RU2509197C1 - Rock-drilling bit - Google Patents
Rock-drilling bit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2509197C1 RU2509197C1 RU2012153803/03A RU2012153803A RU2509197C1 RU 2509197 C1 RU2509197 C1 RU 2509197C1 RU 2012153803/03 A RU2012153803/03 A RU 2012153803/03A RU 2012153803 A RU2012153803 A RU 2012153803A RU 2509197 C1 RU2509197 C1 RU 2509197C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rock
- journal
- removable
- cutting elements
- axis
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к породоразрушающему инструменту шарошечного типа.The invention relates to the field of mining, and in particular to a rock cutting tool of the cone type.
Известно буровое шарошечное долото, содержащее корпус с цапфой, на которой посредством подшипников качения смонтирована шарошка с породоразрушающими элементами, расположенными на венцах шарошек (авт.св. СССР №630303, кл. Е21В 10/08, 1980 г.).Known cone drill bit containing a housing with a trunnion, on which, using roller bearings mounted cone with rock cutting elements located on the crowns of the cones (ed. St. USSR No. 630303, class. ЕВВ 10/08, 1980).
Недостатком данного долота является малая эффективность его работы, связанная с низкой работоспособностью его опоры.The disadvantage of this bit is the low efficiency of its work associated with the low efficiency of its support.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является буровое шарошечное долото, содержащее корпус с каналом для очистного агента и цапфой со сферическим торцом, на которой посредством замкового подшипника установлена шарошка с ответной торцу цапфы внутренней сферической поверхностью и породоразрушающими элементами на венцах, разделенных шламоотводящими пазами (см. авт.св. СССР №1089229, кл. Е21В 10/22, 1984 г.).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a cone drill bit containing a housing with a channel for the cleaning agent and a spigot with a spherical end face, on which, using a lock bearing, a cone with a spherical end face with an inner spherical surface and rock-cutting elements on the crowns separated by sludge grooves (see ed. St. USSR No. 1089229, class ЕВВ 10/22, 1984).
К недостаткам данного долота можно отнести низкую эффективность, связанную с высокой энергоемкостью процесса разрушения породы без использования забойного ударного механизма. Использование же специального ударного устройства неминуемо приводит к усложнению нижней компоновки бурового вала, повышению аварийности и, как следствие, к повышению стоимости буровых работ. Кроме того, это требует использования более мощных нагнетательных агрегатов, т.к. часть гидравлической энергии тратится на привод указанных специальных ударных устройств, а это в свою очередь приводит к ухудшению очистки забоя от шлама и, как следствие, к уменьшению механической скорости бурения и проходки на долото.The disadvantages of this bit include the low efficiency associated with the high energy intensity of the rock destruction process without using a downhole impact mechanism. The use of a special percussion device inevitably leads to a complication of the lower layout of the drill shaft, increased accident rate and, consequently, to an increase in the cost of drilling operations. In addition, this requires the use of more powerful discharge units, as part of the hydraulic energy is spent on the drive of these special impact devices, and this, in turn, leads to a deterioration in cleaning the bottom of the sludge and, as a result, to a decrease in the mechanical speed of drilling and penetration on the bit.
В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы долота без применения дополнительных ударных устройств типа забойных пневмо- или гидроударников. В первую очередь это относится к долотам, предназначенным для бурения по породам средней твердости и твердым, разрушение которых связано с необходимостью приложения значительных осевых нагрузок.In connection with the stated technical result of the invention is to increase the efficiency of the bit without the use of additional percussion devices such as downhole pneumatic or hydraulic hammers. This primarily relates to bits intended for drilling on rocks of medium hardness and hard, the destruction of which is associated with the need to apply significant axial loads.
Указанный технический результат достигается тем, что шарошечное долото, содержащее корпус с каналом для очистного агента и цапфой со сферическим торцом, на которой посредством замкового подшипника установлена шарошка с ответной торцу цапфы внутренней сферической поверхностью и породоразрушающими элементами на венцах, разделенных шламоотводящими пазами, согласно изобретению снабжено съемной втулкой с продольными пазами на наружной поверхности, установленной на цапфе и зафиксированной относительного нее от проворота, а шарошка выполнена с радиальными каналами, в которых с возможностью осевого перемещения размещены съемные породоразрушающие элементы, хвостовики которых в плоскости, параллельной оси цапфы, выполнены с выпуклым торцом и установлены с возможностью взаимодействия с наружной поверхностью съемной втулки.The specified technical result is achieved by the fact that the roller bit containing the housing with a channel for the cleaning agent and a trunnion with a spherical end face, on which a roller cutter with a reciprocal end face of the trunnion with an internal spherical surface and rock-cutting elements on the crowns separated by sludge-venting grooves is provided according to the invention a removable sleeve with longitudinal grooves on the outer surface mounted on the pin and fixed relative to it from rotation, and the cone Nena with radial channels in which the axially movable placed removable cutters whose shanks in a plane parallel to the trunnion axis, formed with a convex end and fitted to engage with the outer surface of a removable sleeve.
Дополнительно достижению указанного технического результата способствует также и то, что:Additionally, the achievement of the technical result also contributes to the fact that:
- съемные породоразрушающие элементы в плоскости, перпендикулярной оси цапфы, установлены под острым углом к радиусу шарошки;- removable rock cutting elements in a plane perpendicular to the axis of the journal, mounted at an acute angle to the radius of the cone;
- часть съемных породоразрушающих элементов установлена на венцах шарошек, а часть - в шламоотводящих пазах;- part of the removable rock cutting elements is installed on the crowns, and part in the sludge-removing grooves;
- хвостовики съемных породоразрушающих элементов в плоскости, параллельной оси цапфы, выполнены в виде полуцилиндров.- shanks of removable rock cutting elements in a plane parallel to the axis of the journal, made in the form of half-cylinders.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид шарошечного долота в продольном разрезе, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the cone bit in longitudinal section, in Fig.2 - section aa in Fig.1.
Шарошечное долото содержит корпус 1 с каналом 2 для очистного агента и цапфу 3 со сферическим торцом 5. На цапфе 3 посредством замкового подшипника 4 установлена шарошка 7 с ответной торцу цапфы 3 внутренней сферической поверхностью 8 и породоразрушающими 11 элементами на венцах 9, разделенных шламоотводящими пазами 10. Шарошка 7 выполнена с радиальными каналами 12, в которых размещены съемные породоразрушающие элементы 13. Хвостовики 14 породоразрушающих элементов 13 в плоскости, параллельной оси цапфы 3, выполнены с выпуклым торцом 15 и установлены с возможностью взаимодействия с наружной поверхностью съемной втулки 6, выполненной с продольными пазами 16, имеющими в поперечном сечении ответную выступам 15 хвостовиков 14 форму. Втулка 6 может быть выполнена как в виде отдельной детали, так и как одно целое с выпуклым торцом цапфы (см. фиг.1) и зафиксирована на цапфе 3 от проворота, что может быть достигнуто, например, путем шлицевого соединения втулки 6 с цапфой 3. Выпуклые торцы 15 хвостовиков съемных породоразрушающих элементов 13 предпочтительно выполнять в виде полуцилиндров. Для предохранения съемных породоразрушающих элементов 13 от выпадения габаритные размеры их выпуклых торцов 15 должны быть больше соответствующих диаметров радиальных каналов 12 шарошки 7. Съемные породоразрушающие элементы 13 в плоскости, перпендикулярной к оси цапфы 3, расположены в шарошке 7 под острым углом α к ее радиусу. При этом в долотах для бурения по мягким и средним породам вершина породоразрушающих элементов 13 направлена в сторону вращения долота + α, а в долотах для бурения по твердым породам - в противоположную сторону - α (см. фиг.2). Предусмотрен вариант установки съемных породоразрушающих элементов 13 только на венцах 9 шарошек 7, или только в шламоотводящих пазах 10. Возможен также комбинированный вариант размещения съемных породоразрушающих элементов 13, т.е. как в промывочных пазах 10, так и на венцах 9. Количество съемных породоразрушающих элементов 13 выбирается в зависимости от диаметра долота и физико-механических свойств разбуриваемых пород.The roller bit contains a housing 1 with a
Принцип работы шарошечного долота заключается в следующем. Под действием осевой нагрузки и крутящего момента породоразрушающие элементы 11 шарошек 7 осуществляют разрушение забоя и калибровку стенок скважины 17 основными 11 и съемными породоразрушающими элементами 13. При вращении долота шарошка 7, перекатываясь по поверхности забоя, вращается в направлении, противоположном направлению вращения корпуса 1. При этом разрушенная порода выносится через шламоотводящие пазы 10 и кольцевую полость между стенками скважины и корпусом 1 на поверхность очистным агентом, подаваемым с поверхности через бурильную колонну и канал 2 в корпусе 1 долота. При вращении шарошки 7 съемные породоразрушающие элементы 13, перекатываясь выступами 15 хвостовиков 14 по наружной поверхности съемной втулки 6, совершают возвратно-поступательное движение. Причем при попадании выступа 15 хвостовика 14 съемных породоразрушающих элементов 13 на выступы втулки породоразрушающие элементы 13 наносят удар по породе, создавая зоны предразрушения. Эффект создания зон предразрушения увеличивается благодаря установке съемных породоразрушающих элементов 13 под положительным острым углом + α к радиусу шарошки 7 и ориентировке их рабочих головок в сторону направления вращения долота при бурении по мягким и средним породам. В этом случае съемные породоразрушающие элементы 13 образуют дополнительную плоскость обнажения, что облегчает работу основных породоразрушающих элементов 11. При бурении же по твердым породам съемные породоразрушающие элементы 13 устанавливаются относительно радиуса шарошки 7 с отрицательным углом наклона - α, что обеспечивает лучшую сохранность породоразрушающих элементов 13 от скалывания при нанесении удара по породе. Ослабленные съемными породоразрушающими элементами 13 зоны забоя затем эффективно разрушаются породоразрушающими элементами 11. После нанесения удара съемные породоразрушающие элементы 13 при перекатывании шарошки 7 своими хвостовиками 14 попадают в продольные пазы 16 съемной втулки 6, и их рабочие головки утапливаются в радиальных каналах 12 шарошки 7 и не контактируют с поверхностью забоя. Это позволяет лучше охлаждать рабочие головки породоразрушающих элементов 13 и тем самым повысить срок их службы. Размещение части съемных породоразрушающих элементов 13 в шламоотводящих пазах позволяет эффективно дробить крупные частицы шлама и беспрепятственно удалять их с забоя скважины, исключая повторное его измельчение.The principle of operation of the cone bit is as follows. Under the action of axial load and torque, the
Таким образом, использование предложенного долота позволяет повысить эффективность разрушения породы без применения дополнительных устройств, как это имеет место в прототипе, и тем самым снизить стоимость буровых работ в целом.Thus, the use of the proposed bit allows to increase the efficiency of rock destruction without the use of additional devices, as is the case in the prototype, and thereby reduce the cost of drilling operations in General.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012153803/03A RU2509197C1 (en) | 2012-12-13 | 2012-12-13 | Rock-drilling bit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012153803/03A RU2509197C1 (en) | 2012-12-13 | 2012-12-13 | Rock-drilling bit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2509197C1 true RU2509197C1 (en) | 2014-03-10 |
Family
ID=50192161
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012153803/03A RU2509197C1 (en) | 2012-12-13 | 2012-12-13 | Rock-drilling bit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2509197C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2091193A (en) * | 1935-03-11 | 1937-08-24 | Cox Aaron Thomas | Roller drill |
SU1089229A1 (en) * | 1982-07-16 | 1984-04-30 | Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Горного Дела Им.А.А.Скочинского | Roller drill bit |
SU1458543A1 (en) * | 1980-04-09 | 1989-02-15 | Северо-Кавказский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности | Roller bit bearing |
SU1528891A1 (en) * | 1987-11-18 | 1989-12-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Экономики Минерального Сырья И Геологоразведочных Работ | Section of drilling roller bit |
RU2167992C1 (en) * | 1999-12-21 | 2001-05-27 | Южно-Российский государственный технический университет (НПИ) | Rocking single-cone drill bit |
RU2291270C1 (en) * | 2005-06-03 | 2007-01-10 | Николай Митрофанович Панин | Rolling cutter drilling bit |
-
2012
- 2012-12-13 RU RU2012153803/03A patent/RU2509197C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2091193A (en) * | 1935-03-11 | 1937-08-24 | Cox Aaron Thomas | Roller drill |
SU1458543A1 (en) * | 1980-04-09 | 1989-02-15 | Северо-Кавказский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности | Roller bit bearing |
SU1089229A1 (en) * | 1982-07-16 | 1984-04-30 | Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Горного Дела Им.А.А.Скочинского | Roller drill bit |
SU1528891A1 (en) * | 1987-11-18 | 1989-12-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Экономики Минерального Сырья И Геологоразведочных Работ | Section of drilling roller bit |
RU2167992C1 (en) * | 1999-12-21 | 2001-05-27 | Южно-Российский государственный технический университет (НПИ) | Rocking single-cone drill bit |
RU2291270C1 (en) * | 2005-06-03 | 2007-01-10 | Николай Митрофанович Панин | Rolling cutter drilling bit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2434086B1 (en) | A rock drill bit and a drilling assembly for percussive rock drilling | |
US7461706B2 (en) | Drilling apparatus with percussive action cutter | |
US4478296A (en) | Drill bit having multiple drill rod impact members | |
US4393948A (en) | Rock boring bit with novel teeth and geometry | |
AU2002302794A1 (en) | Drilling apparatus | |
RU2394145C1 (en) | Drilling cone bit with central flush | |
RU2394146C1 (en) | Bore hydro-monitored cone bit | |
RU2509197C1 (en) | Rock-drilling bit | |
RU2344265C1 (en) | Facility for well drilling (versions) | |
NO341205B1 (en) | Milling tool with self driven active side cutters | |
RU2514021C1 (en) | Rolling boring bit | |
RU2509198C1 (en) | Rock-drilling bit | |
JP6467754B2 (en) | Tunnel excavation apparatus and tunnel excavation method | |
CA2663645A1 (en) | Full-cut heading machine | |
RU2520974C1 (en) | Roller bit | |
RU2237148C2 (en) | Method and device for drilling wells | |
US3905432A (en) | Auger with rotatable cutters | |
RU2385405C1 (en) | Rolling drilling bit | |
RU2389858C1 (en) | Rolling drilling bit | |
US1302967A (en) | Rowland | |
RU2264521C1 (en) | Rotary cutting drill bit | |
RU2393324C1 (en) | Rolling drilling bit | |
RU2675265C1 (en) | Rolling one-cone drilling bit (versions) | |
RU2332555C1 (en) | Crown drilling bit | |
RU2522685C2 (en) | Crown bit |