RU2451151C1 - Rolling drilling bit - Google Patents

Rolling drilling bit Download PDF

Info

Publication number
RU2451151C1
RU2451151C1 RU2010150029/03A RU2010150029A RU2451151C1 RU 2451151 C1 RU2451151 C1 RU 2451151C1 RU 2010150029/03 A RU2010150029/03 A RU 2010150029/03A RU 2010150029 A RU2010150029 A RU 2010150029A RU 2451151 C1 RU2451151 C1 RU 2451151C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bit
cone
support
housing
support shaft
Prior art date
Application number
RU2010150029/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Дмитриевич Буткин (RU)
Владимир Дмитриевич Буткин
Анатолий Владимирович Гилев (RU)
Анатолий Владимирович Гилев
Дмитрий Сергеевич Догадин (RU)
Дмитрий Сергеевич Догадин
Валерий Тимофеевич Чесноков (RU)
Валерий Тимофеевич Чесноков
Original Assignee
Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет"
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 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" filed Critical Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет"
Priority to RU2010150029/03A priority Critical patent/RU2451151C1/en
Priority to EA201101437A priority patent/EA020078B1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2451151C1 publication Critical patent/RU2451151C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: rolling drilling bit includes housing with nipple and vent passages, cutters of semispherical or flattened spherical shape and their support with vertical trunnions; support of each cutter is made in the form of stepped support shaft, with possibility of rotation, one end of which faces the bottom hole and has rectangular cross section and is fixed inside removable solid cutter, and the other end having the shape of cylinder or flattened cone is installed in the housing hole, and is equipped with ringless thrust ball bearing, and in the hole at the housing outlet the stepped shaft is equipped with sealing elements fixed with unsplit detachable cover attached to the bit housing. For drilling conditions of horizontal wells in mine rocks of small and medium thickness the support shaft is made at an angle of 5-15 degrees to bit axis; at that, teeth of peripheral rim of bits have dimensions which are by 1.2-1.3 times more than those of the last rim.
EFFECT: increasing service life and operating efficiency of bit; reducing manufacturing costs.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкции шарошечного долота, предназначенного для бурения скважин любого направления в горно-рудной, нефтяной и газовой промышленности и в строительстве дорог, каналов и др.The invention relates to drilling equipment, and in particular to the construction of a cone bit designed for drilling wells of any direction in the mining, oil and gas industries and in the construction of roads, canals, etc.

Известны преимущественно применяемые двух- и трехшарошечные долота, содержащие сваренные между собой лапы (секции), шарошки с конусной поверхностью, смонтированные на наклонных к оси долота под большим углом (45-47 градусов) цапфах, обращенных к центру долота (Симкин Б.А., Кутузов Б.Н., Буткин В.Д. Справочник по бурению на карьерах. - 2-е издание. - М.: «Недра», 1990, с.99, рис.41). Основным недостатком таких долот является неудовлетворительная стойкость опор, из-за отказа (заклинивания) которых преждевременно выходят из строя 80-90% долот при работоспособном вооружении. Недостаточная надежность опор объясняется консольным расположением цапф, испытывающих большие изгибающие моменты из-за нулевых окружных скоростей зубьев шарошек в центре долота; недостаточной жесткостью базы опоры из-за ограниченной длины шарошек; форсированным износом малоразмерных козырьков лап.Known mainly used two- and three-cone bits containing welded legs (sections), cones with a conical surface mounted on inclined axes of the bit at a large angle (45-47 degrees) pins facing the center of the bit (Simkin B.A. , Kutuzov BN, Butkin VD Handbook for drilling in quarries. - 2nd edition. - M.: Nedra, 1990, p.99, Fig. 41). The main disadvantage of such bits is the unsatisfactory resistance of the supports, due to failure (jamming) of which 80-90% of the bits prematurely fail with operational weapons. The insufficient reliability of the supports is due to the cantilever arrangement of the pins experiencing large bending moments due to zero peripheral speeds of the cone teeth in the center of the bit; insufficient rigidity of the support base due to the limited length of the cones; forced wear of small visors of paws.

Известно также шарошечное долото с конусными шарошками, в котором замковое устройство выполнено в виде разрезной крышки, крепящейся винтами к шарошке [Грибенников Н.В. Опора шарошечного долота и перспективы ее развития. Екатеринбург: УрО РАН, 2000, ISBN5-7691-1134-8. Стр. 95-96].Also known cone bit with conical cones, in which the locking device is made in the form of a split cover, fastened with screws to the cone [Gribennikov N.V. Bearing support and prospects for its development. Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2000, ISBN5-7691-1134-8. Page 95-96].

Конструкция шарошечных долот классической схемы не позволяет применять более прочную неразрезную крышку. Ее крепление к торцу конусной шарошки небольших размеров обуславливает размещение крепежных винтов по малой окружности, что ограничивает количество и диаметр винтов и не обеспечивает достаточной надежности опоры долота.The design of roller cone bits of the classical scheme does not allow the use of a more durable continuous cover. Its fastening to the end of the cone cone of small dimensions determines the placement of fixing screws in a small circle, which limits the number and diameter of the screws and does not provide sufficient reliability of the bit support.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является принятое за прототип шарошечное долото, содержащее корпус с ниппелем и продувочными каналами, шарошки полусферической или усеченной сферической формы и их опоры с вертикальными цапфами, являющимися неотъемлемым продолжением разборного корпуса долота (патент РФ 2228423 С2, Е21В 10/20, 10/22. Буровое долото [текст] / Буткин В.Д., Гилев А.В., Реводько А.В., Чесноков В.Т. и др. Заявитель и патентообладатель: Красноярская государственная академия цветных металлов и золота. - Заявка №200211085/03, 16.04.2002; опубл. 10.05.2004).Closest to the proposed technical solution is the cone bit adopted for the prototype, comprising a body with a nipple and purge channels, hemispherical or truncated spherical cones and their supports with vertical trunnions, which are an integral continuation of a collapsible bit body (RF patent 2228423 C2, Е21В 10/20 10/22 Drill bit [text] / Butkin V.D., Gilev A.V., Revodko A.V., Chesnokov V.T. et al. Applicant and patent holder: Krasnoyarsk State Academy of Non-Ferrous Metals and Gold. Application No. 2002211085/03, 04.16.20 02; publ. 05/10/2004).

Главным недостатком данного долота, является низкая надежность опоры, обусловленная ограниченными размерами шарошки, не позволяющими иметь достаточно жесткую базу опоры особенно для долот малых диаметров. Кроме того, цапфа построена только на подшипниках скольжения, в которых возникает большое трение и нагрев цапф и их повышенный износ. Последний трудно устранить вследствие совмещенности цапфы с деталью разборного корпуса.The main disadvantage of this bit is the low reliability of the support, due to the limited size of the cone, which does not allow a sufficiently rigid base of the support, especially for bits with small diameters. In addition, the trunnion is built only on sliding bearings, in which there is a lot of friction and heating of the trunnions and their increased wear. The latter is difficult to eliminate due to the alignment of the trunnion with a part of a collapsible housing.

Ни в прототипе, ни в аналогах валы цапф не являются вращающимися; они неподвижны и примыкают к лапам или к разборный детали корпуса. Эти особенности ограничивают возможности совершенствования рассмотренных конструкций долот.Neither in the prototype nor in the analogues, the axle shafts are not rotating; they are motionless and adjoin to paws or to folding details of the case. These features limit the possibilities for improving the considered bit designs.

Основной задачей заявленного изобретения является повышение ресурса и эффективности работы долота, а также снижение затрат на изготовление.The main objective of the claimed invention is to increase the resource and efficiency of the bit, as well as reducing manufacturing costs.

Достигается это тем, что в буровом шарошечном долоте, содержащем корпус с ниппелем и продувочными каналами, шарошки полусферической или усеченной сферической формы и их опоры с вертикальными цапфами, согласно изобретению, опора каждой шарошки долота выполнена в виде ступенчатого вала с возможностью вращения, один конец которого, обращенный к забою скважины, выполнен прямоугольного сечения и закреплен внутри съемной сплошной шарошки, а другой конец, имеющий форму цилиндра или усеченного конуса, установлен в отверстии корпуса и снабжен бескольцевым упорным шариковым подшипником, а в отверстии, на выходе из корпуса, ступенчатый вал снабжен уплотнительными элементами, зафиксированными неразрезной съемной крышкой, крепящейся к корпусу долота.This is achieved by the fact that in a cone drill bit containing a body with a nipple and purge channels, hemispherical or truncated spherical cones and their supports with vertical trunnions, according to the invention, the support of each cone bit is made in the form of a stepped shaft with rotation, one end of which facing the bottom of the well, made of rectangular cross section and fixed inside a removable solid cone, and the other end, having the shape of a cylinder or a truncated cone, is installed in the hole of the casing and equipped with skoltsevym thrust ball bearing, and in the opening at the outlet from the housing, a stepped shaft provided with sealing elements, a continuous fixed a removable cover, fastened to the body of the bit.

Для условий бурения горизонтальных скважин в горных породах малой и средней крепости ступенчатый вал выполнен под углом 5-15 градусов к оси долота, причем зубья периферийного венца шарошек имеют размеры в 1,2-1,3 раза больше, чем у последующего венца.For the conditions of drilling horizontal wells in rocks of small and medium strength, the stepped shaft is made at an angle of 5-15 degrees to the axis of the bit, and the teeth of the peripheral crown of the cones are 1.2-1.3 times larger than the subsequent crown.

Указание направленности части опорного вала к забою скважины более точно определяет ориентацию цапф, поскольку ось долота и скважины при бурении может иметь не только вертикальное, но и горизонтальное и наклонное направление.An indication of the orientation of the support shaft to the bottom of the well more accurately determines the orientation of the pins, since the axis of the bit and the well during drilling can have not only vertical, but also horizontal and inclined directions.

Между отличительными признаками изобретения и достигаемыми техническими и технологическими результатами существуют следующие причинно-следственные связи.Between the distinguishing features of the invention and the achieved technical and technological results, there are the following cause-effect relationships.

Применение в долоте вращающегося ступенчатого вала существенно изменяет построение опоры с перемещением цапфы из тела шарошки ограниченных размеров в отверстия корпуса, где имеются благоприятные условия для размещения и стабильной работы цапф большей длины и увеличенного диаметра, что обеспечивает создание мощной опоры с высокой жесткостью ее базы. Как следствие, кардинально меняется конструкция внутреннего тела шарошек в сторону увеличения их прочности и возможности размещения на их поверхности эффективного вооружения. Эти особенности очень важны для повышения ресурса прочности шарошек и надежности опор шарошечных долот малого диаметра, востребованных шахтами.The use of a rotating stepped shaft in the bit significantly changes the construction of the support with the movement of the trunnion from the roller cone of limited size into the holes of the body, where there are favorable conditions for the placement and stable operation of trunnions of greater length and increased diameter, which ensures the creation of a powerful support with high rigidity of its base. As a result, the design of the cone’s inner body is radically changing in the direction of increasing their strength and the possibility of placing effective weapons on their surface. These features are very important for increasing the resource of the strength of cones and the reliability of the supports of cone bits of small diameter, demanded by mines.

Существенным признаком является ступенчатое исполнение вала, позволившее внести новое усовершенствование конструкции шарошки и построить пяту вала с упорным шарикоподшипником по совмещенной схеме (без колец), при которой укрупненные тела качения катятся непосредственно по валу и стенкам отверстия, а также по поверхностям твердосплавной упорной пластины и передаточной шайбы. Тем самым по сравнению с прототипом обеспечивается возможность передачи опорному валу больших осевых нагрузок с минимальными износом и нагревом узла пяты. В прототипе принят упорный подшипник скольжения, расположенный на дне шарошки и подверженный повышенному износу и энергопотреблению.An essential feature is the stepped version of the shaft, which made it possible to introduce a new improvement in the design of the roller cone and build a shaft heel with thrust ball bearings according to a combined scheme (without rings), in which enlarged rolling bodies roll directly along the shaft and bore walls, as well as along the surfaces of the carbide thrust plate and the transfer washers. Thus, in comparison with the prototype, it is possible to transfer large axial loads to the support shaft with minimal wear and heating of the heel assembly. The prototype adopted a thrust sliding bearing located at the bottom of the cone and subject to increased wear and energy consumption.

Прямоугольное сечение части ступенчатого вала, входящей в тело шарошки, обеспечивает эффективное противодействие значительным крутящим моментам и позволяет иметь небольшие размеры крепежного стержня, причем возможно шлицевое соединение этой части вала с шарошкой, которое является достаточно технологичным для изготовления. Съемность шарошки в предложенной конструкции опоры имеет особенность: замена шарошки осуществляется без разборки цапфы. В прототипе снятие шарошки возможно лишь при трудоемкой и длительной операции демонтажа замкового подшипника. Простота замены шарошки в сочетании с повышенной долговечностью цапф исключает целесообразность принятой в прототипе многодетальной разборной конструкции корпуса. Конструкция однодетального корпуса становится существенно проще и дешевле в изготовлении.The rectangular cross-section of the part of the stepped shaft included in the cone body provides an effective counteraction to significant torques and allows for the small size of the mounting rod, and a spline connection of this part of the shaft with the cone, which is sufficiently technological for manufacturing, is possible. The removal of the cone in the proposed support structure has a feature: the cone is replaced without disassembling the axle. In the prototype, the removal of the cone is possible only with a laborious and lengthy operation of dismantling the lock bearing. The ease of replacement of the cone in combination with the increased durability of the trunnions excludes the expediency of the multi-part collapsible housing design adopted in the prototype. The design of a one-piece case becomes much simpler and cheaper to manufacture.

Применение в предложенном долоте для фиксации уплотнений цапфы неразрезной крышки с креплением ее к корпусу с увеличенным радиусом расположения крепежных элементов значительно повышает надежность опорного устройства.The use of the continuous bit in the proposed bit for fixing the journal trunnion seals with its fastening to the body with an increased radius of the location of the fasteners significantly increases the reliability of the support device.

Наклон осей шарошек на малый угол 5-15 градусов и увеличение размеров периферийного венца шарошки предусмотрены для случая бурения горизонтальных скважин в мягких и средней крепости горных породах, что характерно в нефтегазовом бурении, где создание высоких осевых нагрузок, как известно, встречает большое затруднение, которое возможно преодолеть на основе данного изобретения. Поскольку у предлагаемого долота отсутствует экранирующее действие лап, то при наклоне осей вращения шарошек на 5-15 градусов внутрь долота в процессе бурения горизонтальных скважин происходит винтовое смещение разрушенной на стенках скважины породы в осевом направлении за счет приложения увеличивающегося крутящего момента при пониженной осевой нагрузке. Тем самым значительно повышается эффективность проходки горизонтальных скважин.The slope of the cones of the cones at a small angle of 5-15 degrees and the increase in the size of the peripheral crown of the cone are provided for the case of horizontal drilling in soft and medium strength rocks, which is typical in oil and gas drilling, where the creation of high axial loads is known to encounter great difficulty, which may be overcome based on the present invention. Since the proposed bit does not have the shielding effect of the paws, when the axes of rotation of the cones are 5-15 degrees inward during the drilling of horizontal wells, the rock is displaced in the axial direction of the rock destroyed on the walls of the well due to the application of increasing torque with a reduced axial load. This significantly increases the efficiency of horizontal drilling.

Таким образом, совокупность предложенных решений принципиально изменяет конструкцию опор и долота в целом, является новой и обеспечивает достижение поставленных задач изобретения.Thus, the totality of the proposed solutions fundamentally changes the design of the supports and the bit as a whole, is new and ensures the achievement of the objectives of the invention.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг.1 - двухшарошечное долото (схема общего вида); на фиг.2 - схема опорного вала; на фиг.3 - схема общего вида долота с наклонными осями вращения шарошек.The invention is illustrated by graphic materials, which depict: in figure 1 - two-cone bit (general view diagram); figure 2 - diagram of the support shaft; figure 3 is a diagram of a General view of the bit with inclined axes of rotation of the cones.

Заявленное буровое шарошечное долото (фиг.1, фиг.3) содержит однодетальный (на основе литья или штамповки) корпус 1 с ниппелем 2, продувочными каналами 3 и маслонаполненными отверстиями 4 для размещения цапф опоры, шарошки 5 полусферической или усеченной сферической формы с рассечкой 6 при вершине, армированные твердосплавными штырями 7 или фрезерованными зубьями; ступенчатый вал 8. Конец вала, направленный в сторону ниппеля, входит в отверстие 4 корпуса и удерживается в нем с помощью шарикового подшипника 9. Пята опорного вала имеет бескольцевой упорный шариковый подшипник 10, шарики которого катятся непосредственно по опорному валу, стенкам отверстия 4, а также по упорной поверхности твердосплавной пластины 11 и передаточной шайбы 12, которая опирается на выступ опорного вала. Цапфа опорного вала кроме замкового подшипника 9 имеет подшипники скольжения 13 и 14. Уплотнение опорного вала на выходе из отверстия в корпусе представлено упругим уплотнительным элементом 15 и резинометаллической прокладкой 16, удерживаемыми в корпусе неразрезной съемной крышкой 17, крепящейся к корпусу крепежными элементами, например винтами 18 и прикрытой шайбой 19. Конец опорного вала, входящий в тело шарошки, выполнен прямоугольным сечением (фиг.2) и крепится к шарошке стопорным стержнем 20 сравнительно небольшого диаметра, так как крутящие моменты воспринимаются всем телом шарошки благодаря прямоугольному сечению входящего в нее опорного вала.The inventive cone drill bit (Fig. 1, Fig. 3) contains a one-piece (based on casting or stamping) body 1 with a nipple 2, purge channels 3 and oil-filled holes 4 for placing the trunnions of the support, cone 5 of a hemispherical or truncated spherical shape with a cut 6 at the top, reinforced with carbide pins 7 or milled teeth; stepped shaft 8. The end of the shaft, directed toward the nipple, enters the hole 4 of the housing and is held in it by means of a ball bearing 9. The fifth of the support shaft has an O-ring thrust ball bearing 10, the balls of which roll directly along the support shaft, the walls of the hole 4, and also along the abutment surface of the carbide plate 11 and the transfer washer 12, which rests on the protrusion of the support shaft. The axle of the support shaft, in addition to the lock bearing 9, has sliding bearings 13 and 14. The seal of the support shaft at the outlet of the hole in the housing is represented by an elastic sealing element 15 and a rubber-metal gasket 16, held in the housing by a continuous removable cover 17, attached to the housing by fasteners, for example, screws 18 and a covered washer 19. The end of the support shaft, which enters the body of the cone, is made in a rectangular cross-section (figure 2) and is attached to the cone with a locking rod 20 of a relatively small diameter, since E moments are perceived by the whole cone due to the rectangular cross section of the supporting shaft included in it.

Доставка масла во внутрикорпусную цапфу осуществляется по каналу, свободно сообщающемуся с небольшим масляным резервуаром, размещенным в корпусе (не показано).Oil is delivered to the inner trunnion through a channel that freely communicates with a small oil reservoir placed in a housing (not shown).

Важнейшим параметром шарошечных долот рассматриваемого типа является зазор В между поверхностью корпуса и рабочей поверхностью зубчатых венцов на большом диаметре шарошек усеченной сферической формы или на периферийном венце шарошек полусферической формы. Зазор В обязателен и всегда должен быть больше величины (D-dк)/2, где D - диаметр долота; dк - диаметр корпуса.The most important parameter of the cone bits of the type under consideration is the gap B between the surface of the casing and the working surface of the ring gears on the large diameter of the cones of a truncated spherical shape or on the peripheral crown of cones of a hemispherical shape. The gap B is mandatory and should always be greater than the value (Dd to ) / 2, where D is the diameter of the bit; d to - the diameter of the housing.

У долот с конусными шарошками призабойная зона весьма ограничена из-за наличия лап и малого зазора между периферийным венцом и козырьком лап. Поэтому вынос частиц разрушенных пород из-под долота и между стенками скважины и лапами затруднен. Имеет место вторичное дробление породы.In chisels with conical cones, the bottomhole zone is very limited due to the presence of paws and a small gap between the peripheral rim and the peak of the paws. Therefore, the removal of particles of destroyed rocks from under the bit and between the walls of the well and paws is difficult. Secondary crushing of the rock takes place.

Совершенно иные условия работы предлагаемого долота. Оно, благодаря полностью наружному расположению вооружения, контактирующего не только с плоским забоем скважины, но и с ее стенками, обеспечивает более интенсивное удаление буровой мелочи из скважины. Это отличительное преимущество предлагаемого долота позволяет по сравнению с прототипом бурить породы в режиме, обеспечивающем большие размеры фракций разрушенной породы (с крупным сколом породы), и, следовательно, повысить энергоэффективность процесса бурения и снизить пылеобразование при работе станка.Absolutely different working conditions of the proposed bit. It, thanks to the completely external arrangement of weapons in contact not only with the flat bottom of the well, but also with its walls, provides a more intensive removal of drill trifle from the well. This distinctive advantage of the proposed bit allows, in comparison with the prototype, to drill the rock in a mode that provides large sizes of fractions of the destroyed rock (with a large cleavage of the rock), and, therefore, increase the energy efficiency of the drilling process and reduce dust formation during operation of the machine.

Особенности аэродинамической характеристики заявляемого долота благоприятны для эффективного применения средств шнекопневматического и пневмоэжекционного способов очистки скважин (наддолотных шнеков, струйных интенсификаторов движения воздушно-смесевых потоков в затрубном пространстве).The aerodynamic characteristics of the claimed bit are favorable for the effective use of screw and pneumatic and pneumo-ejection methods for cleaning wells (over-bit augers, jet intensifiers of the movement of air-mixed flows in the annulus).

В отличие от прототипа, в конструкции которого не предусмотрена возможность отделения шарошек от цапфы, в предложенном долоте в процессе эксплуатации изношенные шарошки легко и быстро заменяются без разборки цапф благодаря простому креплению к опорному валу. Возможностью подобной замены не обладают и применяемые в настоящее время шарошечные долота, являющиеся инструментом одноразового использования. Как правило, их отправляют в металлолом из-за отказа опор или вооружения при далеко не выработанном ресурсе конструктивных элементов. В предлагаемом долоте возможно многократное использование корпуса с шарошками различного вооружения, что расширяет область его эффективного применения.Unlike the prototype, the design of which does not provide for the possibility of separating the cutters from the trunnion, in the proposed bit during operation the worn cutters are easily and quickly replaced without disassembling the trunnions due to the simple fastening to the support shaft. The cone bits currently used as a single-use tool do not have the possibility of such a replacement. As a rule, they are sent to scrap due to the failure of supports or weapons with a far from developed resource of structural elements. In the proposed bit, multiple use of the hull with cones of various weapons is possible, which expands the field of its effective application.

Эксплуатацию долота начинают с операции оснащения его шарошками, тип вооружения которых соответствует физико-механическим свойствам горных пород карьера или шахты. Операция включает соединения конца опорного вала, обращенного к забою, с шарошкой, используя стопорный стержень 20. Как правило, в крепких породах используют шарошки, армированные твердосплавными зубками, а в породах малой и средней крепости - фрезерованное вооружение. В процессе эксплуатации изношенные шарошки быстро заменяются новыми без разборки цапф, поскольку последние имеют независимое от вида вооружения размещение в отверстиях 4 корпуса 1.The operation of the bit begins with the operation of equipping it with cones, the type of weapons of which corresponds to the physicomechanical properties of the rocks of the quarry or mine. The operation involves connecting the end of the support shaft facing the bottom with the roller cone using the locking rod 20. As a rule, in hard rocks, cones reinforced with carbide teeth are used, and milled weapons are used in rocks of small and medium strength. During operation, worn cones are quickly replaced by new ones without disassembling the trunnions, since the latter have a location independent of the type of weapon in the holes 4 of the housing 1.

Для проходки горизонтальных скважин в относительно некрепких породах устанавливают шарошки с наклоном опорного вала под углом 5-15 градусов к оси долота и укрупненными в 1,2-1,3 раза зубьями периферийного венца. Такие параметры обеспечивают эффективный режим работы долота в горизонтальной скважине с пониженной осевой нагрузкой и повышенным крутящим моментом.To drive horizontal wells in relatively weak rocks, cones are installed with a slope of the support shaft at an angle of 5-15 degrees to the axis of the bit and enlarged 1.2-1.3 times the teeth of the peripheral crown. Such parameters provide an effective mode of operation of the bit in a horizontal well with a reduced axial load and increased torque.

Для производительного бурения крепких пород назначаются большие осевые нагрузки на долото, возможные благодаря оснащению пяты опорного вала мощным бескольцевым упорным шарикоподшипником.For productive drilling of hard rocks, large axial loads on the bit are assigned, which are possible due to equipping the heel of the support shaft with a powerful O-ring thrust ball bearing.

Существенное повышение эффективности работы долота предложенной конструкции обусловлено тем, что при внутрикорпусном размещении цапф действующие на них нагрузки распределяются на увеличенную поверхность, что значительно снижает удельные нагрузки и контактные напряжения в подшипниках опорного вала.A significant increase in the performance of the bit of the proposed design is due to the fact that when the trunnions are placed inside the shell, the loads acting on them are distributed on the increased surface, which significantly reduces the specific loads and contact stresses in the bearings of the support shaft.

При эксплуатации долота в крепких породах пята опорного вала оснащается бескольцевым (совмещенным) шариковым подшипником. Это позволяет иметь крупные тела качения, которые способны выдерживать большие осевые нагрузки, воспринимаемые твердосплавными пластиной и защитной шайбой.During operation of the bit in hard rocks, the heel of the support shaft is equipped with a multiple-ball (combined) ball bearing. This allows you to have large rolling bodies that can withstand large axial loads, perceived by carbide plate and a protective washer.

Длительности безотказной работы цапф способствует фиксация уплотнительных элементов 15 и 16 опорного вала неразрезной съемной крышкой 17, более прочной по сравнению с разрезной крышкой прототипа. Крепление крышки к корпусу, а не к шарошкам, как у прототипа, позволяет иметь увеличенный радиус расположения крепежных элементов, что удобнее при сборке и эксплуатации долота.The duration of the trouble-free operation of the pins is facilitated by the fixation of the sealing elements 15 and 16 of the support shaft with a continuous removable cover 17, which is more durable compared to the split cover of the prototype. Attaching the cover to the body, and not to the cones, as in the prototype, allows you to have an increased radius of the location of the fasteners, which is more convenient when assembling and operating the bit.

Перечисленные особенности построения и работы предлагаемого долота открывают возможность решения острой проблемы увеличений стойкости опор шарошечных долот.The listed features of the construction and operation of the proposed bit open the possibility of solving the acute problem of increasing the resistance of bearings of cone bits.

В целом промышленное применение предложенного долота с новым устройством корпуса, опор и вооружения может дать значительный экономический и технологический эффект.In general, the industrial application of the proposed bit with a new device of the hull, supports and weapons can give a significant economic and technological effect.

Claims (2)

1. Буровое шарошечное долото, содержащее корпус с ниппелем и продувочными каналами, шарошки полусферической или усеченной сферической формы и их опору с вертикальными цапфами, отличающееся тем, что опора каждой шарошки долота выполнена в виде ступенчатого опорного вала с возможностью вращения, один конец которого, обращенный к забою скважины, выполнен прямоугольного сечения и закреплен внутри съемной сплошной шарошки, а другой конец, имеющий форму цилиндра или усеченного конуса, установлен в отверстии корпуса и снабжен бескольцевым, упорным шариковым подшипником, а в отверстии на выходе из корпуса ступенчатый вал снабжен уплотнительными элементами, зафиксированными неразрезной съемной крышкой, крепящейся к корпусу долота.1. Drill roller bit containing a housing with a nipple and purge channels, hemispherical or truncated spherical cones and their support with vertical pins, characterized in that the support of each bit cone is made in the form of a stepped support shaft with the possibility of rotation, one end of which is facing to the bottom of the well, made of rectangular cross-section and fixed inside a removable continuous cone, and the other end, having the shape of a cylinder or a truncated cone, is installed in the hole of the casing and is equipped with a non-slip, ball bearing, and in the hole at the outlet of the housing the stepped shaft is equipped with sealing elements fixed by a continuous removable cover that is attached to the body of the bit. 2. Буровое шарошечное долото по п.1, отличающееся тем, что для условий бурения горизонтальных скважин в горных породах малой и средней крепости опорный вал выполнен под углом 5-15° к оси долота, при этом зубья периферийного венца шарошек имеют размеры в 1,2-1,3 раза больше, чем у последующего венца. 2. The roller cone bit according to claim 1, characterized in that for the conditions for drilling horizontal wells in rocks of small and medium strength, the support shaft is made at an angle of 5-15 ° to the axis of the bit, while the teeth of the peripheral crown of the cones are 1, 2-1.3 times more than the subsequent crown.
RU2010150029/03A 2010-12-06 2010-12-06 Rolling drilling bit RU2451151C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010150029/03A RU2451151C1 (en) 2010-12-06 2010-12-06 Rolling drilling bit
EA201101437A EA020078B1 (en) 2010-12-06 2011-11-01 Rolling drilling bit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010150029/03A RU2451151C1 (en) 2010-12-06 2010-12-06 Rolling drilling bit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2451151C1 true RU2451151C1 (en) 2012-05-20

Family

ID=46230776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010150029/03A RU2451151C1 (en) 2010-12-06 2010-12-06 Rolling drilling bit

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA020078B1 (en)
RU (1) RU2451151C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522685C2 (en) * 2012-05-25 2014-07-20 Открытое акционерное общество "Завод бурового оборудования" Crown bit
RU2570724C1 (en) * 2014-12-19 2015-12-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Rolling drilling bit
US9551190B2 (en) 2011-11-30 2017-01-24 Mitsubishi Materials Corporation Excavation tool
RU2652007C1 (en) * 2017-06-30 2018-04-24 Владимир Олегович Горохов Drilling bit rolling cutter (options)
RU2652018C1 (en) * 2017-06-30 2018-04-24 Владимир Олегович Горохов Drilling bit rolling cutter (options)
RU2652005C1 (en) * 2017-06-30 2018-04-24 Владимир Олегович Горохов Drilling bit rolling cutter (options)
CN113006703A (en) * 2021-03-31 2021-06-22 四川宝石机械石油钻头有限责任公司 Wear-resistant PDC-roller composite drill bit

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU261309A1 (en) * В. Г. Журавлев , Б. Н. Квасков SINGLE-FRAME
US1992992A (en) * 1932-01-06 1935-03-05 Chicago Pneumatic Tool Co Earth boring apparatus
SU1714073A1 (en) * 1989-05-06 1992-02-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники Method for load measuring on roller cutter drilling bit supports and relevant device
RU2039191C1 (en) * 1992-11-30 1995-07-09 Борис Николаевич Квасков Rock rolling cutter drilling bit
RU2228423C2 (en) * 2002-04-16 2004-05-10 Красноярская государственная академия цветных металлов и золота Boring cutter
RU2257457C1 (en) * 2003-12-24 2005-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярская государственная академия цветных металлов и золота" Drilling roller bit (variants)
RU99529U1 (en) * 2010-05-21 2010-11-20 Сергей Андреевич Горбунов DRILL BORING CHISEL

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5352045A (en) * 1993-01-06 1994-10-04 The Integrated Bearing Co. Ltd. Means of mounting a revolving cutting element

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU261309A1 (en) * В. Г. Журавлев , Б. Н. Квасков SINGLE-FRAME
US1992992A (en) * 1932-01-06 1935-03-05 Chicago Pneumatic Tool Co Earth boring apparatus
SU1714073A1 (en) * 1989-05-06 1992-02-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники Method for load measuring on roller cutter drilling bit supports and relevant device
RU2039191C1 (en) * 1992-11-30 1995-07-09 Борис Николаевич Квасков Rock rolling cutter drilling bit
RU2228423C2 (en) * 2002-04-16 2004-05-10 Красноярская государственная академия цветных металлов и золота Boring cutter
RU2257457C1 (en) * 2003-12-24 2005-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярская государственная академия цветных металлов и золота" Drilling roller bit (variants)
RU99529U1 (en) * 2010-05-21 2010-11-20 Сергей Андреевич Горбунов DRILL BORING CHISEL

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9551190B2 (en) 2011-11-30 2017-01-24 Mitsubishi Materials Corporation Excavation tool
RU2522685C2 (en) * 2012-05-25 2014-07-20 Открытое акционерное общество "Завод бурового оборудования" Crown bit
RU2570724C1 (en) * 2014-12-19 2015-12-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Rolling drilling bit
RU2652007C1 (en) * 2017-06-30 2018-04-24 Владимир Олегович Горохов Drilling bit rolling cutter (options)
RU2652018C1 (en) * 2017-06-30 2018-04-24 Владимир Олегович Горохов Drilling bit rolling cutter (options)
RU2652005C1 (en) * 2017-06-30 2018-04-24 Владимир Олегович Горохов Drilling bit rolling cutter (options)
CN113006703A (en) * 2021-03-31 2021-06-22 四川宝石机械石油钻头有限责任公司 Wear-resistant PDC-roller composite drill bit
CN113006703B (en) * 2021-03-31 2023-09-12 四川宝石机械石油钻头有限责任公司 Wear-resistant PDC-roller cone composite drill bit

Also Published As

Publication number Publication date
EA020078B1 (en) 2014-08-29
EA201101437A1 (en) 2013-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2451151C1 (en) Rolling drilling bit
US5626201A (en) Disc cutter and method of replacing disc cutters
SU791263A3 (en) Cutting bit for rotational drilling
AU740167B2 (en) Improved disc cutter and excavation equipment
JP5371994B2 (en) Rotating cutter for tunnel boring machine
AU2011304461B2 (en) A rock drill bit and a drilling assembly for percussive rock drilling
CA2733618C (en) A tri-cone bit for high rpm drilling applications
RU2360096C1 (en) Cone bit for boring horizontal boreholes
CA2305742C (en) Small disc cutters, and drill bits, cutterheads, and tunnel boring machines employing such rolling disc cutters
WO1998003765A9 (en) Improved disc cutter and excavation equipment
RU138675U1 (en) DRILL BIT
US10947786B2 (en) Roller reamer with mechanical face seal
AU2014234545A1 (en) Roller cutter with improved sealing
US10837237B2 (en) Roller reamer with labyrinth seal assembly
CN114402115A (en) Hybrid drill bit
CN112282654A (en) Rotary digging gear barrel drill
CN107386983B (en) Cone bit
RU2570724C1 (en) Rolling drilling bit
RU2374419C1 (en) Cone bit support (versions)
RU2393324C1 (en) Rolling drilling bit
RU2228423C2 (en) Boring cutter
RU2465427C1 (en) Drilling bit bearing structure
RU2257457C1 (en) Drilling roller bit (variants)
CN115364925B (en) Hydraulic breaking hammer assembly
RU2434115C1 (en) Rolling cutter drilling bit

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151207