RU2481459C1

RU2481459C1 - Rock-destroying tool (versions)

Info

Publication number: RU2481459C1
Application number: RU2012100642/03A
Authority: RU
Inventors: Виталий Анатольевич Ясашин; Дмитрий Юрьевич Сериков; Виталий Игоревич Кремлев; Николай Митрофанович Панин
Original assignee: Николай Митрофанович Панин
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2013-05-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: rock-destroying tool includes casing with pressed-into hard-alloy inserts, between which there are discharge holes. Neighbouring discharge holes located at the opposite sides of hard-alloy insert are made at different depth relatively the casing surface, note that, at least, part of the holes is made with variable cross section, according to the first version decreasing, and according to the second version increasing in direction of tool rotation. At least, part of discharge holes can be completely located in the casing of the tool. Part of discharge holes in cross section can be of elongated shape, note that the large axis of the hole is parallel to the axis of adjacent hard-alloy insert.

EFFECT: increase of bit lifetime, increase of reliability of hard-alloy inserts fastening, improvement of bottom-hole cleaning from slug.

6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, в котором используются твердосплавные вставки, закрепляемые в корпусе инструмента методом запрессовки.The invention relates to a rock cutting tool, in which carbide inserts are used, which are fixed in the tool body by pressing.

Известна шарошка бурового долота, включающая корпус с венцами, оснащенными твердосплавными породоразрушающими элементами в виде твердосплавных вставок, запрессованных в отверстия корпуса (см. патент РФ №2215111, кл. Е21В 10/16, 2003 г.).Known cone drill bit, comprising a housing with crowns equipped with carbide rock cutting elements in the form of carbide inserts, pressed into the holes of the housing (see RF patent No. 2215111, CL ЕВВ 10/16, 2003).

К недостаткам данной шарошки бурового долота следует отнести малую стойкость, связанную с образованием трещин вокруг твердосплавных вставок в процессе их запрессовки. Это ведет к быстрому выпадению вставок из отверстий корпуса и, как следствие этого, к снижению эффективности разрушения породы.The disadvantages of this cone drill bit should include a low resistance associated with the formation of cracks around carbide inserts in the process of pressing them. This leads to the rapid loss of inserts from the openings of the body and, as a consequence, to a decrease in the efficiency of rock destruction.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является породоразрушающий инструмент, включающий корпус с запрессованными твердосплавными вставками, между которыми выполнены разгрузочные отверстия (см. патент ЕР 0869256, кл. Е21В 10/26, 11988 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a rock cutting tool, comprising a housing with pressed carbide inserts, between which discharge holes are made (see patent EP 0869256, class ЕВВ 10/26, 11988).

К негативным моментам данного инструмента относится недостаточная надежность крепления твердосплавных вставок из-за появления трещин в донной части гнезд под вставки, особенно это касается шарошечных долот. Это связано с жесткими ограничениями на технологию запрессовки, налагаемыми размерами опоры шарошечного долота. Другим недостатком известного инструмента является усиленный износ твердосплавных вставок шламом, особенно после износа поверхности корпуса, и значительного снижения вследствие этого проходного сечения разгрузочных канавок, используемых в качестве промывочных. Все это снижает эффективность работы инструмента.The negative aspects of this tool include the insufficient reliability of fastening carbide inserts due to cracks in the bottom of the nests under the inserts, especially for cone bits. This is due to severe restrictions on the pressing technology, imposed by the dimensions of the support cone bit. Another disadvantage of the known tool is the increased wear of carbide inserts by sludge, especially after wear of the surface of the casing, and a significant reduction in this passage area of the discharge grooves used as flushing. All this reduces the efficiency of the tool.

В связи с изложенным, техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота за счет более надежного крепления вставок в корпусе инструмента и более качественной очистки забоя от шлама.In connection with the above, the technical result of the invention is to increase the efficiency of the bit due to more reliable fastening of the inserts in the tool body and better cleaning of the bottom of the sludge.

Поставленный технический результат по первому варианту достигается тем, что в породоразрушающем инструменте, включающем корпус с запрессованными твердосплавными вставками, между которыми выполнены разгрузочные отверстия, согласно изобретению соседние отверстия, расположенные на противоположных сторонах твердосплавной вставки, выполнены на разной глубине относительно поверхности корпуса, при этом, по меньшей мере, часть отверстий выполнена с переменным поперечным сечением, уменьшающимся в направлении вращения инструмента.The technical result according to the first embodiment is achieved by the fact that in the rock cutting tool, comprising a housing with pressed carbide inserts between which discharge holes are made, according to the invention, neighboring holes located on opposite sides of the carbide insert are made at different depths relative to the surface of the housing, while at least part of the holes is made with a variable cross section, decreasing in the direction of rotation of the tool.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:The achievement of the specified technical result also contributes to the fact that:

- по меньшей мере, часть разгрузочных отверстий полностью расположена в теле корпусе инструмента;- at least a portion of the discharge openings is completely located in the body of the tool body;

- что часть разгрузочных отверстий в поперечном сечении выполнена удлиненной формы, при этом большая ось отверстия расположена параллельно оси смежной твердосплавной вставки.- that part of the discharge openings in the cross section is made of elongated shape, while the large axis of the hole is parallel to the axis of the adjacent carbide insert.

По второму варианту поставленный технический результат достигается тем, что в породоразрушающем инструменте, включающем корпус с запрессованными твердосплавными вставками, между которыми выполнены разгрузочные отверстия, согласно изобретению соседние отверстия, расположенные на противоположных сторонах твердосплавной вставки, выполнены на разной глубине относительно поверхности корпуса, при этом, по меньшей мере, часть отверстий выполнена с переменным поперечным сечением, увеличивающимся в направлении вращения инструмента.According to the second embodiment, the technical result achieved is achieved in that in a rock cutting tool including a housing with pressed carbide inserts between which discharge holes are made, according to the invention, neighboring holes located on opposite sides of the carbide insert are made at different depths relative to the surface of the housing, while at least part of the holes is made with a variable cross-section, increasing in the direction of rotation of the tool.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 представлены фрагменты инструмента во фронтальной плоскости в двух вариантах, на фиг.3 и 4 - схема расположения отверстий в плане также в двух вариантах.The invention is illustrated by drawings, where in figures 1 and 2 presents fragments of the tool in the frontal plane in two versions, figure 3 and 4 is a diagram of the location of the holes in the plan also in two versions.

Породоразрушающий инструмент содержит корпус 1, оснащенный породоразрушающими элементами в виде твердосплавных вставок 2, запрессованных в отверстия 3 корпуса 1. Между твердосплавными вставками 2 выполнены разгрузочные отверстия 4. При этом соседние отверстия 3, расположенные на противоположных сторонах твердосплавной вставки 2, выполнены на разной глубине относительно наружной поверхности корпуса 1. Это различие глубин - Н отверстий 4 может колебаться в значительных пределах и оно зависит от нескольких факторов, таких как размеры твердосплавных вставок 2, тип и размер породоразрушающего инструмента и т.д. В предложенном инструменте, по меньшей мере, часть разгрузочных отверстий 4 выполнена с переменным поперечным сечением, увеличивающимся по одному варианту в направлении вращения инструмента, а по другому - в противоположную сторону. Первый вариант используется при бурении по породам, образующим в большом количестве мелкий шлам. В этом случае, с целью исключения повторного измельчения шлама твердосплавными вставками 2, предусматривается использование эжекционного эффекта, создаваемого на выходе разгрузочными отверстиями 4 переменного сечения. При этом, по меньшей мере, часть отверстий 4 имеет переменное поперечное сечение по длине, преимущественно - коническое. При бурении же трещиноватых пород, для которых характерно образование крупного шлама, разгрузочные отверстия 4 выполняются с переменным сечением, увеличивающимся в направлении, противоположном вращению инструмента. Такое выполнение отверстий 4 обеспечивает быстрое и беспрепятственное удаление шлама с забоя скважины и работу вооружения долота по чистому забою. Размеры разгрузочных отверстий 4 выбираются в зависимости от типоразмера долот, размеров твердосплавных вставок 2 и типа разбуриваемых пород.The rock cutting tool comprises a housing 1 equipped with rock cutting elements in the form of carbide inserts 2 pressed into the holes 3 of the housing 1. Unloading holes 4 are made between the carbide inserts 2. In this case, neighboring holes 3 located on opposite sides of the carbide insert 2 are made at different depths relative to the outer surface of the housing 1. This difference in depth - H holes 4 can vary significantly and it depends on several factors, such as the size of the solid smooth inserts 2, type and size of rock cutting tool, etc. In the proposed tool, at least part of the discharge openings 4 are made with a variable cross-section, increasing one way in the direction of rotation of the tool, and the other in the opposite direction. The first option is used when drilling through rocks that form a large amount of fine mud. In this case, in order to prevent re-grinding of the sludge by carbide inserts 2, it is envisaged to use the ejection effect created at the outlet by discharge openings 4 of variable cross section. At the same time, at least part of the holes 4 has a variable cross-section along the length, mainly conical. When drilling the fractured rocks, which are characterized by the formation of large sludge, the discharge holes 4 are made with a variable cross section, increasing in the direction opposite to the rotation of the tool. This embodiment of the holes 4 provides quick and unhindered removal of sludge from the bottom of the well and the work of the armament of the bit on a clean bottom. The dimensions of the discharge openings 4 are selected depending on the size of the bits, the size of the carbide inserts 2 and the type of drillable rocks.

В процессе бурения к породоразрушающему инструменту прилагается осевое усилие, которое передается на забой через твердосплавные вставки 2. Усилие со стороны забоя воспринимается через вставки 2 корпусом 1 инструмента. При этом в зонах концентрации напряжений между станками отверстий 3 и твердосплавными вставками 2 в существующих долотах образуются микротрещины, которые приводят к сколу участков корпуса 1 в зоне размещения твердосплавных вставок 2 и к выпадению вставок 2 из отверстий 3 на забой скважины. Это часто приводит к выходу инструмента из строя. В предложенном инструменте, благодаря выполнению корпуса 1 с разгрузочными отверстиями 4, зоны концентраций напряжений вокруг твердосплавных вставок 1 значительно уменьшаются, а следовательно, уменьшается и вероятность образования микротрещин. Этот эффект усиливается благодаря выполнению разгрузочных отверстий 4 практически по всей высоте твердосплавных вставок 2, гарантирующих переориентацию зон концентрации напряжений.In the process of drilling, an axial force is applied to the rock cutting tool, which is transmitted to the face through carbide inserts 2. The force from the bottom is perceived through the inserts 2 by the tool body 1. At the same time, in the zones of stress concentration between the machine tools of the holes 3 and carbide inserts 2, microcracks are formed in the existing bits that lead to cleavage of sections of the housing 1 in the zone of placement of carbide inserts 2 and to the loss of inserts 2 from the holes 3 to the bottom of the well. This often leads to tool failure. In the proposed tool, due to the implementation of the housing 1 with the discharge holes 4, the stress concentration zones around the carbide inserts 1 are significantly reduced, and therefore, the likelihood of microcracks is also reduced. This effect is enhanced by the implementation of the discharge holes 4 over almost the entire height of the carbide inserts 2, guaranteeing the reorientation of the zones of stress concentration.

Одновременно с этим выполнение разгрузочных отверстий 4 с переменным сечением повышает эффективность очистки забоя от шлама, исключает повторное его измельчение и снижает износ твердосплавных вставок благодаря исключению повторного измельчения шлама.At the same time, the implementation of discharge holes 4 with a variable cross-section increases the efficiency of cleaning the bottom of the sludge, eliminates its re-grinding and reduces the wear of carbide inserts due to the exclusion of re-grinding of the sludge.

Все это способствует повышению стойкости вооружения долота и, как следствие этого, снижению стоимости затрат на проведение буровых работ.All this helps to increase the durability of the armament of the bit and, as a consequence, reduce the cost of drilling costs.

Claims

1. Породоразрушающий инструмент, включающий корпус с запрессованными твердосплавными вставками, между которыми выполнены разгрузочные отверстия, отличающийся тем, что соседние отверстия, расположенные на противоположных сторонах твердосплавной вставки, выполнены на разной глубине относительно поверхности корпуса, при этом, по меньшей мере, часть отверстий выполнена с переменным поперечным сечением, уменьшающимся в направлении вращения инструмента.1. A rock cutting tool, comprising a housing with pressed carbide inserts between which discharge holes are made, characterized in that adjacent holes located on opposite sides of the carbide insert are made at different depths relative to the surface of the housing, with at least part of the holes being made with a variable cross section decreasing in the direction of rotation of the tool.

2. Породоразрушающий инструмент по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть разгрузочных отверстий полностью расположена в теле корпуса инструмента.2. The rock cutting tool according to claim 1, characterized in that at least a portion of the discharge openings is completely located in the body of the tool body.

3. Породоразрушающий инструмент по п.1, отличающийся тем, что часть разгрузочных отверстий в поперечном сечении выполнена удлиненной формы, при этом большая ось отверстия расположена параллельно оси смежной твердосплавной вставки.3. The rock cutting tool according to claim 1, characterized in that the part of the discharge openings in the cross section is made of elongated shape, while the large axis of the hole is parallel to the axis of the adjacent carbide insert.

4. Породоразрушающий инструмент, включающий корпус с запрессованными твердосплавными вставками, между которыми выполнены разгрузочные отверстия, отличающийся тем, что соседние отверстия, расположенные на противоположных сторонах твердосплавной вставки, выполнены на разной глубине относительно поверхности корпуса, при этом, по меньшей мере, часть отверстий выполнена с переменным поперечным сечением, увеличивающимся в направлении вращения инструмента.4. A rock cutting tool, comprising a housing with pressed carbide inserts between which discharge holes are made, characterized in that adjacent holes located on opposite sides of the carbide insert are made at different depths relative to the surface of the housing, with at least part of the holes being made with a variable cross section, increasing in the direction of rotation of the tool.

5. Породоразрушающий инструмент по п.4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть отверстий полностью расположена в теле корпуса инструмента.5. The rock cutting tool according to claim 4, characterized in that at least part of the holes is completely located in the body of the tool body.

6. Породоразрушающий инструмент по п.4, отличающийся тем, что часть отверстий в поперечном сечении выполнена удлиненной формы, при этом большая ось отверстия расположена параллельно оси смежной твердосплавной вставки. 6. The rock cutting tool according to claim 4, characterized in that a part of the holes in the cross section is made of an elongated shape, while the large axis of the hole is parallel to the axis of the adjacent carbide insert.