shear deformations require a force of 8–11 times less than crushing deformations characteristic of cutting teeth into a monolithic face, this eliminates the possibility of “freezing” of the bit inherent in analogs due to problems with drilling the central zone of the bottom of the well.

Наличие вооружения долота в виде режущих рядов на однозаходных, двух- или более заходных конических винтовых лопастях способствует созданию эффекта самоввинчивания долота в породу и снижению потребной для бурения осевой нагрузки, которую трудно обеспечить при проводке горизонтальных скважин и их вторых стволов.The presence of the armament of the bit in the form of cutting rows on single-entry, two- or more inlet conical helical blades contributes to the effect of self-screwing the bit into the rock and to reduce the axial load required for drilling, which is difficult to ensure when drilling horizontal wells and their second shafts.

Наличие центрального керна и эффекта самоввинчивания долота сводят на нет возможность биения долота и стабилизируют работу вооружения. Предложенное расположение промывочных каналов способствует интенсификации очистки забоя от выбуренной породы. При работе в мягких и средних породах, для которых долото в основном предназначено, значительно возрастают проходка и механическая скорость бурения, что подтверждается испытанием опытных образцов непосредственно в промысловых условиях.The presence of a central core and the effect of self-screwing the bit negate the possibility of beating of the bit and stabilize the operation of weapons. The proposed location of the washing channels contributes to the intensification of cleaning the bottom of the cuttings. When working in soft and medium formations, for which the bit is mainly intended, the penetration and mechanical drilling speed increase significantly, as evidenced by the testing of prototypes directly in the field.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США №3537537, МПК Е21С 13/04, от 03.11.1970 г.1. US patent No. 3537537, IPC E21C 13/04, from 03.11.1970

2. Патент США №5004057, МПК Е21С 10/46, от 23.04.1987 г.2. US Patent No. 5004057, IPC E21C 10/46, 04/23/1987

3. Авторское свидетельство №1051209, МПК Е21В 10/08, от 30.10.1983 г.3. Copyright certificate No. 10519209, IPC Е21В 10/08, dated October 30, 1983

4. Патент США №2256092, нац. кл. США 355-61, от 16.09.1941 г.4. US Patent No. 2256092, nat. class USA 355-61, 09.16.1941

Claims (5)

1. Долото для бурения горизонтальных скважин, имеющее корпус с присоединительной резьбой, породоразрушающие элементы, промывочные каналы, в том числе центральный наклонный промывочный канал, выполненный со стороны забоя, армированный износостойким покрытием или оснащенный керноломом с отбойными штырями, отличающееся тем, что его вооружение выполнено в виде режущих рядов последовательно размещенных друг за другом породоразрушающих зубьев, армированных износостойким покрытием или твердосплавными зубками, например, из поликристаллических алмазов, или сплошных клиновидных непрерывных венцов, расположенных на однозаходных, двух- или более заходных конических винтовых лопастях, разделенных коническими винтовыми канавками для выхода с забоя промывочной жидкости и частиц выбуренной породы, а также в виде режущих элементов на торце долота, обуривающих керн.1. A drill bit for drilling horizontal wells, having a body with a connecting thread, rock cutting elements, flushing channels, including a central inclined flushing channel, made from the bottom side, reinforced with a wear-resistant coating or equipped with a core breaker with jack pins, characterized in that its armament is made in the form of cutting rows of successive rock-cutting teeth reinforced with a wear-resistant coating or carbide teeth, for example, of polycrystalline FIR diamond, or solid wedge continuous rims disposed on filar, two or more lead-in bevel helical lobes separated by tapered grooves screw to exit from the bottom of washing fluid and cuttings particles, as well as cutting elements on the bit face, oburivayuschih core. 2. Долото по п.1, отличающееся тем, что оптимальная величина угла подъема конических винтовых лопастей находится в пределах 48÷75°.2. The bit according to claim 1, characterized in that the optimal value of the angle of elevation of the conical helical blades is in the range of 48 ÷ 75 °. 3. Долото по п.1, отличающееся тем, что оптимальным углом наклона отверстия под керн к оси долота является его величина в пределах 15÷23°.3. The bit according to claim 1, characterized in that the optimal angle of inclination of the hole for the core to the axis of the bit is its value within 15 ÷ 23 °. 4. Долото по п.1, отличающееся тем, что оптимальная величина диаметра отверстия под керн составляет 12÷18% от наружного диаметра долота.4. The bit according to claim 1, characterized in that the optimal diameter of the hole for the core is 12 ÷ 18% of the outer diameter of the bit. 5. Долото по п.1, отличающееся тем, что промывочные каналы для очистки забоя от выбуренной породы направлены из центрального канала в наружные винтовые канавки с наклоном под острым углом к их поверхности в сторону направления восходящего потока промывочной жидкости. 5. The bit according to claim 1, characterized in that the washing channels for cleaning the bottom of the cuttings are directed from the central channel into the outer helical grooves with an oblique angle to their surface in the direction of the upward flow of the washing liquid.
RU2007136753/03A 2007-10-03 2007-10-03 Cone bit for boring horizontal boreholes RU2360096C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007136753/03A RU2360096C1 (en) 2007-10-03 2007-10-03 Cone bit for boring horizontal boreholes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007136753/03A RU2360096C1 (en) 2007-10-03 2007-10-03 Cone bit for boring horizontal boreholes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007136753A RU2007136753A (en) 2009-04-10
RU2360096C1 true RU2360096C1 (en) 2009-06-27

Family

ID=41014559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007136753/03A RU2360096C1 (en) 2007-10-03 2007-10-03 Cone bit for boring horizontal boreholes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2360096C1 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470132C1 (en) * 2011-04-05 2012-12-20 Равель Карибулович Загидулин Underground drilling assembly
RU2476660C2 (en) * 2010-11-30 2013-02-27 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Diamond one-cutter drilling bit
RU2520317C2 (en) * 2012-09-04 2014-06-20 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Pdc bit for horizontal well drilling
RU2541994C2 (en) * 2012-11-08 2015-02-20 Станислав Васильевич Синев Stepped bladed pdc-tool
RU2545201C2 (en) * 2012-11-21 2015-03-27 Станислав Васильевич Синев Pdc-drill rool
RU2577351C1 (en) * 2015-01-26 2016-03-20 Александр Александрович Третьяк Stabilising core bit
US9347275B2 (en) 2011-06-22 2016-05-24 Smith International, Inc. Fixed cutter drill bit with core fragmentation feature
RU2613712C1 (en) * 2016-03-29 2017-03-21 Александр Александрович Третьяк Anti-vibration ring drill crown
CN107288550A (en) * 2017-08-18 2017-10-24 陕西隆极机械设备有限公司 Suitable for the piling pore-forming drill bit of hard rock-soil layer
RU2693082C1 (en) * 2018-04-16 2019-07-01 Акционерное общество "Пермнефтемашремонт" Rock cutting tool
RU201798U1 (en) * 2019-04-30 2021-01-13 Акционерное общество "Пермнефтемашремонт" SPREADING TOOL

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476660C2 (en) * 2010-11-30 2013-02-27 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Diamond one-cutter drilling bit
RU2470132C1 (en) * 2011-04-05 2012-12-20 Равель Карибулович Загидулин Underground drilling assembly
US9347275B2 (en) 2011-06-22 2016-05-24 Smith International, Inc. Fixed cutter drill bit with core fragmentation feature
RU2589786C2 (en) * 2011-06-22 2016-07-10 Смит Интернэшнл, Инк. Drill bit with fixed cutters with elements for producing fragments of core
RU2520317C2 (en) * 2012-09-04 2014-06-20 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Pdc bit for horizontal well drilling
RU2541994C2 (en) * 2012-11-08 2015-02-20 Станислав Васильевич Синев Stepped bladed pdc-tool
RU2545201C2 (en) * 2012-11-21 2015-03-27 Станислав Васильевич Синев Pdc-drill rool
RU2577351C1 (en) * 2015-01-26 2016-03-20 Александр Александрович Третьяк Stabilising core bit
RU2613712C1 (en) * 2016-03-29 2017-03-21 Александр Александрович Третьяк Anti-vibration ring drill crown
CN107288550A (en) * 2017-08-18 2017-10-24 陕西隆极机械设备有限公司 Suitable for the piling pore-forming drill bit of hard rock-soil layer
CN107288550B (en) * 2017-08-18 2023-07-04 陕西圆极岩土科技发展有限公司 Piling pore-forming drill bit suitable for hard rock soil layer
RU2693082C1 (en) * 2018-04-16 2019-07-01 Акционерное общество "Пермнефтемашремонт" Rock cutting tool
RU201798U1 (en) * 2019-04-30 2021-01-13 Акционерное общество "Пермнефтемашремонт" SPREADING TOOL

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007136753A (en) 2009-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2360096C1 (en) Cone bit for boring horizontal boreholes
US5016718A (en) Combination drill bit
CA1202955A (en) Drill bit for jet assisted rotary drilling
US6942045B2 (en) Drilling with mixed tooth types
US20100147594A1 (en) Reverse nozzle drill bit
US6932172B2 (en) Rotary contact structures and cutting elements
RU2332554C2 (en) Drill bit, system and method of well-boring in subsurface bed
US4067406A (en) Soft formation drill bit
US20130186693A1 (en) Hybrid drill bit
AU2011224885A1 (en) A rock drill bit, a drilling assembly and a method for percussive rock drilling
US20090057030A1 (en) Mining claw bit
US9605485B1 (en) Percussion drilling assembly and hammer bit with gage and outer row reinforcement
US6719073B2 (en) Single-cone rock bit having cutting structure adapted to improve hole cleaning, and to reduce tracking and bit balling
CA2619175C (en) Method and device for releasing a block on a bore-crown during a boring process
EP2990589A1 (en) Drill bit with recessed cutting face
RU2581059C1 (en) Percussion-rotary drilling bit
RU2520317C2 (en) Pdc bit for horizontal well drilling
RU2390617C1 (en) Drilling triple cone rock bit
RU2693082C1 (en) Rock cutting tool
RU2215114C1 (en) Washing unit of drilling bit
CN111456642A (en) Micro-core composite drill bit
RU201798U1 (en) SPREADING TOOL
CN111720060A (en) Impact cutting composite two-stage drill bit
RU2337228C2 (en) Diamond reamer
US20170321487A1 (en) Reamer With Replaceable Rolling Cutters