SU1583582A1 - Single-roller bit - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к породоразрушающему инструменту и предназначено дл  бурени  нефт ных и газовых скважин. Цель - повышение производительности долота путем более равномерного распределени  нагрузки на сооружение. Долото содержит корпус 1 с цапфой 2. На последней установлена посредством подшипников шарошка 3 с равными радиусами нижней полусферы и верхней полусферы, центр кривизны которой расположен в точке пересечени  оси цапфы 2 с осью долота. Нижн   полусфера расположена со смещением в сторону верхней полусферы и повернута так, что ось ее симметрии образует о осью цапфы 2 угол, зубки верхней полусферы разрушают породу, уже частично предразрушенную зубками нижней полусферы. В формировании стенок скважины в основном участвуют зубки верхней полусферы. 5 ил.The invention relates to rock cutting tools and is intended for drilling oil and gas wells. The goal is to increase bit productivity by more evenly distributing the load on the structure. The bit includes a housing 1 with a trunnion 2. On the latter, a roller cutter 3 is installed with bearings with equal radii of the lower hemisphere and the upper hemisphere, the center of curvature of which is located at the point of intersection of the axle axis 2 with the axis of the bit. The lower hemisphere is offset in the direction of the upper hemisphere and rotated so that its axis of symmetry forms an angle about the axis of the trunnion 2, the teeth of the upper hemisphere destroy the rock that has already been partially pre-destroyed by the teeth of the lower hemisphere. The teeth of the upper hemisphere are mainly involved in the formation of the borehole walls. 5 il.

Description

Изобретение относитс  к породораз- рНгшающему инструменту, а именно к шарошечным долотам, и предназначено 1Я бурени  нефт ных и газовых скважин вращательным способом.The invention relates to rock cutting tools, namely roller cone bits, and is intended for drilling drilling in oil and gas wells.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности долота пу- тем более равномерного распределени  магрузки на вооружение.The aim of the invention is to increase the performance of the bit by means of a more even distribution of the load on weapons.

На фиг.1 изображено одношарошеч- ное долото, общий вид; на фиг.2 - тр же, аксонометри  (шарошка условно р азрезана по плоскости пересечени  двух полусфер одинакового радиуса); а фиг.З - схема распределени  нагруки по поверхности шарошки в осевом сечении при смещении нижней полусфе- pbi вдоль оси вверх на величину Ь;на фиг.4 - то же, когда центр, нижней полусферы смещен относительно центра верхней полусферы вверх и вправо на величину h; на фиг.З - то же, когда центр полусферы смещен относительно иентра верхней полусферы вверх и влево на величину h.Figure 1 shows a single ball bit, a general view; Fig. 2 shows the axonometric data (the roller cutter is conventionally cut along the intersection plane of two hemispheres of the same radius); Fig. 3 is a diagram of loading distribution on the surface of the roller cutter in axial section with the lower hemisphere shifted along the axis upward by the value of b; Figure 4 is the same when the center, the lower hemisphere is displaced relative to the center of the upper hemisphere upward and to the right by the value h; in FIG. 3 - the same, when the center of the hemisphere is shifted up and to the left by the value of h relative to the center of the upper hemisphere.

Одношарошечное долото состоит из Корпуса 1 с цапфой 2, расположенной г|од определенным углом, и шарошки 3, ф|иксируемой на цапфе 2 посредством Подшипников. Шарошка 3 представл ет собой две полусферические поверхности , из которых верхн   полусфера 4 имеет центр в точке А, лежащей на Пересечении вертикальной оси доло та и оси цадфы 00, а нижн   Полусфера 5 имеет центр, который Смещен в сторону верхней полусферы На величину h и находитс  на оси 020 расположенной под углом р 0-10 К оси 00. Вооружение шарошки состоит Из твердосплавных зубков 6, расположенных на поверхности шарошки параллельными р дами в плоскост х, перпендикул рных оси цапфы 00.A one-bit chisel consists of a Case 1 with a trunnion 2, located at a certain angle, and a roller cutter 3, which is hinged on the trunnion 2 by means of Bearings. Roller 3 is two hemispherical surfaces, of which the upper hemisphere 4 has a center at point A, lying on the Intersection of the vertical dat axis and the axis of tsadfa 00, and the lower hemisphere 5 has a center that is biased towards the upper hemisphere on axis 020 located at an angle of p 0-10 to axis 00. The armament of the cone consists of carbide teeth 6 located on the surface of the cone in parallel rows in planes perpendicular to the axle axis 00.

Долото работает следующим образомChisel works as follows

Во врем  вращени  шарошки центр нижней полусферы перемещаетс  относительно центра А верхней полусфе-During the rotation of the cutter, the center of the lower hemisphere moves relative to the center A of the upper hemisphere.

ры 4 по окружности основани  пр мого кругового конуса 7, вершина которого находитс  в точке А. Таким образом рассто ние между центрами двух4 on the circumference of the base of a straight circular cone 7, the top of which is at point A. Thus, the distance between the centers of two

полусфер hhemisphere h

04Ш04Ш

coscos

ftft

00

5five

00

5five

5five

00

5five

Благодар  такому расположению полусфер относительно друг друга и вооружени  на них в процессе работы долота дл  формировани  полусферического забо  скважины участвуют до 70% вооружени , т.е. все зубки нижней полусферы 5, которые все врем  контактируют с породой забо , и зубки р дов Б, В и Г верхней полусферы 4 (фиг„1). При этом зубки верхней полусферы 4 разрушают породу уже частично предразрушенную зубками нижней полусферы 5. При такой кинематике работы долота на забое скважины контактна  нагрузка распредел етс  на большее количество зубков, что позвол ет снизить интенсивность их износа (фиг.4 и 5). Как следствие этого , более продолжительное врем  сохран етс  начальна  механическа  скорость бурени , что ведет к росту средней механической скорости бурени .Due to this arrangement of hemispheres relative to each other and weapons on them, up to 70% of weapons, i.e., are involved in the process of the bit operation to form a hemispherical bottom hole. all the teeth of the lower hemisphere 5, which are all the time in contact with the bottom rock, and the teeth of the rows B, C and D of the upper hemisphere 4 (Fig „1). At the same time, the teeth of the upper hemisphere 4 destroy the rock already partially pre-destroyed by the teeth of the lower hemisphere 5. With such kinematics of the bit working at the bottom of the well, the contact load is distributed to a larger number of teeth, which allows reducing their wear rate (Figures 4 and 5). As a consequence, the initial mechanical drilling rate is maintained for a longer time, which leads to an increase in the average mechanical drilling rate.

В формировании стенок скважины в основном участвуют зубки верхней полусферы 4. Из-за смещени  на величину h нижней полусферы 5 только в отдельные моменты ее зубки участвуют в формировании стенок скважины.The teeth of the upper hemisphere 4 are mainly involved in the formation of the borehole walls. Due to the displacement of the lower hemisphere 5 by the value of h, only at certain points do the teeth of the lower hemisphere participate in the formation of the borehole walls.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Одношарошечное долото, содержащее корпус с цапфой и установленную на цапфе посредством подшипников ша рошку с равными радиусами нижней полусферы и верхней полусферы,центр кривизны которой расположен в точке пересечени  оси цапфы с осью долота; отличающее с  тем, что,A one-pointed chisel containing a housing with a trunnion and a pinpole mounted on the trunnion by means of bearings with equal radii of the lower hemisphere and the upper hemisphere, the center of curvature of which is located at the point of intersection of the axle of the trunnion; distinguished by the fact that Фиг. ЦFIG. C лl