RU2460867C2 - Calibrator-centraliser - Google Patents
Calibrator-centraliser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2460867C2 RU2460867C2 RU2010141387/03A RU2010141387A RU2460867C2 RU 2460867 C2 RU2460867 C2 RU 2460867C2 RU 2010141387/03 A RU2010141387/03 A RU 2010141387/03A RU 2010141387 A RU2010141387 A RU 2010141387A RU 2460867 C2 RU2460867 C2 RU 2460867C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inserts
- axis
- diamond
- calibrator
- group
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, предназначенному для калибровки стенок скважины и центрации компоновки низа бурильной колонны.The invention relates to a rock cutting tool for calibrating well walls and centering the layout of the bottom of the drill string.
Известен калибратор, содержащий корпус с последовательно установленными на нем шайбами с калибрующими элементами, образующими спиралеобразные лопасти. С целью исключения проворота шайб одной относительно другой каждая шайба выполнена с пазами для размещения торцевой части калибрующего элемента смежной с ней шайбы (см. авт. св. СССР №1002505, кл. E21B 10/30, 1983 г.).A known calibrator containing a housing with sequentially mounted washers on it with calibrating elements forming spiral-shaped blades. In order to avoid turning the washers one relative to the other, each washer is made with grooves to accommodate the end part of the calibrating element of the adjacent washer (see ed. St. USSR No. 1002505, class E21B 10/30, 1983).
Основным недостатком данного калибратора является сложность конструкции, связанная с необходимостью точного изготовления отдельных шайб, калибрующие элементы которых должны образовать плавную спираль, ибо в противном случае резко возрастет сопротивление движению промывочной жидкости между лопастями и тем самым снизится эффективность работы и самого долота.The main disadvantage of this calibrator is the design complexity associated with the need to accurately manufacture individual washers, the calibrating elements of which should form a smooth spiral, because otherwise the resistance to movement of the washing fluid between the blades will sharply increase and thereby the work efficiency and the bit itself will decrease.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является калибратор-центратор, включающий корпус с присоединительными резьбами и армированные твердосплавными элементами лопасти с цилиндрическими и наклонными участками (см. авт. св. СССР №1802064, кл. E21B 10/26, 1993 г.).The closest in technical essence and the achieved result is a calibrator-centralizer, comprising a body with connecting threads and carbide-reinforced blades with cylindrical and inclined sections (see ed. St. USSR No. 1802064, class E21B 10/26, 1993) .
К недостаткам данного калибратора следует отнести низкую эффективность его работы при бурении в твердых и особенно крепких породах. Это связано с малой износостойкостью и низкой эффективностью работы породоразрушающих элементов, выполненных в виде твердосплавных резцов, при бурении по твердым породам и быстрым выходом их из строя в связи с высокой вероятностью скола. Последнее связано с тем, что резцы установлены с выступанием над рабочими поверхностями лопастей.The disadvantages of this calibrator include the low efficiency of its operation when drilling in hard and especially hard rocks. This is due to the low wear resistance and low efficiency of the rock cutting elements made in the form of carbide cutters when drilling on hard rocks and their quick failure due to the high probability of chipping. The latter is due to the fact that the cutters are installed with a protrusion above the working surfaces of the blades.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы калибратора при бурении, преимущественно, по твердым и крепким породам.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the calibrator during drilling, mainly for hard and hard rocks.
Указанный технический результат достигается тем, что в калибраторе-центраторе, включающем корпус с присоединительными резьбами и армированные твердосплавными элементами лопасти с цилиндрическими и наклонными участками, согласно изобретению зона перехода между нижним наклонным, образующим с осью корпуса угол в 15-30°, и цилиндрическим участками каждой лопасти дополнительно армирована тремя группами цилиндрических вставок с алмазосодержащим слоем, первая из которых расположена на наклонном участке лопасти и выполнена со стороны алмазосодержащего слоя со скосом под углом 10-15° к оси цилиндра, установленной в горизонтальной плоскости и образующей с плоскостью, касательной к цилиндрической поверхности лопасти, угол 15-30°, при этом поверхность скоса обращена в сторону стенки скважины, а режущая кромка алмазосодержащего слоя параллельна оси корпуса, вторая группа вставок расположена на нижнем участке у передней кромки цилиндрической поверхности лопастей по ходу вращения калибратора-центратора, ось вставок ориентирована перпендикулярно к оси корпуса, а алмазосодержащий слой вставок образован зернами природных или синтетических алмазов, закрепленных в износостойкой матрице, третья группа вставок установлена по ходу вращения калибратора-центратора позади вставок второй группы, ось вставок расположена перпендикулярно к оси корпуса, а алмазосодержащий слой вставок образован алмазным диском, при этом режущая кромка вставок первой группы смещена относительно цилиндрической поверхности лопастей в сторону оси корпуса, а алмазосодержащий слой вставок второй и третьей групп расположен заподлицо с цилиндрической поверхностью лопастей и с возможностью контакта рабочей кромки вставок с линией перехода цилиндрической поверхности лопасти с наклонным участком.The specified technical result is achieved by the fact that in the calibrator-centralizer, comprising a housing with connecting threads and blades reinforced with carbide elements with cylindrical and inclined sections, according to the invention, the transition zone between the lower inclined angle of 15-30 ° with the axis of the housing and the cylindrical sections each blade is additionally reinforced with three groups of cylindrical inserts with a diamond-containing layer, the first of which is located on the inclined section of the blade and is made from the side of the diamond the containing layer with a bevel at an angle of 10-15 ° to the axis of the cylinder, installed in a horizontal plane and forming with the plane tangent to the cylindrical surface of the blade, an angle of 15-30 °, with the bevel surface facing the side of the borehole and the cutting edge of the diamond-containing layer parallel to the axis of the housing, the second group of inserts is located on the lower section at the leading edge of the cylindrical surface of the blades along the rotation of the calibrator-centralizer, the axis of the inserts is oriented perpendicular to the axis of the housing, and diamond-containing the inserts are formed by grains of natural or synthetic diamonds fixed in a wear-resistant matrix, the third group of inserts is installed along the rotation of the centralizer calibrator behind the inserts of the second group, the axis of the inserts is perpendicular to the axis of the housing, and the diamond-containing layer of the inserts is formed by a diamond disk, while the cutting edge of the inserts the first group is offset relative to the cylindrical surface of the blades toward the axis of the housing, and the diamond-containing layer of the inserts of the second and third groups is flush with the cylinder the surface of the blades and with the possibility of contact of the working edge of the inserts with the transition line of the cylindrical surface of the blade with an inclined section.
Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:The achievement of the specified technical result also contributes to the fact that:
- цилиндрическая поверхность лопастей выше алмазосодержащих вставок частично или полностью армирована наплавочным износостойким материалом;- the cylindrical surface of the blades above the diamond-containing inserts is partially or fully reinforced with surfacing wear-resistant material;
- лопасти выполнены в поперечном сечении в виде трапеции.- the blades are made in cross section in the form of a trapezoid.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид калибратора-центратора в разрезе, на фиг.2 и 3 представлены соответственно пример расположения цилиндрических алмазосодержащих вставок трех групп на лопастях и схема калибрования скважины вставками первой и второй групп, на фиг.4, 5 и 6 представлены виды применяемых для армировки лопастей алмазосодержащих вставок (на фиг.4 - режуще-скалывающего действия, на фиг.5 - режуще-истирающего действия, на фиг.6 - стабилизирующего действия).The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a general sectional view of a calibrator-centralizer, Figs. 2 and 3 show, respectively, an example of the arrangement of cylindrical diamond-containing inserts of three groups on the blades and a diagram for calibrating a well with inserts of the first and second groups, Fig. 4, 5 and 6 show the types of diamond-containing inserts used for reinforcing the blades of the diamond-containing inserts (in Fig. 4 - cutting-shearing action, in Fig. 5 - cutting-abrasive action, in Fig. 6 - stabilizing action).
Калибратор-центратор включает корпус 1 (см. фиг.1) с присоединительными резьбами 2 и армированные твердосплавными элементами 3 лопасти 4 с цилиндрическими 5 и наклонными 6 участками. Лопасти 4 могут быть выполнены прямолинейной или спиральной формы. В предложенном калибраторе зона перехода между нижним наклонным 6 и цилиндрическим 5 участками каждой лопасти 4 армирована тремя группами цилиндрических алмазосодержащих вставок. Количество вставок каждой группы увеличивается с увеличением твердости горной породы. Первая группа вставок 7 (см. фиг.4) относится к породоразрушающим элементам режуще-скалывающего действия и расположена на наклонном участке 6 лопасти 4 (см. фиг.1, 2 и 3). Каждая вставка 7 представляет собой двухслойный цилиндр, выполненный со стороны алмазного слоя 8 со скосом 9 под углом 10-15° к оси цилиндра, которая расположена в горизонтальной плоскости и образует с плоскостью, касательной к цилиндрической поверхности лопасти 4, угол, равный 15-30°. При этом поверхность скоса 9 обращена в сторону стенки скважины, алмазный слой 8 обращен в сторону вращения калибратора-центратора, а калибрующая кромка 10 алмазного слоя, имеющая вид линии, расположена параллельно оси корпуса (см. фиг.2 и 3). Вставки 7 с целью предохранения их режущих кромок от разрушения при спуске и подъеме инструмента в обсадной колонне, располагаются со смещением относительно цилиндрической поверхности лопастей в сторону оси корпуса, при этом величина смещения составляет доли миллиметра. В месте установки резцов режуще-скалывающего действия угол наклонного участка 6 лопастей 4 должен быть 15-30° к оси корпуса 1, чтобы обеспечить срезание неровностей стенок скважины до 4-5 мм по радиусу (или до 8-10 мм по диаметру) за счет выступания округлых кромок алмазного слоя резцов над наклонной поверхностью. Вторая группа вставок 11 (см. фиг.5) относится к породоразрушающим элементам режуще-истирающего типа и расположена на нижнем участке цилиндрической поверхности 5 у передней кромки 12 лопастей 4 по ходу вращения калибратора-центратора (см. фиг.1, 2 и 3). Ось этих вставок расположена перпендикулярно к оси корпуса 1, а рабочая головка их оснащена зернами природных или синтетических алмазов 13, закрепленными в износостойкой матрице 14, при этом разрушающие вершинки зерен алмазов находятся заподлицо с цилиндрической поверхностью 5 лопастей 4. Третья группа вставок 15 (см. фиг.6) относится к элементам стабилизирующего действия с большими опорными поверхностями и расположена по ходу вращения калибратора-центратора позади вставок 11. Вставки 15 выполнены в виде двухслойного цилиндра с алмазным рабочим диском 16, а оси их расположены перпендикулярно к оси корпуса 1. Алмазные диски 16 вставок 15 расположены заподлицо с цилиндрической поверхностью 5 лопастей 4 и с возможностью контакта рабочей кромки вставок с линией перехода цилиндрической 5 поверхности лопасти 4 с наклонным 6 участком (см. фиг.1, 2 и 3). Цилиндрическая поверхность 5 лопастей 4 выше алмазосодержащих вставок частично или полностью армирована наплавочным износостойким материалом. Лопасти 4 выполняются с поперечным сечением в виде трапеции, что обеспечит максимальное приближение вставок 11 к передней по ходу вращения калибратора кромке 12 лопасти 4 при одновременном обеспечении надежности их крепления (см. фиг.1, 2).The calibrator-centralizer includes a housing 1 (see figure 1) with connecting threads 2 and blades 4 with cylindrical 5 and inclined 6 sections reinforced with carbide elements 3. The blades 4 can be made in a straight or spiral shape. In the proposed calibrator, the transition zone between the lower inclined 6 and cylindrical 5 sections of each blade 4 is reinforced with three groups of cylindrical diamond-containing inserts. The number of inserts of each group increases with increasing hardness of the rock. The first group of inserts 7 (see figure 4) relates to rock cutting elements cutting-shearing action and is located on an
Предлагаемый калибратор-центратор работает следующим образом. Перед началом работы калибратор-стабилизатор соединяют с буровым долотом и на колонне бурильных труб спускают в скважину. В процессе бурения долотом калибратор-центратор формирует номинальный размер ствола скважины и центрирует компоновку низа бурильной колонны по оси скважины. При этом функцию калибрования скважины выполняют алмазосодержащие вставки 7, расположенные на наклонном участке 6 лопасти 4, и породоразрушающие вставки 11, закрепленные в нижней части цилиндрических поверхностей 5 лопастей 4 (см. фиг.3), а стабилизацию низа бурильной колонны осуществляют вставки 15 совместно с твердосплавными резцами 3 и наплавочным материалом при минимальных удельных давлениях за счет больших площадей контакта со стенкой скважины. При вращении калибратора-центратора режущие кромки алмазосодержащих вставок 7 режуще-скалывающего действия режут и скалывают неровности 17 горной породы 18 (см. фиг.3) и калибруют ствол скважины до номинального диаметра бурового долота. После этого в работу вступают породоразрушающие вставки режуще-истирающего действия 11, которые окончательно доводят ствол скважины до заданного диаметра. При этом процесс калибровки стенок скважины осуществляется при минимальных осевых нагрузках и энергозатратах и небольшой интенсивности износа благодаря высокой износостойкости алмазосодержащих вставок, меньшему коэффициенту трения и более высокой теплопроводности алмазного слоя (поз.8, 13 и 16 на фиг.4, 5 и 6) по сравнению с твердосплавными элементами прототипа. Стабилизирующие вставки 15 контактируют с поверхностью стенки уже откалиброванной породоразрушающими элементами режуще-скалывающего 7 и режуще-истирающего 11 действия. Они первыми из всех стабилизирующих элементов вступают в работу и благодаря высокой износостойкости, минимальному коэффициенту трения и большой поверхности контакта обеспечивают хорошую стабилизацию бурового снаряда в течение всего времени работы бурового долота. Твердосплавные элементы 3, расположенные на цилиндрической поверхности 5 лопастей 4, не участвуют в калибровке и расширении скважины и выполняют только функцию стабилизации инструмента за счет больших площадей контакта, не воспринимая осевую нагрузку, что способствует работе инструмента без зависания его на калибраторе. Для увеличения площади контакта цилиндрических поверхностей 5 лопастей 4 с поверхностью стенок скважин, уменьшения удельных нагрузок на стабилизирующие элементы и уменьшения энергозатрат на вращение калибратора в скважине твердосплавные элементы 3 на цилиндрической поверхности 5 лопастей 4 частично или полностью могут быть заменены наплавочным износостойким материалом, последние могут использоваться и совместно с твердосплавными элементами 3.The proposed calibrator-centralizer operates as follows. Before starting work, the calibrator-stabilizer is connected to the drill bit and lowered into the well on the drill pipe string. In the process of drilling with a bit, the calibrator-centralizer forms the nominal size of the wellbore and centers the layout of the bottom of the drill string along the axis of the well. In this case, the function of calibrating the well is performed by diamond-containing
Применение предложенного калибратора-центратора позволит повысить эффективность его работы при бурении по твердым и крепким породам и исключить случаи зависания бурового инструмента на калибраторе.The use of the proposed calibrator-centralizer will improve its efficiency when drilling hard and hard rocks and eliminate the possibility of hanging the drilling tool on the calibrator.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010141387/03A RU2460867C2 (en) | 2010-10-11 | 2010-10-11 | Calibrator-centraliser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010141387/03A RU2460867C2 (en) | 2010-10-11 | 2010-10-11 | Calibrator-centraliser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010141387A RU2010141387A (en) | 2012-04-20 |
RU2460867C2 true RU2460867C2 (en) | 2012-09-10 |
Family
ID=46032212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010141387/03A RU2460867C2 (en) | 2010-10-11 | 2010-10-11 | Calibrator-centraliser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2460867C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543226C2 (en) * | 2013-01-11 | 2015-02-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бурсервис" | Method for enlargement and reaming of well shaft |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1002505A1 (en) * | 1981-05-07 | 1983-03-07 | Украинский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности "Укргипрониинефть" | Calibrator |
US4429755A (en) * | 1981-02-25 | 1984-02-07 | Williamson Kirk E | Drill with polycrystalline diamond drill blanks for soft, medium-hard and hard formations |
SU1802064A1 (en) * | 1990-10-09 | 1993-03-15 | Vsesoyuznyj Nii Burovoj Tekh | Well reamer |
RU2377385C2 (en) * | 2008-02-06 | 2009-12-27 | Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") | Well shaft calibrator |
RU2377111C1 (en) * | 2008-05-26 | 2009-12-27 | Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") | Method of manufacture of diamont drill bit |
-
2010
- 2010-10-11 RU RU2010141387/03A patent/RU2460867C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4429755A (en) * | 1981-02-25 | 1984-02-07 | Williamson Kirk E | Drill with polycrystalline diamond drill blanks for soft, medium-hard and hard formations |
SU1002505A1 (en) * | 1981-05-07 | 1983-03-07 | Украинский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности "Укргипрониинефть" | Calibrator |
SU1802064A1 (en) * | 1990-10-09 | 1993-03-15 | Vsesoyuznyj Nii Burovoj Tekh | Well reamer |
RU2377385C2 (en) * | 2008-02-06 | 2009-12-27 | Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") | Well shaft calibrator |
RU2377111C1 (en) * | 2008-05-26 | 2009-12-27 | Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") | Method of manufacture of diamont drill bit |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543226C2 (en) * | 2013-01-11 | 2015-02-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бурсервис" | Method for enlargement and reaming of well shaft |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010141387A (en) | 2012-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10260302B2 (en) | Cutting insert for initiating a cutout | |
US8127863B2 (en) | Drill bit having enhanced stabilization features and method of use thereof | |
RU2628359C2 (en) | Cutting structures for a drill bit with fixed cutting tools | |
US10577870B2 (en) | Cutting elements configured to reduce impact damage related tools and methods—alternate configurations | |
RU2564320C2 (en) | Hybrid drill bit | |
CA2923564C (en) | Reamer blades exhibiting at least one of enhanced gage cutting element backrakes and exposures and reamers so equipped | |
US10570668B2 (en) | Cutting elements configured to reduce impact damage and mitigate polycrystalline, superabrasive material failure earth-boring tools including such cutting elements, and related methods | |
US10465447B2 (en) | Cutting elements configured to mitigate diamond table failure, earth-boring tools including such cutting elements, and related methods | |
US20120031671A1 (en) | Drill Bits With Rolling Cone Reamer Sections | |
US10570665B2 (en) | Drill bit | |
GB2421042A (en) | Drill bit with secondary cutters for hard formations | |
US10954721B2 (en) | Earth-boring tools and related methods | |
US9284786B2 (en) | Drill bits having depth of cut control features and methods of making and using the same | |
CN109306851B (en) | Rotary cutting module and diamond drill bit with same | |
RU2377385C2 (en) | Well shaft calibrator | |
RU2460867C2 (en) | Calibrator-centraliser | |
RU2549653C1 (en) | Blade drilling bit (versions) | |
US9284785B2 (en) | Drill bits having depth of cut control features and methods of making and using the same | |
US20170081919A1 (en) | Hybrid bit with roller cones and discs | |
US20190010764A1 (en) | Drill bits having tailored depth of cut control features and related methods | |
US20130008724A1 (en) | Drill bit with distributed force profile | |
RU2559261C1 (en) | Blade drill bit | |
CN111032991A (en) | Earth-boring tool including cutting element profile configured to reduce work rate | |
US20230374866A1 (en) | Fixed Cutter Drill Bits and Cutter Element with Secondary Cutting Edges for Same | |
US10113365B2 (en) | Drill bit for milling composite plugs |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141012 |