RU2478767C2 - Crown bit - Google Patents
Crown bit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2478767C2 RU2478767C2 RU2011112709/03A RU2011112709A RU2478767C2 RU 2478767 C2 RU2478767 C2 RU 2478767C2 RU 2011112709/03 A RU2011112709/03 A RU 2011112709/03A RU 2011112709 A RU2011112709 A RU 2011112709A RU 2478767 C2 RU2478767 C2 RU 2478767C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rock
- sectors
- forming
- central part
- core
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к буровым коронкам, и может быть использовано при бурении геологорозведочных скважин.The invention relates to a rock cutting tool, namely to drill bits, and can be used when drilling exploration wells.
Известна алмазная буровая коронка (см. авт.св. СССР №1717786, МПК4 E21B 10/48, опубл. 07.03.1992 г., бюл. №9), которая содержит корпус и алмазоносную матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы, оснащенные композиционными вставками, установленными на их передних гранях таким образом, что они смещены от керно- и скважинообразующих поверхностей матрицы к продольной оси сектора на величину, которая соответствует величине зерен алмазов объемного слоя матрицы.A well-known diamond drill bit (see ed. St. USSR No. 17717786, IPC 4 E21B 10/48, publ. 03/07/1992, bull. No. 9), which contains a housing and a diamondiferous matrix, divided by washing grooves into sectors equipped with composite inserts mounted on their front faces in such a way that they are offset from the core and borehole surfaces of the matrix to the longitudinal axis of the sector by an amount that corresponds to the size of the grains of diamonds in the bulk layer of the matrix.
Известна также наиболее близкая по технической сути к предлагаемой буровая коронка (см. патент Украины на полезную модель №43331, МПК (2006) Е21B 10/48, опубл. 10.08.2009, бюл. №15, 2009 г.), которая содержит корпус и закрепленную на нем алмазоносную матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы, армированные породоразрушающими элементами в виде износостойких цилиндрических вставок из синтетических алмазов, размещенных в центральной, скважинообразующей и кернообразующей части секторов по схеме перекрытия, причем описанная коронка содержит основные и скалывающие секторы, которые имеют однаковую высоту алмазосодержащих породоразрушающих элементов относительно торцевой поверхности коронки в зоне присоединительной резьбы, а алмазосодержащие породоразрушающие элементы, которыми оснащены скалывающие секторы, смещенные относительно друг друга по спирали, которая соединяет боковые поверхности алмазосодержащих породоразрушающих элементов, при этом в начале и в конце спирали алмазосодержащие породоразрушающие элементы касаются поверхностей, которые образуют внутренний и внешний диаметры алмазной буровой коронки соответственно.The drill bit that is closest in technical essence to the proposed one is also known (see Ukrainian patent for utility model No. 43331, IPC (2006) E21B 10/48, published on 08/10/2009, bull. No. 15, 2009), which contains a housing and a diamond-bearing matrix fixed to it, divided by flushing grooves into sectors reinforced by rock cutting elements in the form of wear-resistant cylindrical inserts of synthetic diamonds placed in the central, bore-forming and core-forming part of the sectors according to the overlap pattern, and the described crown contains the main and shearing sectors, which have the same height of diamond-containing rock-cutting elements relative to the end surface of the crown in the area of the connecting thread, and diamond-containing rock-cutting elements, which are equipped with shearing sectors, displaced relative to each other in a spiral that connects the side surfaces of diamond-containing rock-cutting elements, at the beginning and at the end of the spiral, diamond-containing rock-cutting elements touch the surfaces that form the inner and outer the diameters of the diamond drill bit, respectively.
Недостатки описанных буровых коронок состоят в большой энергоемкости процесса предразрушения породы в течение всего периода работы инструмента вследствие недостаточно продуманной схемы размещения породоразрушающих элементов в матрице и неопределенности взаимосвязи между величинами износостойкости составляющих материалов породоразрушающих элементов и матрицы, а также величины перекрытия между элементами, что приводит к невозможности создания зоны предразрушения на протяжении всего периода работы инструмента, вследствие чего снижается разрушающая способность буровой коронки и механическая скорость бурения.The disadvantages of the described drill bits are the high energy intensity of the rock prefracturing process during the entire period of the tool operation due to the insufficiently thought out layout of the rock cutting elements in the matrix and the uncertainty of the relationship between the wear resistance of the constituent materials of the rock cutting elements and the matrix, as well as the overlap between the elements, which makes it impossible creating a pre-fracture zone throughout the entire period of operation of the tool, as a result of which the destructive power of the drill bit and the mechanical drilling speed are being compressed.
В основу изобретения положена задача такого усовершенствования буровой коронки, при котором за счет экспериментального подбора соотношений твердости материалов породоразрушающих элементов и матрицы обеспечивается возможность создания зоны предразрушения на протяжении всего периода работы инструмента, за счет выполнения схемы перекрытия в соответствии с предлагаемым соотношением обеспечивается более равномерное изнашивание рабочего торца коронки, исключаются прижоги матрицы и создаются условия для наиболее эффективного выноса шлама из зоны отработки и, как следствие, обеспечивается повышение разрушающей способности буровой коронки с одновременным повышением механической скорости бурения, за счет предлагаемого выбора количества породоразрушающих элементов дополнительно обеспечивается оптимальное перераспределение нагрузки между породоразрушающими элементами, размещенными в скважинообразующей или кернообразующей части секторов, и породоразрушающими элементами, размещенными в центральной части секторов.The basis of the invention is the task of such an improvement of the drill bit, in which due to the experimental selection of the hardness ratios of the materials of the rock-cutting elements and the matrix, it is possible to create a pre-fracture zone throughout the entire period of operation of the tool, due to the overlap scheme in accordance with the proposed ratio, more uniform wear of the working the end face of the crown, matrix burns are eliminated and conditions are created for the most effective removal llama from the mining zone and, as a result, the destructive ability of the drill bit is increased while the mechanical drilling speed is increased, due to the proposed choice of the number of rock cutting elements, the load is also optimally redistributed between the rock cutting elements located in the well-forming or core-forming part of the sectors and the rock-breaking elements, located in the central part of the sectors.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в буровой коронке, которая содержит корпус и закрепленную на нем алмазоносную матрицу, разделенную промывочными пазами на секторы, армированные породоразрушающими элементами в виде износостойких цилиндрических вставок из синтетических алмазов, размещенных в центральной, скважинообразующей и кернообразующей части секторов по схеме перекрытия, согласно изобретению твердость центральной части каждого из породоразрушающих элементов в 3,5÷3,9 раза, а твердость периферийной их части в 1,1÷1,3 раза превышает твердость материала матрицы; при наилучших вариантах реализации предлагаемой буровой коронки величина перекрытия «b» между породоразрушающими элементами, размещенными в скважинообразующей или кернообразующей части секторов, и породоразрушающими элементами, размещенными в центральной части секторов, определяются следующей зависимостью:The problem is solved due to the fact that in the drill bit, which contains the body and the diamond-bearing matrix fixed on it, divided by flushing grooves into sectors reinforced by rock cutting elements in the form of wear-resistant cylindrical inserts made of synthetic diamonds placed in the central, bore-forming and core-forming part of the sectors according to the scheme the overlap, according to the invention, the hardness of the Central part of each of the rock cutting elements in 3.5 ÷ 3.9 times, and the hardness of the peripheral part of 1.1 ÷ 1.3 r the basics exceed the hardness of the matrix material; with the best implementation options of the proposed drill bit, the overlap value “b” between the rock cutting elements located in the borehole or core forming part of the sectors and the rock cutting elements located in the central part of the sectors is determined by the following relationship:
где: b - величина перекрытия между породоразрушающими элементами, размещенными в скважинообразующей или кернообразующей части секторов, и породоразрушающими элементами, размещенными в центральной части секторов, мм;where: b is the amount of overlap between the rock cutting elements located in the borehole or core forming part of the sectors, and the rock cutting elements located in the central part of the sectors, mm;
d - диаметр породоразрушающего элемента, мм;d is the diameter of the rock cutting element, mm;
a - размер центральной части каждого из породоразрушающих элементов, которые находятся в центральной части секторов, мм;a is the size of the central part of each of the rock-destroying elements that are located in the central part of the sectors, mm;
количество породоразрушающих элементов, которые находятся в центральной части секторов, в одинаковой степени превышает количество породоразрушающих элементов, которые находятся как в скважинообразующей, так и в кернообразующей части секторов, количество которых одинаково, при этом общее количество породоразрушающих элементов в коронке определяется следующей зависимостью:the number of rock-destroying elements that are in the central part of the sectors equally exceeds the number of rock-destroying elements that are both in the well-forming and in the core-forming part of the sectors, the number of which is the same, while the total number of rock-breaking elements in the crown is determined by the following relationship:
k=1,5n-2,k = 1.5n-2,
где: k - общее количество породоразрушающих элементов, размещенных в центральной, скважинообразующей и керноообразующей части секторов, шт.;where: k is the total number of rock-destroying elements located in the central, bore-forming and core-forming parts of the sectors, pcs .;
n - количество секторов в коронке, которое должно быть парным, шт.n is the number of sectors in the crown, which should be paired, pcs.
Причинно-следственная связь между предлагаемой совокупностью признаков и техническими эффектами, которые достигаются при ее реализации, состоят в следующем.The causal relationship between the proposed set of features and the technical effects that are achieved during its implementation are as follows.
В связи с тем что все породоразрушающие элементы состоят из двух разных по твердости материалов, в процессе бурения они работают как резцы режуще-истирающего типа. Наиболее твердый материал, который находится в центре породоразрушающего элемента, под действием осевого усилия создает в массиве буримой породы зону предразрушения. Менее твердый материал, который его окружает, разрушает уже менее прочную породу, а алмазоносный слой матрицы в облегченных условиях завершает процесс разрушения. Предразрушение породы должно сопровождать процесс бурения на протяжении всего периода работы инструмента, что становится возможным в полной мере тогда, когда наиболее твердый материал каждого породоразрушающего элемента будет выступать над менее твердым, а последний будет выступать над поверхностью алмазоносной матрицы, что обеспечивается, как показали проведенные нами экспериментальные исследования в процессе бурения, предлагаемым соотношением твердостей используемых материалов. Максимальная разрушающая способность буровой коронки будет обеспечена тогда, когда твердость материала центральной части каждого из породоразрушающих элементов в 3,5÷3,9 раза, а твердость материала периферийной их части в 1,1÷1,3 раза будет превышать твердость материала матрицы. Наиболее твердый материал центральной части породоразрушающего элемента внедряется в породу, предразрушает и разрушает массив горной породы. При этом откалываются частицы размером до 2÷3 мм, которые попадают под менее твердый материал периферийной их части и изнашивают его, одновременно при этом разрушаясь. Твердость материала связана с его износостойкостью: чем тверже материал, тем более он износостоек. Чтобы иметь зазор между двумя материалами породоразрушающего элемента в пределах 3 мм, износостойкость материала центральной части породоразрушающего элемента должна быть в 3,5÷3,9 раза больше износостойкости материала матрицы, а износостойкость материала периферийной части породоразрушающего элемента должна быть в 1,1÷1,3 раза больше износостойкости материала матрицы, то есть износостойкость материала центральной части породоразрушающего элемента должна превышать износостойкость материала периферийной его части, потому что в противоположном случае крупные частицы породы не будут попадать в малый зазор, а будут сталкиваться с материалом матрицы и интенсивно его изнашивать.Due to the fact that all rock-destroying elements consist of two materials of different hardness, during the drilling process they work as cutting-abrasive type cutters. The hardest material, which is located in the center of the rock cutting element, under the action of axial force creates a pre-fracture zone in the mass of drillable rock. The less solid material that surrounds it destroys the already less solid rock, and the diamondiferous layer of the matrix, under lightened conditions, completes the destruction process. Pre-fracturing of the rock should accompany the drilling process throughout the entire period of operation of the tool, which becomes fully possible when the hardest material of each rock-breaking element protrudes from less solid and the latter protrudes above the surface of the diamondiferous matrix, which is ensured, as shown by us experimental research in the drilling process, the proposed ratio of the hardness of the materials used. The maximum destructive ability of the drill bit will be ensured when the hardness of the material of the central part of each rock cutting element is 3.5–3.9 times, and the hardness of the material of the peripheral part is 1.1–1.3 times higher than the hardness of the matrix material. The hardest material of the central part of the rock-breaking element is introduced into the rock, pre-destroys and destroys the rock mass. In this case, particles with a size of up to 2–3 mm break off, which fall under the less hard material of their peripheral part and wear it out, while at the same time collapsing. The hardness of a material is related to its wear resistance: the harder the material, the more wear-resistant. In order to have a gap between the two materials of the rock cutting element within 3 mm, the wear resistance of the material of the central part of the rock cutting element should be 3.5–3.9 times greater than the wear resistance of the matrix material, and the wear resistance of the material of the peripheral part of the rock cutting element should be 1.1 ÷ 1 , 3 times more wear resistance of the matrix material, that is, the wear resistance of the material of the central part of the rock cutting element should exceed the wear resistance of the material of its peripheral part, because in contrast in the positive case, large rock particles will not fall into a small gap, but will collide with the matrix material and wear it out intensively.
Передробленный между двумя поверхностями породоразрушающего элемента шлам содержит крупные частцы размером уже порядка 0,2-0,3 мм. Они попадают на поверхность алмазоносной матрицы, где подвергаются окончательному передроблению. Чтобы передробленные частицы породы попали на поверхность материала матрицы, между поверхностью материала периферийной части породоразрушающего элемента и поверхностью материала матрицы должен быть зазор, который обеспечивается разницей твердостей материала периферийной части породоразрушающего элемента и материала матрицы в 1,1÷1,3 раза. В случае если износостойкость материала центральной части породоразрушающего элемента будет превышать износостойкость материала матрицы больше чем в 3,5÷3,9 раза, то крупные частицы шлама будут проходить между двумя поверхностями материала породоразрушающих элементов без контакта с ними и попадать на поверхность материала матрицы коронки, подвергая ее катастрофическому износу.Sludge crushed between the two surfaces of the rock-cutting element contains large particles already about 0.2-0.3 mm in size. They fall on the surface of the diamondiferous matrix, where they undergo final crushing. In order for crushed rock particles to fall onto the surface of the matrix material, there should be a gap between the surface of the material of the peripheral part of the rock-cutting element and the surface of the matrix material, which is provided by the difference in hardnesses of the material of the peripheral part of the rock-cutting element and the matrix material 1.1 to 1.3 times. If the wear resistance of the material of the central part of the rock cutting element will exceed the wear resistance of the matrix material by more than 3.5 ÷ 3.9 times, then large particles of sludge will pass between the two surfaces of the material of the rock cutting elements without contact with them and fall on the surface of the material of the matrix of the crown, exposing it to catastrophic wear.
В случае если износостойкость материала периферийной части породоразрушающего элемента будет превышать износостойкость материала матрицы меньше чем в 1,1÷1,3 раза, то зазоры будут недостаточными и крупные частицы будут скапливаться под торцом матрицы, создавая зашламование, которое приведет к прижогу матрицы буровой коронки.If the wear resistance of the material of the peripheral part of the rock cutting element will exceed the wear resistance of the matrix material by less than 1.1--1.3 times, then the gaps will be insufficient and large particles will accumulate under the end of the matrix, creating a slurry that will lead to burning of the drill bit matrix.
При реализации в коронке предлагаемых размеров схемы перекрытия обеспечивается полное поражение всего забоя буримой горной породы при одновременных одинаковых усилиях на все породоразрушающие элементы и, соответственно, равномерное изнашивание рабочего торца коронки. Слишком передробленные частицы разрушенной породы потом с помощью промывочной жидкости выносятся на поверхность скважины.When implementing in the crown of the proposed sizes of the overlap scheme, a complete defeat of the entire face of the drill rock is ensured with simultaneous equal efforts on all rock-cutting elements and, accordingly, uniform wear of the working end of the crown. Too crushed particles of the destroyed rock are then carried out to the surface of the well with the help of the flushing fluid.
Зоны перекрытия породоразрушающих элементов должны обеспечивать постоянный процесс обнажения всех трех материалов. Это достигается полностью в том случае, если величина перекрытия будет находиться с размерами элемента в предлагаемом соотношении.The overlapping zones of rock-cutting elements should provide a continuous process of exposure of all three materials. This is fully achieved if the overlap value is located with the dimensions of the element in the proposed ratio.
В случае если соотношение будет меньше 0,16, то передробление частиц породы материалом периферийной части элемента будет значительно меньшим - основную нагрузку примет на себя материал матрицы, что приведет к возможности образования кольцевых канавок и, как следствие, к преждевременному выходу инструмента из строя. Если соотношение будет больше 1,19, то значительная часть площади контакта торца матрицы с породой будет перекрыта более износостойким материалом, чем материал матрицы, и для того, чтобы происходило обнажение материала породоразрушающего элемента, необходимо будет приложить дополнительные усилия, а это приведет к повышению затрат мощности на бурение и искривлению бурильных труб.If the ratio is less than 0.16, then the crushing of the rock particles by the material of the peripheral part of the element will be much smaller - the matrix material will take up the main load, which will lead to the possibility of the formation of annular grooves and, as a result, to premature failure of the tool. If the ratio is greater than 1.19, a significant part of the contact area of the matrix end with the rock will be covered by a more wear-resistant material than the matrix material, and in order to expose the material of the rock-cutting element, additional efforts will need to be applied, and this will increase costs drilling power and drill pipe curvature.
Максимальная режущая способность буровой коронки при минимальных энергетических затратах будет обеспечена при соблюдении дополнительных условий соответственно к п.3 формулы, поскольку они направлены на оптимальное перераспределение нагрузки между породоразрушающими элементами, размещенными в скважинообразующей или кернообразующей части секторов, и породоразрушающими элементами, размещенными в центральной части секторов.The maximum cutting capacity of the drill bit with minimum energy costs will be ensured subject to additional conditions, respectively, to claim 3 of the formula, since they are aimed at optimal load redistribution between rock cutting elements located in the well-forming or core forming part of the sectors and rock cutting elements located in the central part of the sectors .
При наличии в центральной части секторов коронки большого количества элементов значительно снижается удельная нагрузка на один элемент и уменьшается его износ в сравнении с износом породоразрушающих элементов, размещенных в скважинообразующей или керноообразующей части секторов. В результате этого породоразрушающие элементы, размещенные в скважинообразующей или кернообразующей части секторов, изнашиваются немного быстрее породоразрушающих элементов, размещенных в центральной части секторов, поэтому образуется клиноподобная форма профиля, которая позволяет более эффективно предразрушать монолит породы.In the presence of a large number of elements in the central part of the crown sectors, the specific load on one element is significantly reduced and its wear is reduced in comparison with the wear of rock cutting elements placed in the borehole or core forming part of the sectors. As a result of this, rock-breaking elements located in the bore-forming or core-forming part of the sectors wear out a little faster than the rock-breaking elements located in the central part of the sectors; therefore, a wedge-like profile shape is formed, which allows more efficient fracturing of the rock monolith.
На чертеже проиллюстрирована предлагаемая буровая коронка: на фиг.1 представлен рабочий торец коронки, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1 (повернуто) в увеличенном масштабе.The drawing illustrates the proposed drill bit: figure 1 shows the working end face of the crown, figure 2 is a section along aa in figure 1 (rotated) on an enlarged scale.
Буровая коронка содержит корпус 1 и закрепленную на нем алмазоносную матрицу 2, разделенную промывочными пазами 3 на секторы, армированные породоразрушающими элементами 4-6 в виде износостойких циллиндрических вставок из синтетических алмазов, размещенных в центральной, скважинообразующей и кернообразующей части секторов по схеме перекрытия, при этом твердость центральной части 7 каждого из породоразрушающих элементов 4-6 в 3,5÷3,9 раза, а твердость периферийной их части 8 в 1,1÷1,3 раза превышает твердость материала матрицы 9, при этом величина перекрытия «b» между породоразрушающими элементами 5-6, размещенными в скважинообразующей или кернообразующей части секторов, и породоразрушающими элементами 4, размещенными в центральной части секторов, определяется следующей зависимостью:The drill bit contains a
где: b - величина перекрытия между породоразрушающими элементами 5-6, размещенными в скважинообразующей или кернообразующей части секторов, и породоразрушающими элементами 4, размещенными в центральной части секторов, мм;where: b is the overlap between the rock cutting elements 5-6, placed in the borehole or core forming part of the sectors, and the
d - диаметр породоразрушающего элемента, мм;d is the diameter of the rock cutting element, mm;
а - размер центральной части 7 каждого из породоразрушающих элементов 4, которые находятся в центральной части секторов, мм;a - the size of the
при этом количество породоразрушающих элементов 4, которые находятся в центральной части секторов, в одинаковой степени превышает количество породоразрушающих элементов, которые находятся как в скважинообразующей 6, так и в кернообразующей части 5 секторов, количество которых одинаково, а общее количество породоразрушающих элементов в коронке определяется следующей зависимостью:the number of rock-
k=1,5n-2,k = 1.5n-2,
где: k - общее количество породоразрушающих элементов 4, размещенных в центральной, скважинообразующей 6 и кернообразующей 5 частях секторов, шт.;where: k is the total number of
n - количество секторов в коронке, которое должно быть парным, шт.n is the number of sectors in the crown, which should be paired, pcs.
Предлагаемая буровая коронка работает следующим образом.The proposed drill bit works as follows.
При бурении осевое усилие и крутящий момент передаются на секторы алмазоносной матрицы 2 коронки и через нее на породоразрушающие элементы 4-6. Наиболее твердый материал центральной части 7 породоразрушающих элементов 4-6 предразрушает породу, создавая сеть макро- и микротрещин. Менее твердый материал периферийной части 8 породоразрушающих элементов 4-6 разрушает породу и крупные частицы шлама, а алмазы матрицы 2 непосредственно завершают процесс разрушения породы. Предразрушение породы сопровождается малыми затратами мощности за счет образования ступенчатой формы зоны предразрушения в течение всего периода работы инструмента. Благодаря выбору указанных параметров частицы разрушенной породы уменьшенных размеров с помощью промывочной жидкости через промывочные пазы 3 выносятся на поверхность скважины, поэтому исключается появление крупного шлама, который может скапливаться в зазоре между алмазами матрицы 2, и, следовательно, возможность прижогов коронки.When drilling, the axial force and torque are transmitted to the sectors of the diamond-bearing
Если износостойкость материала центральной части 7 породоразрушающих элементов 4-6 будет превышать износостойкость материала матрицы 9 более чем в 3,5-3,9 раза, а износостойкость материала периферийной части 8 каждого породоразрушающего элемента будет превышать износостойкость материала матрицы 9 менее чем в 1,1-1,3 раза, изнашивание наиболее твердого материала центральной части 7 породоразрушающих элементов 4-6 будет происходить значительно медленнее, чем менее твердого материала периферийной части 8 породоразрушающих элементов 4-6 и зазор между этими двумя поверхностями породоразрушающих элементов 4-6 будет значительным и крупные частицы шлама будут сразу попадать на поверхность материала матрицы 9 и подвергать его катастрофическому износу.If the wear resistance of the material of the
В случае если износостойкость материала центральной части 7 каждого породоразрушающего элемента будет превышать износостойкость материала матрицы 9 менее чем в 3,5÷3,9 раза, а износостойкость материала периферийной части 8 каждого породоразрушающего элемента будет превышать износостойкость материала матрицы 9 более чем в 1,1÷1,3 раза, зазоры будут недостаточными и крупные частицы шлама будут скапливаться под торцом материала матрицы 9, создавая зашламование, что приведет к прижогу матрицы 2.If the wear resistance of the material of the
Зоны перекрытия породоразрушающих элементов 4-6 должны обеспечивать постоянный процесс обнажения всех трех материалов (центральной и периферийной части 7, 8 породоразрушающих элементов 4-6 и материала матрицы 9). Это достигается в наибольшей степени в том случае, если величина перекрытия «b» между породоразрушающими элементами, размещенными в скважинообразующей или кернообразующей части секторов и породоразрушающими элементами, размещенными в центральной части секторов будет отвечать соотношению 0,16-1,19 (п.2 формулы).The overlapping zones of rock-cutting elements 4-6 should provide a continuous process of exposure of all three materials (central and
В случае если соотношение будет меньше 0,16, то передробление частиц породы материалом периферийной части 8 породоразрушающих элементов 4-6 будет незначительным, основную нагрузку примет на себя материал матрицы 9, что в некоторых случаях может привести к образованию кольцевых канавок и, как следствие, к преждевременному выходу инструмента из строя. Если указанное соотношение будет больше 1,19, то значительная часть площади контакта торца матрицы 2 с породой будет перекрыта более износостойким, чем материал матрицы 9 материалом центральной части породоразрушающего элемента 7 и для того, чтобы осуществлялось обнажение материала породоразрушающих элементов 4-6, необходимо будет прикладывать дополнительные усилия, а это может привести при бурении твердых пород к повышению затрат мощности на бурение и искривлению бурильных труб.If the ratio is less than 0.16, then the crushing of the rock particles by the material of the
Максимальная режущая способность буровой коронки при минимальных энергетических затратах будет обеспечена при выполнении дополниельных условий согласно п.2 формулы, поскольку они направлены на перераспределение нагрузки между породоразрушающими элементами 5-6, размещенными в скважинообразующей или кернообразующей части секторов и породоразрушающими элементами 4, размещенными в центральной части секторов.The maximum cutting capacity of the drill bit with minimal energy costs will be ensured if the additional conditions are fulfilled according to
При наличии в центральной части секторов матрицы 2 коронки большого количества породоразрушающих элементов 4 снижается удельная нагрузка на один породоразрушающий элемент и уменьшается его износ в сравнении с износом породоразрушающих элементов 5-6, размещенных в скважинообразующей или кернообразующей части секторов. В результате этого породоразрушающие элементы 5-6, которые размещены в скважинообразующей или кернообразующей части секторов, изнашиваются ненамного быстрее породоразрушающих элементов 4, которые размещены в центральной части секторов, вследствие чего образуется клиноподобная форма профиля матрицы 2, что позволяет более эффективно предразрушать массив породы.If there are a large number of rock-
При выполнении условий согласно п.3 формулы, когда количество породоразрушающих элементов 4, которые находятся в центральной части секторов, в одинаковой степени превышает количество породоразрушающих элементов, которые находятся как в скважинобразующей 6, так и в кернообразующей части 5 секторов, количество которых однаково, при этом общее количество породоразрушающих элементов 4-6 в коронке определяется следующей зависимостью:Under the conditions according to
k=1,5n-2,k = 1.5n-2,
где: k - общее количество породоразрушающих элементов 4-6, размещенных в центральной, скважинообразующей и кернообразующей части секторов, шт.;where: k is the total number of rock-cutting elements 4-6, located in the central, borehole and core-forming part of the sectors, pcs .;
n - количество секторов в коронке, которое должно быть парным, шт.;n is the number of sectors in the crown, which should be paired, pcs .;
буровая коронка будет изнашиваться более равномерно, без образования кольцевых канавок как по наружному, так и по внутреннему диаметрам, и тем самым можно избежать повышения затрат мощности.the drill bit will wear out more evenly, without the formation of annular grooves in both the outer and inner diameters, and thereby increasing the cost of power can be avoided.
Claims (3)
где b - величина перекрытия между породоразрушающимн элементами, размещенными в скважинообразующей или кернообразующей части секторов и породоразрушающими элементами, размещенными в центральной части секторов, мм; d - диаметр породоразрушающего элемента, мм; а - размер центральной части каждого из породоразрушающих элементов, которые находятся в центральной части секторов, мм.2. The crown according to claim 1, characterized in that the amount of overlap b between the rock-cutting elements located in the heterogenous or core-forming part of the sectors and the rock-breaking elements located in the central part of the sectors is determined by the following relationship:
where b is the amount of overlap between the rock cutting elements located in the borehole or core forming part of the sectors and the rock breaking elements located in the central part of the sectors, mm; d is the diameter of the rock cutting element, mm; and - the size of the central part of each of the rock-destroying elements that are in the central part of the sectors, mm
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011112709/03A RU2478767C2 (en) | 2011-04-04 | 2011-04-04 | Crown bit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011112709/03A RU2478767C2 (en) | 2011-04-04 | 2011-04-04 | Crown bit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011112709A RU2011112709A (en) | 2012-10-10 |
| RU2478767C2 true RU2478767C2 (en) | 2013-04-10 |
Family
ID=47079169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011112709/03A RU2478767C2 (en) | 2011-04-04 | 2011-04-04 | Crown bit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2478767C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2702787C1 (en) * | 2019-03-04 | 2019-10-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Drilling bit |
| RU195564U1 (en) * | 2019-10-08 | 2020-01-31 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Drill bit |
| RU2715574C1 (en) * | 2019-10-22 | 2020-03-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Drilling bit |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0284579A1 (en) * | 1987-03-13 | 1988-09-28 | Sandvik Aktiebolag | Cemented carbide tool |
| RU2067152C1 (en) * | 1993-06-28 | 1996-09-27 | Малое предприятие "Композит" | Carbide insert for use in drilling tool |
| RU2298077C1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-04-27 | Николай Митрофанович Панин | Crown bit |
| RU2332555C1 (en) * | 2007-02-02 | 2008-08-27 | Николай Митрофанович Панин | Crown drilling bit |
| UA43331U (en) * | 2009-03-26 | 2009-08-10 | Институт Сверхтвердых Материалов Им. В.М. Бакуля Нан Украины | Diamond drill bit |
-
2011
- 2011-04-04 RU RU2011112709/03A patent/RU2478767C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0284579A1 (en) * | 1987-03-13 | 1988-09-28 | Sandvik Aktiebolag | Cemented carbide tool |
| RU2067152C1 (en) * | 1993-06-28 | 1996-09-27 | Малое предприятие "Композит" | Carbide insert for use in drilling tool |
| RU2298077C1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-04-27 | Николай Митрофанович Панин | Crown bit |
| RU2332555C1 (en) * | 2007-02-02 | 2008-08-27 | Николай Митрофанович Панин | Crown drilling bit |
| UA43331U (en) * | 2009-03-26 | 2009-08-10 | Институт Сверхтвердых Материалов Им. В.М. Бакуля Нан Украины | Diamond drill bit |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2702787C1 (en) * | 2019-03-04 | 2019-10-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Drilling bit |
| RU195564U1 (en) * | 2019-10-08 | 2020-01-31 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Drill bit |
| RU2715574C1 (en) * | 2019-10-22 | 2020-03-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Drilling bit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011112709A (en) | 2012-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2553697C2 (en) | Drill to make circular wells | |
| RU2478767C2 (en) | Crown bit | |
| US20130186693A1 (en) | Hybrid drill bit | |
| WO2013136113A1 (en) | Hybrid drill bit | |
| US2927778A (en) | Rotary drill cutters | |
| SU791889A1 (en) | Drill bit | |
| Ratov et al. | The main directions of modernization of rock-destroying tools for drilling solid mineral resources | |
| RU2373370C2 (en) | Diamond drill bit | |
| RU2473773C1 (en) | Diamond crown bit | |
| RU2513049C1 (en) | Impregnated diamond crown bit | |
| RU2249088C2 (en) | Drilling chisel cutter | |
| RU2303119C1 (en) | Crown bit | |
| RU195564U1 (en) | Drill bit | |
| RU2445438C2 (en) | Diamond drill bit | |
| RU2263197C1 (en) | Bit | |
| UA96692C2 (en) | Drill crown | |
| RU124724U1 (en) | DIAMOND GEAR AND STEPS CROWN | |
| Zhao et al. | Study on rock-breaking mechanism and bit adaptive characteristics under the action of claw-toe impregnated diamond bit | |
| RU2332556C1 (en) | Crown drilling bit | |
| RU2345209C1 (en) | Blade reamer | |
| RU138678U1 (en) | DIAMOND IMPREGNATED DRILL BIT | |
| RU201089U1 (en) | Diamond core bit for drilling | |
| CN211900473U (en) | Large-sawtooth layered drill bit for slipping stratum | |
| RU2023858C1 (en) | Diamond crown bit | |
| AU2015244141A1 (en) | Single-waterway drill bits and systems for using same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200405 |